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1、齿轮箱结构原理及维修,序,齿轮箱是一种动力传达机构，它可将电动机的转数转换到所要的转数，并能改变转矩。在目前用于传递动力与运动的机构中，齿轮箱的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机械，机械工业所用的加工机器及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到齿轮箱的应用。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。,内容,1.定义：,齿轮箱，又名变速箱，是一种动力传达机构，通过不同齿数的齿轮啮合，将马达的转数转换到执行设备需要的转数，并能改变转矩的机构。,2.作用：,a、
2、加速减速,就是常说的变速齿轮箱。b、改变传动方向，例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴。c、改变转动力矩。同等功率条件下，速度转的越快的齿轮,轴所受的力矩越小，反之越大。d、离合功能：我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮,达到把发动机与负载分开的目的。比如刹车离合器等。e、分配动力。例如我们可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。,齿轮齿轮箱,蜗杆齿轮箱,行星齿轮箱,圆柱齿轮齿轮箱,圆锥齿轮齿轮箱,圆锥圆柱齿轮齿轮箱,圆柱蜗杆齿轮箱,圆弧齿蜗杆齿轮箱,锥蜗杆齿轮箱,蜗杆齿轮齿轮箱,渐开线行星齿轮齿轮箱,摆线齿轮齿轮箱,谐波齿轮齿轮箱,3
3、.齿轮箱分类：,a、按齿轮形状分类,b、按变速次数分类,4.特点：,b、实现平行轴、直交轴、立式、卧式通用箱体，零部件种类减少，规格型号增加。,c、采用吸音箱体结构、较大的箱体表面积和大风扇、圆柱齿轮和螺旋锥齿轮均采用先进的磨齿工艺，使整机的温升、噪声降低、运转的可靠性得到提高，传递功率增大。,d、输入方式：电机联接法兰、轴输入。,e、输出方式：带平键的实心轴、带平键的空心轴、胀紧盘联结的空心轴、花键联结的空心轴、花键联结的实心轴和法兰联结的实心轴。,f、齿轮箱安装方式：卧式、立式、摆动底座式、扭力臂式。,a、齿轮箱采用通用设计方案，可按客户需求变型为行业专用的齿轮箱。,下图齿轮系中Z1=20
4、，Z2=40，Z3=20，Z4=60，传动比i14,5.传动比：,齿轮箱的结构随其类型和要求不同而异，其基本结构由箱体、轴系零件和附件三部分组成。1箱体结构齿轮箱的箱体用来支承和固定轴系零件，应保证传动件轴线相互位置的正确性，因而轴孔必须精确加工。箱体必须具有足够的强度和刚度，以免引起沿齿轮齿宽上载荷分布不匀。为了增加箱体的刚度，通常在箱体上制出筋板。为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体通常制成削分式。剖分面一般取在轴线所在的水平面内（即水平剖分），以便于加工。箱盖和箱座之间用螺栓联接成一整体，为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，并增加轴承支座的刚性，应在轴承座旁制出凸台。设计螺栓孔位置时
5、，应注意留出扳手空间。,水平剖分,1.一级圆柱齿轮齿轮箱,2.轴系零件,图中高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大，将小齿轮与轴制成一体。大齿轮与轴分开制造，用普通平键作周向固定。轴上零件用轴肩，轴，封油环与轴承端盖作轴向固定。两轴均采用角接触轴承作支承，承受径向载荷和轴向载荷的联合作用。轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有调整垫片组，以调整轴承游隙，保证轴承正常工作。该齿轮箱中的齿轮传动采用油池浸油润滑，大轮齿的轮齿浸入油池中，靠它把润滑油带到啮合处进行润滑。滚动轴承采用润滑脂润滑，为了防止箱体内的润滑油进入轴承，应在轴承和齿轮之间设置封油环。轴伸出的轴承端盖孔内装有密封元件，对防止箱内润滑油泄漏
6、以及外界灰尘、异物浸入箱体，具有良好的密封效果。,3.齿轮箱附件,（1）观察孔盖板：为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内加注润滑油，在箱盖的适当位置设置一观察孔，观察孔多为长方形，观察孔盖板平时用螺钉固定在箱盖上，盖板下垫有有纸质密封垫片以防漏油。（2）通气器：通气器用来沟通箱体内、外的气流，箱体内的气压不会因齿轮箱运转时的油温升高而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能，通气器多装在箱盖顶部或观察孔盖上，以便箱内的膨胀气体自由溢出。,（3）油面指示器 为了检查箱体内的油面高度，及时补充润滑油，应在油箱便于观察和油面稳定的部位，装设油面指示器。油面指示器分油标和油尺两类，图中采用
7、的是油尺。,油标,放油螺塞,吊钩,（4）放油螺塞：换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱体底部、油池最低位置开设放油孔，平时放油孔用油螺塞旋紧，放油螺塞和箱体结合面之间应加防漏垫圈。,（5）起吊装置：为了便于搬运，需在箱体上设置起吊装置。图中箱盖上铸有两个吊耳，用于起吊箱盖。箱座上铸有两个吊钩，用于吊运整台齿轮箱。,吊钩,吊耳,一、拆卸过程分解,二、装配过程分解,2023/1/23,27,组装录像,损纸槽搅拌器齿轮箱,复卷机械手齿轮箱,卷取后，纸卷经过行走臂传送过来后，棍子再联接齿轮箱进行工作。,0M层涂料站齿轮马达,磨浆机齿轮箱,送料机齿轮马达,限位开关,送料机齿轮马达,浆容器搅拌器齿轮箱,真
8、空泵齿轮箱,4.齿轮箱常见故障,由于制造误差、装配不当或在不适当的条件（如载荷、润滑等）下使用，常会发生损伤等故障，常见有四类：（1）齿的断裂 有疲劳断裂和过负荷断裂两种 疲劳断裂：通常先从受力侧齿根产生龟裂、逐渐向齿端发展而致折断;过负荷断裂：由于转速急剧变化、轴系共振、轴承破损、轴弯曲等原因，使齿轮产生不正常的一端接触，载荷集中到齿面一端引起.,（2）齿的磨损 由于金属微粒、污物、尘埃和沙粒等进入齿轮而导致材料磨损、齿面局部熔焊随之又撕裂的现象（3）齿面疲劳 由于齿面接触应力超过材料允许的疲劳极限。表面层先产生细微裂纹，然后小块剥落，直至整个齿断裂（4）齿面塑性变形 如压碎、趋皱,齿轮箱失
9、效原因及失效比重,齿轮箱的失效零件及失效比重,轮齿损伤形式,轮齿损伤形式,齿轮装置故障检测参数的有效性,5.齿轮箱的故障分析,齿轮装置故障检测参数的有效性,在生产条件下很难直接检测某一个齿轮的故障信号，一般是在轴承箱体有关部位测量。当齿轮旋转时，无论齿轮发生了异常与否，齿的啮合都会发生冲击啮合振动，其振动波形表现出振幅受到调制的特点,甚至既调幅又调频。各类故障在频域中的表现如下：1）当齿轮均匀磨损时，啮合频率及其谐波分量保持不变，但幅值大小改变，高次谐波幅值增大较多；2）调幅现象。它是由于齿面载荷波动对幅值的影响造成的，调幅的一个原因是齿轮偏心，此时的调制频率为齿轮的回转频率。当在齿轮上有一个
10、齿存在局部缺陷时，相当于齿轮的振动受到一个短脉冲的调制，脉冲的长度等于齿的啮合周期,1.齿轮箱故障的特征频率与边频带,3）调频现象。在实际情况中，同样的齿面压力的波动，在产生调幅现象的同时，也会引起频率调制现象，其结果是在谱上得到一个调幅与调频综合形成的边频带。齿轮存在偏心时，由于齿面载荷变化引起调幅现象的同时，又由于齿轮转速的不均匀而引起调频现象。4）附加脉冲。实际测得的信号不一定对称于零线，可将信号分解为两部分：即调幅部分和附加脉冲部分。附加脉冲是回转频率的低次谐波。平衡不良、对中不良和机械松动等，均是回转频率的低次谐波振源，但不一定与齿轮缺陷直接有关。附加脉冲的影响一般不会超出低频段，即在啮合频率以下；5）隐含谱线。是功率谱上的一个频率分量，产生的原因为加工过程给一个齿轮所带来的周期性缺陷。,齿轮频谱上边频带的形成,齿轮及轴的转动频率齿轮的啮合频率有固定齿圈的行星轮系，啮合频率为-任一参考齿轮的齿数;-参考齿轮的转数；-转臂的回转速度，当与参考齿轮转向相反时取正号，否则就取负号。,2.齿轮振动特征频率的计算,用于齿轮箱振动信号的分析方法有：倒谱分析法 希尔伯特包络分析法 时频分析法 时域模型法 时域平均法,2023/1/23,52,
