齿轮减速电机的模块化设计问题

    齿轮减速电机是由齿轮箱和电动机精确耦合而成的动力传动装置，其广泛应用于冶金、矿山、印刷、水泥等行业的配套设备。在我国，由于减速器和电机分属2个不同的行业。而且，其品种规格也较广泛，仅就我公司制造过的而言，其安装尺寸多达300余种，输出功率自0．12kW至55kW，输出扭矩自10Nm至5500Nm，各种规格多达6000余种。因此，齿轮减速电机作为整机开发较为困难，其起步也较晚。而国外(特别是德国)公司在齿轮减速电机上比国内具有明显优势的话，撇开其它制造质量，往往是其减速机在通用化、专业化、标准化程度上比我们强，而这些成绩的取得，很大程度上依赖于对齿轮减速电机的模块化设计。  

    模块化设计是将一组特定的模块，在一定范围内组成多种不同功能或同功能不同性能的产品的设计。模块化设计的产品一般都形成系列，模块作为批量生产，以少品种模块组成多品种产品。其在缩短新产品开发周期，降低成本及加强市场竞争力方面的综合经济效果十分显著。对品种规格极为繁多的齿轮减速电机而言，模块化设计显得尤为必要和迫切，齿轮减速电机模块化设计的出发点就是“以少变应多变”，其设计时，应综合考虑了以下3个问题。   

    1 合理确定齿轮减速电机的型谱和参数  

    根据市场调查、用户需要及技术、经济的可行性分析，确定齿轮减速电机的型谱，考虑提高模块通用性的合理参数。主要参数和尺寸尽可能地满足技术和经济要求前提下，按R5、R10、R20、R40的优先数系顺序选取，如德国SEW公司R系列同轴式齿轮减速电机的中心高是在R10优先数系中选取，输出转速是在R20优先数系中选取，而减速箱内的中心距是在R40优先数系中选取，而整个系列减速机的底脚安装型式中输出轴尺寸、长度、底脚孔径、孔距；法兰安装型式中凸缘止口直径、孔距、孔径、外径等参数均符合优先数系R20中的化整值系列，也符合国际通用安装尺寸。如德国曼内斯曼·德马克(Mannesmann·Demag)公司的AF系列减速机。经分析，其中总中心距符合R10优先数系，其级差公比Φa＝1．25，每种中心距有速比从9至180共23种传动比，工作范围较宽，设计中采用了标准公比，传动比级差公比Φi＝1．12。其主要参数均采用优先数。  

    2 齿轮减速电机模块的设计  

    如何划分模块，是齿轮减速电机模块化设计的关键问题。模块种类少，通用化程度高，加工批量大，对降低成本有利。但从系统的外涵考虑，设计时应对产品的整体、功能、性能和成本等方面进行全面分析，才能合理确定模块的种类和数量。  

    从国外几家专业厂来看，齿轮减速电机的模块按功能分可分为动力模块、变速模块、联接模块及附加模块四大类。其中的模块又可细化。如动力模块：可建立轴、轴承、箱体、齿轮、油封等模块。尽量考虑全系列中模块的通用性。如齿轮设计中经优化分析统一，螺旋角β＝20°，齿宽系数Φ＝0．35，而模数、齿数、变位系数也一致。这样，齿轮作为模块具有通用性了。如上所述的德国曼内斯曼·德马克(Mannesmann·Demag )的AF系列减速机的中心距中，机座号AF06第一级中心距同AF05的第二级中心距一致，而AF07的第1级同AF06的第二级一致，而整个系列又按此类推，主要是考虑了该系列里面的齿轮模块的通用性。  

    3 齿轮减速电机模块的组合  

    齿轮减速电机模块结构设计时要考虑结合部位要素的设计。为保证模块的互换性，结合部位要有定位、联接的作用，其形状、尺寸、配合，要尽量符合标准且便于加工。保证用较少的模块组合成更多不同功能和性能的产品。如比利时汉森(Hansen)专利模块化减速器系列，具有基本模块45对齿轮副(17对螺伞齿轮、28对斜齿轮)，可组成2320种传动比。而减速器系列中只有8种箱体模块。又如联邦德国弗兰德(FLEND)公司的模块化减速器系列，其输入轴齿轮有5种中心距，各有5种传动比，输出轴齿轮有3种中心距，各有16种传动比，由此组成了8个系列具有各种功率及传动比的减速器。  

    模块的组合也不是绝对的。如处于动力模块和变速模块之间的联接模块，国外有些齿轮减速电机公司(如瑞士BBC公司)，就把其变速模块后端面按标准立式电机的安装尺寸设计加工，这样，其外购的动力模块可直接安装于变速模块上，省略了联接模块。达到了既经济，又使结构紧凑的理想效果。 

    国内已开发的组合的减速器、电机减速机、有制动功能的电机减速机。是我国的齿轮减速电机模块化组合的雏形。