模塊化設計及其在齒輪減速器中的應用研究

宋麗爽

摘 要：齒輪減速器是現代機械加工的重要組成部分，并且針對機械的運轉，起到了決定性的作用。相對而言，以往的齒輪減速器在設計過程中，未能實現階段性的進步，在性能和使用效果上，均出現了較大的問題。如今，模塊化設計方法的應用，在多方面完成了齒輪減速器的進步，無論是在組成方面，還是在細節優化方面，均取得了較大的突破。今后，應進一步加強模塊化設計的應用，提高齒輪減速器的設計功能，推動機械加工水平的提升。

關鍵詞：模塊化設計；齒輪減速器；應用

中圖分類號：TM35 文獻標識碼：A

從機械的角度來分析，齒輪減速器的應用，由于自身的效率較高、工作耐久度強、維護相對方便，因而在工業領域獲得了廣泛的應用。但是，目前的社會在物質需求方面不斷提升，齒輪減速器也要得到系統的優化設計，固守功能和設計方法，勢必無法滿足機械的加工需求，并且在很多方面，都將導致加工生產的惡性循環，造成的損失是比較嚴重的。因此，必須尋求新的設計方法，針對齒輪加速器的設計，提供更多的幫助。在此，本文主要對模塊化設計及其在齒輪減速器中的應用展開討論。

一、概述

模塊化設計是一種全新的設計方法，其在應用過程中，可根據不同產品的標準、用途、目的等，實現針對性的設計、個性化的設計，彌補傳統設計的缺憾。一般而言，模塊化設計在使用的過程中，其核心的思想，主要是設計產品的具體功能進行分解處理，通過模塊的歸類及分析，將通用模塊、專用模塊進行有效的結合，促使設計出的產品，能夠達到多樣化的特點。齒輪減速器是一類突出的機械產品，在機械領域中應用模塊化設計，會針對功能和各方面的要素進行分析、處理，包括形狀、尺寸、聯接件之間的配合等等，都是要重點考慮的部分。因此，模塊化設計可以匹配較多的產品設計，但在具體的應用中，還是要考慮到較多的實際情況，否則無法取得理想的產品。

二、模塊化設計在齒輪減速器中的應用

對于齒輪減速器而言，其最大的作用在于“減速”，但齒輪的傳動、運轉涉及到較多的因素，因此在設計齒輪減速器的過程中，即便是運用模塊化的設計方法，也要對較多的因素進行分析，應充分避免在后續的設計中出現重復現象。同時，應用模塊化設計方法的過程中，需針對既往產生的問題進行分析，在基礎工作上做好保障，避免設計方向出現偏差。

（一）市場調查分析與參數范圍的確定

齒輪減速器作為機械設備的重要組成部分，在級別的劃分上是比較嚴格的。模塊化設計方案在實施前，應針對市場開展調查分析，針對參數范圍進行確定，從多方面來避免設計的錯誤和精度的偏差。從客觀的角度來分析，在現階段的齒輪減速器設計當中，應充分滿足平行軸以及相交軸的有效傳動。在大量的調查和總結后，認為系列參數可設定為以下幾種：第一，單級。中心距離設定在80～560，傳動比設置在2.6～5.6。第二，二級。中心距離有所增大，主要是徘徊在200～560，傳動比配合設定在8～20。第三，三級。此級別一般是最高級別，中心距設定在200～500，傳動比相應較大，主要是設定在25～100。

（二）模塊設計

齒輪減速器與一般的機械設備不同，其應用模塊化設計的過程中，必須將齒輪減速器劃分為不同的模塊，協調好模塊之間的關系，組成后達到高效的配合，以此來實現齒輪減速器性能的提升。應用模塊化設計后，主要是將齒輪減速器拆分為以下模塊：箱體模塊、齒輪模塊、軸模塊等等。

1 箱體模塊

箱體模塊的主要特點是中心距相同而速比不同，級級都可采用同一種箱體模塊，只是級傳動時，原箱體高速級孔不要鏜出或用悶蓋封死。輸入軸與輸出軸需要保持垂直，高速級采用圓錐齒輪傳動時，在輸入端增加側蓋同樣可使用原基本箱體。為了使減速器的安裝更加靈活方便，以適應各類安裝環境，可以在箱體的上下前后軸向端面四個面上分別進行安裝平面和安裝孔的設置，這樣就可以實現四種安裝方式，即兩種臥式安裝方式和兩種立式箱體安裝方式，極大的方便了減速器安裝。

2 齒輪模塊

齒輪模塊的設計要點是：

（1）在各級傳動齒輪的技術參數確定的基礎上，最大化提高各箱體間齒輪的互換程度，不僅要在相同中心距和速比的傳動齒輪進行互換，還要在不同中心距和速比的傳動齒輪實現一定的比例互換。

（2）進一步優化具體的設計幾何尺寸參數，齒輪設計應采用角度變位，以期達到標準的中心距。另外以單級齒輪為基礎模塊，從單級齒輪模塊中選取級級傳動齒輪，最大可能的提高齒輪通用化，盡可能的減少齒輪品種。

3 軸模塊

該模塊的設計工作，主要是根據其他零部件的關系來確定的，這其中包括了軸承、密封圈等等。設計的過程中，需對傳動比有一個較強的把控，以傳動比的具體數值，選擇合適的軸承，并且在端蓋密封等方面，做出系統的設計和規范。由此可見，通過應用模塊設計，可確保齒輪減速器的每一個部分，均具有專業化的特點，提高模塊之間的組合特性，確保新的齒輪減速器，是符合要求的。

（三）技術文件的編制

齒輪減速器在具體的設計中，除了上述的兩項工作外，技術文件的編制也是比較重要的內容。相對而言，以往的技術文件編制，偏向于主觀，導致無法形成統一的規范和標準。應用模塊化設計的方法后，技術文件的編制，能夠從客觀角度出發，符合實際的限制條件。經過總結與分析，認為技術文件的編制，通過模塊化的設計方法，集中在以下幾點：第一，編制模塊組合與配制減速器產品的關系表，表中全系列的模塊種類及各種減速器使用的模塊種類和數量。第二，編制所有產品的模塊組和模塊目錄表，標明各產品和模塊組的組成。第三，編制系列通用的制造和驗收條件，合格證明書及裝箱單。第四，編制模塊式的使用說明，以適應不同產品、不同模塊的需要。

三、對模塊化設計的討論

隨著工業的不斷發展和社會需求的提升，設計受到了各行各業的廣泛重視。齒輪減速器是工業加工、生產中的代表機械，在很多方面都表現為較大的積極作用。利用模塊化的設計方法，實現了齒輪減速器設計的簡潔和功能的提升。但是，在應用模塊化設計的過程中，應充分避免模塊拆分的繁雜，要避免將簡單問題復雜化。同時，模塊的拆分、組合，必須要按照一定的規范、標準來完成，不可隨意的進行，應充分考慮到產品的日常使用和維護，要確保設計的合理性。

結語

本文對模塊化設計及其在齒輪減速器中的應用展開討論，從目前掌握的情況來看，當前的模塊化設計應用，基本上能夠發揮其積極的作用，在多方面創造了較大的經濟效益和社會效益。模塊化設計需要不斷完善不斷改進的實踐過程，發展至今，國內外齒輪減速器模塊設計的種類日益豐富，一些設計不良的模塊連續被替代和淘汰，優異的模塊設計層出不窮，為減速器的模塊化設計注入了新鮮血液，也在鞭策生產企業不斷改進。但是，在模塊化設計的應用、掌握、體系等方面，還是存在一定的缺陷，未能充分發揮設計方法的優勢，對產品的設計還有更大的提升空間。今后，應針對模塊化設計深入研究，創造出更大的價值。

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