減速機扭矩計算公式

1、減速機扭矩計算公式速比=電機輸出轉(zhuǎn)數(shù)m減速機輸出轉(zhuǎn)數(shù)（速比也稱傳動比）知道電機功率和速比及使用系數(shù)，求減速機扭矩如下公式：減速機扭矩=9550 x電機功率m電機功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)x速比x使用系數(shù)知道扭矩和減速機輸出轉(zhuǎn)數(shù)及使用系數(shù)，求減速機所需配電機功率如下公式：電機功率=扭矩m9550 x電機功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)m速比m使用系數(shù)減速機是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。（注:減速機扭矩計算公式）它的種類繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速機；蝸桿減速機；和行星齒輪減速機；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒

2、輪減速機和圓錐圓柱齒輪減速機；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速機。以下是常用的減速機分類：1、擺線減速機2、硬齒面圓柱齒輪減速器3、行星齒輪減速機4、軟齒面減速機5、三環(huán)減速機6、起重機減速機7、蝸桿減速機8、軸裝式硬齒面減速機9、無極調(diào)速機渦輪蝸桿減速機的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。諧波減速機的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。行星其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊

3、，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。蝸輪蝸桿減速機是一種結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大，在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械。其中中空軸式蝸齒減速機不僅具有以上特點，而且安裝方便、結(jié)構(gòu)合理，得到越來越廣泛的應用。它是在蝸輪蝸桿減速器輸入端加裝一個斜齒輪減速器，構(gòu)成的多級減速器可獲得非常低的輸出速度，比單級蝸輪減速機具有更高的效率，而且振動小、噪聲及能耗低。一、常見問題及其原因減速機發(fā)熱和漏油。為了提高效率，蝸輪減速機一般均采用有色金屬做蝸輪，蝸桿則采用較硬的鋼材。由于是滑動摩擦傳動，運行中會產(chǎn)生較多的熱量，使減速機各零件和密封之間熱膨脹產(chǎn)生差異，從而在各配合面形成間隙

4、，潤滑油液由于溫度的升高變稀，易造成泄漏。造成這種情況的原因主要有四點，一是材質(zhì)的搭配不合理；二是嚙合摩擦面表面的質(zhì)量差；三是潤滑油添加量的選擇不正確；四是裝配質(zhì)量和使用環(huán)境差。蝸輪磨損。蝸輪一般采用錫青銅，配對的蝸桿材料用45鋼淬硬至hrc4555,或40cr淬硬hrc5055后經(jīng)蝸桿磨床磨削至粗糙度ra0.8m。減速機正常運行時磨損很慢，某些減速機可以使用10年以上。如果磨損速度較快，就要考慮選型是否正確，是否超負荷運行，以及蝸輪蝸桿的材質(zhì)、裝配質(zhì)量或使用環(huán)境等原因。傳動小斜齒輪磨損。一般發(fā)生在立式安裝的減速機上，主要與潤滑油的添加量和油品種有關(guān)。立式安裝時，很容易造成潤滑油量不足，減速機

5、停止運轉(zhuǎn)時，電機和減速機間傳動齒輪油流失，齒輪得不到應有的潤滑保護。減速機啟動時，齒輪由于得不到有效潤滑導致機械磨損甚至損壞。蝸桿軸承損壞。發(fā)生故障時，即使減速箱密封良好，還是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)減速機內(nèi)的齒輪油被乳化，軸承生銹、腐蝕、損壞。這是因為減速機在運行一段時間后，齒輪油溫度升高又冷卻后產(chǎn)生的凝結(jié)水與水混合。當然，也與軸承質(zhì)量及裝配工藝密切相關(guān)。二、解決方法1.保證裝配質(zhì)量?？少徺I或自制一些專用工具，拆卸和安裝減速機部件時，盡量避免用錘子等其他工具敲擊；更換齒輪、蝸輪蝸桿時，盡量選用原廠配件和成對更換；裝配輸出軸時，要注意公差配合；要使用防粘劑或紅丹油保護空心軸，防止磨損生銹或配合面積垢，維修時難

6、拆卸。2.潤滑油和添加劑的選用。蝸齒減速機一般選用220#齒輪油，對重負荷、啟動頻繁、使用環(huán)境較差的減速機，可選用一些潤滑油添加劑，使減速機在停止運轉(zhuǎn)時齒輪油依然附著在齒輪表面，形成保護膜，防止重負荷、低速、高轉(zhuǎn)矩和啟動時金屬間的直接接觸。添加劑中含有密封圈調(diào)節(jié)劑和抗漏劑，使密封圈保持柔軟和彈性，有效減少潤滑油泄漏。減速機安裝位置的選擇。位置允許的情況下，盡量不采用立式安裝。立式安裝時，潤滑油的添加量要比水平安裝多很多，易造成減速機發(fā)熱和漏油。建立潤滑維護制度?？筛鶕?jù)潤滑工作“五定”原則對減速機進行維護，做到每一臺減速機都有責任人定期檢查，發(fā)現(xiàn)溫升明顯，超過40C或油溫超過80C,油的質(zhì)量下降

7、或油中發(fā)現(xiàn)較多的銅粉以及產(chǎn)生不正常的噪聲等現(xiàn)象時，要立即停止使用，及時檢修，排除故障，更換潤滑油。加油時，要注意油量，保證減速機得到正確的潤滑。.2切削力及其影響因素學習目標：金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形成為切屑所需要的力稱為切削力。研究切削力對刀具、機床、夾具的設計和使用都具有很重要的意義。學習本節(jié)主要掌握切削力概念、計算及其影響因素，。3.2.1切削力的產(chǎn)生和分解（1）切削力的產(chǎn)生來源1）切屑形成過程中彈性變形及塑性變形產(chǎn)生的抗力，2）是刀具與切屑及工件表面之間的摩擦阻力，（2）切削力的分解Fc切削力（主切削力或切向分力，以前用Fz表示）。它切于加工表面，并與基面垂直。F

8、c用于計算刀具強度，設計機床零件，確定機床功率等。Fp背向力（切深分力或徑向分力，以前用%表示）。它處于基面內(nèi)并垂直于進給方向。Fp用于計算與加工精度有關(guān)的工件撓度和刀具、機床零件的強度等。它也是使工件在切削過程中產(chǎn)生振動的主要作用力。Ff進給力（軸向分力或走刀分力，以前用F表示）。它處于基面內(nèi)與進給方向相同。Ff用于計算進給功率和fxf設計機床進給機構(gòu)等。切削合力與分力的關(guān)系如下列公式所示：F=jFf十昭十F；=眉理（3-8）式中FD作用于基面Pr內(nèi)的合力。.2.2切削力與切削功率的計算目前生產(chǎn)實際中采用的計算公式都是通過大量的試驗和數(shù)據(jù)處理而得到的經(jīng)驗公式。這些經(jīng)驗公式主要有兩種形式：指數(shù)

9、切削力形式和切削層單位面積切削力形式。指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗公式指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗公式應用比較廣泛，其形式如下:(3-9)(3-10)(3-11)式中：Fc、Ff、Fp切削力、進給力和背向力；、取決于工件材料和切削條件的系數(shù)；、；、；、三個分力公式中背吃刀量ap、進給量f和切削速度vc的指數(shù)；pc、當實際加工條件與求得經(jīng)驗公式的試驗條件不符時,各種因素對各切削分力的修正系數(shù)。式中各種系數(shù)和指數(shù)都可以在切削用量手冊中查到。用切削層單位面積切削力計算切削力切削層單位面積切削力kc(N/mm2)可按下式計算：(3-12)各種工件材料的切削層單位面積切削力kc可在有關(guān)手冊中查到。根據(jù)式(3-12)可得

10、到切削力Fc的計算公式：(3-13)式中：切削條件修正系數(shù)。用切削層單位面積切削力計算切削力工作功率工作功率pe可分為兩部分：3）工件材料的化學成分、熱處理狀態(tài)等因素都直接影響其物理力學性能，因而也影響切削力。1）主運動消耗的功率Pc（w）（切削功率）2）進給運動消耗的功率Pf（w）（進給功率）所以，工作功率可以按下式計算：耳=PC+Pf三珥譏斗片21尸（3-14）式中：Fc、Ff-切削力和進給力（N）；V-切削速度（m/s）；cnw-工件轉(zhuǎn)速（必）；f-進給量（mm/r）。由于進給功率Pf相對于P一般都很?。?%2%）,可以忽略不計。所以，P可以用P近似代替。fcec在計算機床電動機功率Pm

11、時，還應考慮機床的傳動效率m，按下式計算：（3-15）3.2.3影響切削力的因素工件材料的影響1）工件材料的物理力學性能、加工硬化程度、化學成分、熱處理狀態(tài)以及切削前的加工狀態(tài)都對切削力的大小產(chǎn)生影響。2）工件材料的強度、硬度、沖擊韌度、塑性和加工硬化程度愈大，則切削力愈大。（1）背吃刀量對切削力的影響刀具幾何參數(shù)的影響（1）前角對切削力的影響1）加工塑性材料時，前角Y0增大，變形系數(shù)Ah減小，因此切削力降低；2）加工脆性材料（加鑄鐵、青銅）時，由于切屑變形很小，所以前角對切削力的影響不顯著。（2）主偏角對切削力的影響1）主偏角k對切削力F的影響較小，影響程度不超過10%。主偏角k在6075。

12、之間時，切削力F最小。rcrc2）主偏角kr對背向力Fp和進給力Ff的影響較大。由圖3-21b可知(3-16)式中：Fd-切削合力F在基面內(nèi)的分力?？梢奆隨k的增大而減小，F(xiàn)f則隨k的增大而增大。prfr（3）刀尖圓弧半徑對切削力的影響刀尖圓弧半徑re增大，使切削刃曲線部分的長度和切削寬度增大，但切削厚度減薄，各點的kr減小。所以re增大相當于k減小時對切削力的影響。r（4）刃傾角對切削力影響1）刃傾角入s在很大范圍（-40+40）內(nèi)變化時對切削力Fc沒有什么影響。2）刃傾角入對F和Ff影響較大，隨著入的增大，F(xiàn)減小，而Ff增大。spfspf（5）負倒棱對切削力的影響在前刀面上磨出的負倒棱鼻的

13、寬度與進給量f之比增大，切削力隨之增大。但當切削鋼，或切削灰鑄鐵時，切削力趨于穩(wěn)定，接近于負前角刀具的切削狀態(tài)。切削用量的影響背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和進給力近似成正比增加。（2）進給量對切削力的影響進給量f增大，切削力也增大，但切削力的增大與f不成正比。（3）切削速度對切削力的影響切削速度v對切削力的影響分為有積屑瘤階段和無積屑瘤階段兩種：C1）在積屑瘤增長階段，隨著vc增大，積屑瘤高度增加，切屑變形程度減小，切削層單位面積切削力減小，切削力減小。反之，在積屑瘤減小階段，切削力則逐漸增大。kr=10-12jbT=0jy-Q-=0.2imiJ/切削用量：f=0.25mn/r刀

14、具材料的影響因為刀具材料與工件材料之間的親和性影響其間的摩擦，所以直接影響到切削力的大小。一般按立方碳化硼（CBN）刀具、陶瓷刀具、涂層刀具、硬質(zhì)合金刀具、高速鋼刀具的順序，切削力依次增大。口切削液的影響切削液具有潤滑作用，使切削力降低。切削液的潤滑作用愈好，切削力的降低愈顯著。在較低的切削速度下，切削液的潤滑作用更為突出。彩圖3-3顯示切削液具有的潤滑作用。刀具后刀面磨損的影響刀具后刀面磨損帶中間部分的平均寬度以VB表示。磨損面上后角為0VB愈大，磨擦愈強烈，因此切削力也愈大。VB對背向力Fp的影響最為顯著。刀具強度的有限元數(shù)值模擬分析發(fā)表時間：2005-8-14來源：中國金屬加工網(wǎng)應用大型

15、有限元數(shù)值分析軟件ANSYS對刀具強度進行數(shù)值模擬分析，可較精確地掌握刀具上各點的受力情況，了解刀具內(nèi)部應力應變的分布規(guī)律，獲得應力應變分布圖并方便地找出危險點。該方法可為改進刀具受力情況、合理設計刀具結(jié)構(gòu)以及對刀具進行失效分析提供理論依據(jù)，為刀具強度和壽命的分析計算提供了一種新方法。1、引言金屬切削過程是刀具與工件相互作用的過程。在機床一夾具一刀具一工件構(gòu)成的加工系統(tǒng)中，合理選用刀具十分重要。刀具的整體結(jié)構(gòu)、切削刃材料與幾何形狀都會直接影響刀具使用壽命、工件加工質(zhì)量和切削生產(chǎn)效率。因此，在切削過程中，刀具應具有較高的強度、良好的韌性、較長的壽命以及良好的工藝性。對刀具強度進行理論分析，了解刀

16、具內(nèi)部的應力應變狀態(tài)，不僅有利于在加工過程中合理選擇刀具，而且可為進一步改善刀具內(nèi)部受力狀態(tài)、提高刀具使用壽命提供理論依據(jù)。2、有限元數(shù)值分析軟件ANSYS簡介有限元數(shù)值分析軟件（ANSYS）將現(xiàn)代數(shù)學、力學的基礎理論與有限元分析技術(shù)、計算機圖形學和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，具有豐富、完善的單元庫、材料模型庫和求解器，可利用數(shù)值模擬技術(shù)高效求解各類結(jié)構(gòu)動力、靜力和線性、非線性問題。ANSYS作為一種有限元分析軟件，已成為CAE和工程數(shù)值模擬的有效工具，是當今CADFCAEFCAM軟件中的主流產(chǎn)品之一。利用ANSYS進行有限元結(jié)構(gòu)的力學分析時，通過對所施加的載荷進行數(shù)值模擬，分析應力應變集中區(qū)，從而達到強

17、度分析和優(yōu)化設計的目的ANSYS求解的三個主要步驟為：創(chuàng)建有限元模型（前處理）f施加載荷并求解（求解）f查看分析結(jié)果（后處理）。3、刀具力學模型的建立在金屬切削過程中，當?shù)毒咔腥牍ぜr，使被加工材料發(fā)生變形并形成切屑所需的力稱為切削力。切削力的大小直接影響刀具、機床、夾具的設計與使用。切削力包括克服被加工材料變形時產(chǎn)生的彈性和塑性變形抗力、克服切屑對刀具前刀面的摩擦力以及刀具后刀面對加工表面和已加工表面之間的摩擦力。圖1刀具受力分析示意圖為便于分析、計算和測量刀具受力情況，可按切削主運動速度方向、切深方向和進給方向建立空間直角坐標系，將切削合力Fr在該坐標系中分解成三個分力，即主切削力Fz切削

18、速度方向分力（切向力）、切深抗力Fy切深方向分力（徑向力）和進給抗力Fx進給方向分力（軸向力）（見圖1）。主切削力Fz是最大的分力，也是設計、使用刀具的主要依據(jù)，同時還可用于驗算機床、夾具主要零部件的強度、剛度以及機床電機功率等。切深抗力Fy并不消耗功率，主要對工藝系統(tǒng)的變形及零件的加工質(zhì)量產(chǎn)生影響，但當機床一夾具一刀具一工件組成的工藝系統(tǒng)剛性不足時，F(xiàn)y是造成零件變形和加工振動的主要因素。進給抗力Fx主要作用于機床進給系統(tǒng)，是驗算機床進給系統(tǒng)主要零部件強度和剛性的重要依據(jù)。4、刀具強度有限元分析實例車刀是應用最廣泛的金屬切削刀具之一，主要用于車削加工各種回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體端面等。下面以典型的外

19、圓車刀為例，應用ANSYS對刀具強度進行有限元數(shù)值模擬分析。（1）試驗參數(shù)采用硬質(zhì)合金車刀在C630臥式車床上進行車削試驗。工件材料為的碳素鋼。選取刀具幾何參數(shù)：刀桿材料：45鋼；刀桿幾何尺寸:BXH=20mmX25mm，L=150mm。刀片材料：YT15；車刀主要角度：前角，刀具材料的機械性能:強度極限：600Mpa；屈服極限：355MPa；彈性模量E=206GPa；泊松比=0.27。切削用量：切削速度）vc=100m/min,進給量（或進給速度）f=0.5mm/r,背吃刀量（2）劃分單元格根據(jù)刀具的幾何尺寸，在ANSYS交互模式下創(chuàng)建刀具有限元實體模型。圖2有限元網(wǎng)格圖通過ANSYS自帶的

20、自適應網(wǎng)格劃分方法進行單元格的劃分，自定義單元長度。采用八節(jié)點六面體Solid45單元類型（該單元類型便于施加載荷，且計算精度較高），將車刀劃分為1569個節(jié)點、6934個單元（見圖2,單元劃分較密是為了更清楚地顯示應力集中區(qū)），并作如下假設：*將刀桿和刀片材料視為一體，便于模擬加載分析和計算。*計算中假定材料為線彈性，即不發(fā)生屈服。*刀具在切削過程中會受到一定的沖擊和振動，考慮到這種沖擊和振動的有限性，為簡化計算，視刀具在切削過程中某時刻為靜應力分布。*在切削過程中，刀具因劇烈摩擦會產(chǎn)生高溫，但為便于計算，暫不考慮溫度場影響。（3）模擬加載求解由于切削力的影響因素較多，計算較復雜，加之目前所

21、用切削力理論計算公式是在忽略了溫度、正應力、第III變形區(qū)的變形與摩擦力等條件下推導出來的,與實際切削狀態(tài)差別較大，故只能用于切削力的定性分析，不宜用于實際計算。因此，根據(jù)本實例的原始試驗數(shù)據(jù)，采用一個文獻中的實驗公式，計算出三個切削分力的經(jīng)驗值分別為：根據(jù)上述分析，按切削條件最惡劣的極限情況（即集中作用于刀尖一點）進行模擬加載，在刀具末端施加全部約束（這樣并不影響分析結(jié)果）。（4）結(jié)果分析通過ANSYS的靜載荷計算，可得到圖3所示刀具內(nèi)部應力分布圖、圖4所示刀尖部分應變分布圖和圖5所示全部自由度解USUM分布圖（位移等值線圖）。mwlonuTxraTTIFtAWT環(huán)trtaitdsp-ESM

22、a丄eipi.rimvitfVflHim-*5UBunirupaC3romu4*lItMSt.IH43EIWGL1EiVWBnsirjhFvflli-IHMdIrinrBMRnoiaujaUPLQ11HHIurn卜世皿LfVI：IIJUITiLAHlUwHrRUEiLfllRIMBTI!*s*0-(tB-Daj暮音口4|i|-l-圖3車刀應力分布示意圖圖4刀尖部位應變分布圖圖5位移等值線圖由圖3可知，車刀最大應力點位于刀尖部位（第21節(jié)點處），最大應力值為676MPa,最大應力點的坐標為（-0.025,-0.008，0.002）。采用類似方法，可計算出刀尖處的最大應變值為0.00426m。由圖5可知，最大合位移DMX=0.609，計算結(jié)果與實際情況相符。由于上述分析結(jié)果是在極限條件（切削力集中作用于刀尖一點）下得到的，且采用ANSYS線性分析，因此