今天就由工程机械展小编为你解读国内外齿轮传动装置动态及其发展趋势

1.齿轮传动在工业领域中心地位及特点

1.1齿轮传动在工业领域中的地位

齿轮是使用量大面广的传动件。目前应用的齿轮大多为硬齿面齿轮。通常以齿面硬度≤280HBW者为软齿面齿轮，齿面硬度在280-380HBW者为中硬齿面齿轮，齿面硬度在45-62HRC者为硬齿面齿轮。进行齿轮副设计时，小大齿轮硬度组合，可采用以下多种形式：

1）大、小齿轮均用软齿面，调质对调质，要有一定硬度差HBW1-HBW2＞50-70HBW，否则，易产生胶合。通常以调质处

理对正火处理为佳。

2）大齿轮为软齿面，小轮用中硬齿面。

3）大、小齿轮都用中硬齿面。

4）大齿轮用中硬齿面，小齿轮用中硬齿面调质后氮化。

5）大、小齿轮均用调质后氮化。

6）大齿轮用中硬齿面，小齿轮用渗碳淬火。

7）大、小齿轮均用渗碳淬火的硬齿面齿轮。

随着传动技术的不断发展，如强度计算方式、修形技术、变形计算、优化设计等现代方法的应用，新齿形、新结构、新技术的应用，使齿轮传动的设计更完善，更接近实际。

对于引进的技术。始终要抓住几个核心问题：首先要“吃透”，这是消化吸收引进技术的基础；第二要结合国情，这是产品赖以生存，占领市场的条件；第三要创新，这是能够赶超国外先进水平的关键，是引进技术的灵魂。三者相辅相成，缺一不可，贯穿于整个过程的始终。

创新包括两个方面的内容：

1博采众长。2自己独创。

没有创新就谈不上赶超，就会永远跟在人家后面爬行。为此，应不断学习，不断地探索。齿轮设计者和制造者尽快地掌握世界上的最新技术，以及操作技能，勇于攀登科学技术的新高峰。

近年来，我国相继制定了齿轮和减速器许多新标准，新产品、新技术不断涌现。齿轮和减速器行业的年产值超过1600亿元人民币，为我国机械产品的发展做出了重大的贡献。

现代，世界齿轮与减速器技术发展总的趋势是向“六高、两低、两化”方向发展。“六高”是指高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；“两低”是指低噪声、低成本；“两化”是指标准化、模块化（多样化）。

1.2齿轮传动的特点

1.传动比变化范围大，适用于减速或增速传动。一般单级圆柱齿

轮传动为1-7，普通行星齿轮传动为 2.8-12.5，蜗杆传动为5-100，少齿差传动为10-200，谐波传动为80-320。

2.圆周速度范围大。一般齿轮的节线速度为0.1-200m/s，当今世

界上最高速度已达到300m/s，而转速为1-20000r/min。

3.传动效率范围大，承载能力高。高速齿轮传动功率可达50000kW

以上，低速重载齿轮的转矩可达14×10 5N·m以上。

4.传动效率高。一般精度较高的圆柱齿轮副，其效率可达98％

-99％。

5.使用寿命长。设计合理的齿轮，在适当材料与热处理工艺条件下，且具有足够的齿轮制造精度，保证在正常的工况下运转工作，可取得较长的使用寿命，一般为5-10年，较好的情况可达20-30年。

2行星齿轮传动的发展概况

我国是发明齿轮和应用齿轮传动最早的国家。早在西汉时代（约1世纪）已应用了铸铜齿轮；东汉时代（公元78-139年）张衡已用了较复杂的齿轮系。特别是在行星差动传动方面，我国早在南北朝时代（公元429-500年），世界闻名的伟大科学家祖冲之发明了具有锥齿轮行星差动传动的指南车。这种由锥齿轮组成的行星差动传动能保证“圆转不穷，而司方如一”。因此，我国行星差动传动的应用比欧美各国早1300多年。

1880年，德国出现了第一个行星齿轮传动装置的专利。19世纪以来，机械工业特别是汽车和飞机工业的发展，对行星齿轮传动的发展有很大的影响。1920年，首次成功制造出行星差动传动装置，并首先用作汽车的差速器。从1938年开始，集中发展汽车用的行星差动传动装置。第二次世界大战后，高速大功率船舰、透平发电机组、透平压缩机组、航空发动机及工程机械的发展，促进了行星齿轮传动的发展。高速大功率行星齿轮传动的实际应用，于1951年首先在德国获得成功，1958年后，英、意、日、美、前苏联、瑞士等国亦获得成功，均有系列产品，并已成批生产，普遍应用，

行星齿轮传动技术是齿轮传动技术的一个重要分支。采用行星齿轮传动技术开发的各类行星齿轮减速器及行星齿轮增速器，较之于一般的定轴式齿轮箱，在传递同样功率或转矩时，具有更小的体积、更轻的重量及更高的效率，因而也更易于进行传动的布置，便于降低造价、运输和检修成本，因此在水泥、冶金、煤炭、矿山及石化等许多行业普遍得以应用。

2.1普通行星齿轮传动

普通行星齿轮传动是目前国内外应用最为普通的一种形式，经过多年的研究及应用，人们对其设计、制造工艺的了解已十分深入。因此，从采用普通2K-H型行星传动技术中，发展了多种形式的系列产品，如在我国应用较为普遍的通用行星齿轮减速器系列产品（JB/T6502-1993）。此外，还有分别用于立磨机、辊压机、铝铸轧机的行星齿轮箱的最大输出转矩已达1200kN·m；风力发电增速器的最大传递功率已达1400KW。国内重载行星齿轮箱的设计制造水平，已达到国外同类产品先进水平，近年来重载行星齿轮箱引进的数量大为减少。

2.2行星差动传动

行星差动传动作为2K-H型传动的一种特殊应用形式，是采用2K-H型轮系两个自由度间的不同形式的组合，以实现运动或动力的分解、控制及调整。近些年来，利用行星差动传动技术开发了许多新产品，在很多行业发挥着重要的作用。

行星差动主要用于运动的合成与分解。当一个基本构件为主动件，另外两个基本构件作为从动件输出功率时，行星差速器使输入功率和主运动按某种要求进行分解；当两个基本构件为主动件输入功率，另外一个基本构件作为从动件输出功率时，差速器使输入功率和主动运动按某种要求进行合成。就实际应用而言，前者并不是单纯分解了功率和运动，更重要的是解决了用别的传动方式难以解决的问题。后者也不但是进行了功率和运动的合成，而是利用这种传动的特点，可以解决在一定范围内调速和多驱动问题。

行星差动传动已广泛的应用于起重运输机械、冶金矿山机械、化工机械、机床和轻工机械等方面。应用行星差速器进行差速和差动调速，在一定条件下，比采用交、直流电动机或液压传动具有如下优点。

1）机械设备简单。如汽车后桥的差速器，比利用其他差速方法简单得多。

2）调速电动机功率和相应的控制电气装置明显减少。

3）差速效果好，调速精度高，运行平稳。

4）设备投资少，运行费用低，可取得较大的经济效益。

2.3行星差动传动典型应用实例

1）行星差动传动装置已广泛的应用于起重机、卸船机的抓斗及电炉的升降运动，以实现正常运行及升行程时快速运动要求。在连铸设备的钢包移动台车驱动装置中，采用行星差动传动装置，亦可实现正常运行及起步和停车时慢速运行要求。

目前，国内在大型卸船机上广泛应用四卷筒机构行星差动减速器。原来小车运行、抓斗升降与抓斗的开闭需要三套传动系统，而今采用两台行星差动减速器、四只卷筒、两台主电机、一台行走电动机就可以实现上述要求，简化结构，减轻重量，对大梁的作用力减小。具有突出的优点。

2）利用行星差动传动装置的调速功能，驱动大小型连轧机、风机、泵及磨机等，可对工作机输出转速进行调节，以实现相应的工艺要求，或调整其输出的流体流量及压力等，可明显改善作业品质，降低运行能耗，减少资源浪费。

3）利用行星差动传动技术开发的可控起动传动装置，通过控制差动机构中某一自由度的转速变化，进而实现输出级的平稳起动，可大大减缓起动冲击，减小起动电流，改善起动品质。目前在长距离带输送机上已得到广泛应用，其最大传递功率可达3000KW，并可实现多点驱动且自动实现载荷均衡。

4）利用行星差动传动技术开发的高速差速器，应用于卧式螺旋卸料离心分离机，可实现固液物料的分离作业。行星差速器最高工作转速可达5000r/min，最大驱动转矩可达数万牛·米。

2.4行星齿轮传动的发展方向

世界各先进工业国，经由工业化、信息化时代，正在进入知识化时代，行星齿轮传动在设计上日趋完善，制造技术不断进步，使行星齿轮传动已达到较高水平。我国与世界先进水平虽存在明显差距，但随着改革开放带来设备引进、技术引进，在消化吸收国外先进技术方面取得长足的进步。目前行星齿轮传动正向以下几个方向发展：

1)向高速、大功率及低速大转矩的方向发展。

2)向无极变速行星齿轮传动发展。实现无级变速，就是让行星齿轮传动中三个基本构件都转动并传递功率，这只要对原行星机构中固定的构件附加一个转动，如采用液压泵及液压马达系统来实现，就能成为无级变速器。

3）向复合式行星齿轮传动发展。近年来，国外将蜗杆传动、交错轴斜齿轮传动、圆锥齿轮传动与行星齿轮传动组合使用，构成复合式行星齿轮箱。其高速级用前述各种定轴类型传动，低速级用行星齿轮传动，这样可适应相交轴和交错轴间的传动，可实现大传动比和大转矩输出等不同用途，充分利用各种类型传动的特点，克服各自的弱点，以适应市场上多样化需要。

4）向少齿差行星齿轮传动方向发展。这类传动主要用于大传动比、小功率传动。

5）制造技术的发展方向。采用新型优质钢材，经热处理获得高硬齿面（内齿轮离子渗氮，外齿轮渗碳淬火），精度加工以获高齿轮精度及低表面粗糙度（内齿轮精插齿达5-6级精度，外齿轮经磨齿达5级精度，表面粗糙度Ra=0.2-0.4um），从而提高承载能力，保证可靠性和使用寿命。

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