经济型铣床锥齿差速减速器

技术领域

本发明是一种经济型铣床锥齿差速减速器，其涉及一种减速器，特别是涉及一种不包括双锥齿轮、行星支架位于锥齿轮一和锥齿轮二径向外侧、承载能力大的经济型铣床锥齿差速减速器。

背景技术

通用减速器的减速比是固定的，其缺点是当减速器外形尺寸不变，减速器的减速比越大，只能增加减速器的齿轮齿数，导致其齿轮模数就越小，减速器的承载能力就越小。申请公布号CN109854681A的双锥齿差速减速机构是一种采用两个电动机分别驱动双锥齿轮一和双锥齿轮二的速度差，获得低转速输出的双锥齿差速减速机构。申请公布号CN109736047A的洗衣机双锥齿差速减速系统控制法是双锥齿差速减速机构应用于洗衣机的方法。上述现有技术方案中减速器的输出转速与两个电动机旋转速度之差有关，减速器的承载能力只与零部件的结构尺寸相关，与减速比无关，如果减速器外形尺寸不变，降低减速器的输出转速，即增加减速比，只需要增加两个电动机旋转速度之差，不需要增加齿轮齿数并同时减小齿轮模数，减速器的承载能力依然维持不变。但是上述现有技术方案中行星支架位于双锥齿轮一的外侧轮齿一和双锥齿轮二的外侧轮齿二的径向内侧，通常锥齿轮齿宽等于锥齿轮锥距的四分之一至三分之一，所以上述现有技术方案中行星支架最大直径是双锥齿轮一和双锥齿轮二最大直径的一半，由于行星支架传动轴是输出轴，输出轴通过行星轴与行星支架连接，输出轴、行星轴、行星锥齿轮、行星支架的结构尺寸受到双锥齿轮一和双锥齿轮二的径向尺寸限制，上述零部件承载能力小，无法满足智能装备系统负载转矩大的技术要求。

现有通用铣床配置三档以上的多级辅助机械变速机构，在使用大直径刀具或者加工硬度大的零件时所需的切削力矩增大时，通常采用维持电动机功率不变的前提下，通过多级辅助机械变速机构降低铣床输出转速的方法增加输出转矩。

为了发挥结构简单、成本低、无级变速的竞争优势，经济型铣床通常采用直流调压模块驱动直流电动机，经济型铣床没有配置三档以上的多级辅助机械变速机构，经济型铣床在低转速运行时有输出功率小、输出转矩小的缺点。例如，一种经济型铣床采用一台额定功率500W直流电动机，电机额定转速4500r/min，该经济型铣床有两档的齿轮变速机构，齿轮变速机构高速档的减速比为2：1，在高速档时直流调压模块调节直流电动机的输入电压，使该经济型铣床的输出转速为100～2250r/min，齿轮变速机构低速档的减速比为4：1，在低速档时直流调压模块调节直流电动机的输入电压，使该经济型铣床的输出转速为50～1125r/min。直流电动机在额定转速以下工作在恒转矩模式，直流电动机的输入电压与输出转速和输出功率成正比，直流调压模块调节直流电动机的输入电压下降时，直流电动机的输出转速和输出功率下降，当经济型铣床在齿轮变速机构低速档使该铣床输出转速为50r/min，则直流电动机的输出转速为200r/min，直流电动机的输出功率仅为22W，该经济型铣床在低转速运行时的输出功率仅为额定功率的4.4%，不能满足经济型铣床使用大直径刀具或者加工硬度大的零件时所需的切削力矩，由此限制经济型铣床的应用范围。

经济型数控铣床的X轴、Y轴、Z轴的轴向移动采用伺服电机驱动滚珠丝杠，Z轴的旋转采用无级变速系统驱动电动机，包括变频无级变速系统驱动异步电动机或者同步电动机，和直流调压模块驱动直流电动机，其中直流调压模块驱动直流电动机的技术方案成本最低，无论是哪一种方案，电动机低于额定转速运行时都是工作在恒转矩模式，经济型数控铣床没有配置三档以上的多级辅助机械变速机构，在低转速运行时依旧有输出功率小、输出转矩小的缺点。经济型数控铣床的Z轴旋转采用电主轴是一种趋势，电主轴的特点是高转速、低转矩输出，电主轴配置的刀具直径小，当加工硬度大的零件时，小直径刀具的刚度差，影响加工精度，大直径刀具所需的转矩大，电主轴无法满足技术要求。

通用数控铣床在攻丝加工过程中需要Z轴改变旋转方向退丝，由于攻丝和退丝时Z轴旋转速度低，为了满足攻丝和退丝时所需的大转矩，现有技术采用大功率伺服电机驱动Z轴旋转，并且采用大功率伺服电机改变Z轴旋转方向，大功率伺服电机造价昂贵，不符合经济型数控铣床的设计原则。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术方案中输出轴、行星轴、行星锥齿轮、行星支架的结构尺寸受到双锥齿轮径向尺寸限制、零部件承载能力小的缺点，以及克服经济型铣床和经济型数控铣床在低转速运行时输出功率小的缺点，提供一种零部件承载能力大、在低转速运行时输出功率大、在高转速运行时输出功率小的减速器以及该减速器使用方法。本发明的实施方案如下：

所述减速器包括外壳部件一、外壳部件二、行星支架部件、电动机部件一、电动机部件二。外壳部件一包括外壳一、轴承一、锥齿轮一。外壳部件二包括外壳二、轴承二、锥齿轮二。行星支架部件包括行星支架、行星轴、行星轴套、行星锥齿轮、输出轴、轴承三、轴承四。电动机部件一包括电动机一、固定板一、电机固定螺钉一、固定螺栓一、电机带轮一、紧定螺钉一、皮带一、输入带轮一、紧定螺钉三。电动机部件二包括电动机二、固定板二、电机固定螺钉二、固定螺栓二、电机带轮二、紧定螺钉二、皮带二、输入带轮二、紧定螺钉四。外壳一、外壳二沿着轴向排列，输出轴通过轴承三和轴承四安装在锥齿轮一、锥齿轮二径向内侧，锥齿轮一、锥齿轮二、行星支架部件通过轴承一、轴承二安装在外壳一、外壳二的径向内侧，电动机一、电动机二分别位于外壳一、外壳二的径向外侧，电动机一通过固定板一与外壳一连接固定在一起，电动机二通过固定板二与外壳二连接固定在一起。所述减速器的行星支架与锥齿轮一、锥齿轮二沿着轴向排列，并且行星支架位于锥齿轮一、锥齿轮二径向外侧，行星支架、行星轴、行星轴套、行星锥齿轮、输出轴的结构尺寸不受锥齿轮一、锥齿轮二径向尺寸限制，行星支架、行星轴、行星轴套、行星锥齿轮、输出轴的承载能力大。

所述减速器应用于经济型铣床或者经济型数控铣床时，采用所述减速器替换该铣床Z轴旋转电动机，所述减速器的输出轴与该铣床的齿轮变速机构连接在一起，或者所述减速器的输出轴与该铣床的Z轴旋转主轴连接在一起，采用无级变速系统一驱动电动机一，无级变速系统二驱动电动机二。所述减速器中外壳一、外壳二、固定板一、固定板二分别通过固定螺栓一、固定螺栓二连接固定在一起组成固定端，输出轴是输出端。以行星支架轴线为基准，输出轴、输入带轮一、锥齿轮一、输入带轮二、锥齿轮二与行星支架同轴。行星锥齿轮通过行星轴安装在行星支架径向内侧，行星轴把行星支架与输出轴连接固定在一起，行星锥齿轮位于锥齿轮二与锥齿轮一轴向之间，行星锥齿轮分别与锥齿轮二和锥齿轮一啮合，则行星支架位于锥齿轮二和锥齿轮一径向外侧，锥齿轮二齿数与锥齿轮一齿数相等，并且，锥齿轮二齿数和锥齿轮一齿数等于行星支架部件中行星锥齿轮数量的整数倍。电机带轮一安装在电动机一的电机轴一上，电机带轮二安装在电动机二的电机轴二上，皮带一连接电机带轮一和输入带轮一，皮带二连接电机带轮二和输入带轮二，输入带轮一与锥齿轮一连接在一起，输入带轮二与锥齿轮二连接在一起。

预先设置电动机一和电动机二的基准转速，基准转速小于额定转速。电动机部件一的减速比等于输入带轮一直径与电机带轮一直径的比率，电动机部件二的减速比等于输入带轮二直径与电机带轮二直径的比率。所述减速器的输出轴以最大转速反向旋转时，锥齿轮一旋转速度等于电动机一的额定转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二旋转速度等于电动机二的基准转速除以电动机部件二的减速比，行星支架旋转速度等于锥齿轮一旋转速度与锥齿轮二旋转速度之差的一半，输出轴旋转速度等于行星支架旋转速度，输出轴旋转速度除以经济型铣床或者经济型数控铣床的齿轮变速机构各档位的减速比，所得数值是齿轮变速机构在各档位时Z轴反向旋转的最大转速。

启动无级变速系统一和无级变速系统二，使无级变速系统一和无级变速系统二的输出电压相等，并且从最低输出电压上升直至电动机一和电动机二达到基准转速，此时，以行星支架轴线为基准，电动机一旋转方向与电动机二旋转方向相反，电动机一依次通过电机带轮一、皮带一、输入带轮一驱动锥齿轮一旋转，电动机二依次通过电机带轮二、皮带二、输入带轮二驱动锥齿轮二旋转，锥齿轮一旋转方向与锥齿轮二旋转方向相反，当电机带轮一直径与电机带轮二直径相等，输入带轮一直径与输入带轮二直径相等，并且电动机一旋转速度与电动机二旋转速度相等，则锥齿轮一旋转速度与锥齿轮二旋转速度相等，锥齿轮一与锥齿轮二共同驱动行星锥齿轮围绕行星轴轴线自转，行星支架处于静止状态，所述减速器的输出轴转速为零。电动机二转速数值位于电动机二转速曲线基准段，电动机一转速数值位于电动机一转速曲线基准段一，电动机一和电动机二总输入功率数值等于电动机一和电动机二在基准转速时的空载功率之和，电动机一和电动机二总输入功率数值位于总输入功率曲线基准段一。

使所述减速器的输出轴低转速运行，则维持无级变速系统二的输出电压不变，使无级变速系统一的输出电压下降，电动机二的旋转速度等于基准转速，即电动机二转速数值位于电动机二转速曲线基准段，电动机一旋转速度从电动机一转速曲线基准段一下降至电动机一转速曲线高速段，电动机二旋转速度与电动机一旋转速度之差等于电动机二基准转速与电动机一转速曲线高速段转速之差，此时，电动机二旋转速度大于电动机一旋转速度，锥齿轮二旋转速度等于电动机二的基准转速除以电动机部件二的减速比，锥齿轮一旋转速度等于电动机一转速曲线高速段转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二旋转速度大于锥齿轮一旋转速度，锥齿轮一与锥齿轮二共同驱动行星锥齿轮围绕行星轴轴线自转的同时，行星锥齿轮还会围绕行星支架轴线公转，行星锥齿轮驱动行星支架低转速旋转，行星支架旋转速度等于锥齿轮二旋转速度与锥齿轮一旋转速度之差的一半，行星支架旋转方向与锥齿轮二旋转方向相同，行星支架通过行星轴、输出轴传递输出转矩，则输出轴正向旋转，所述减速器的输出轴输出转速等于行星支架旋转速度，输出轴旋转速度从零上升至输出轴转速曲线低速段，输出轴输出功率从零上升至输出轴功率曲线低速段，电动机一和电动机二总输入功率从总输入功率曲线基准段一上升至总输入功率曲线高速段。

使所述减速器的输出轴高转速运行，则维持无级变速系统二的输出电压不变，使无级变速系统一的输出电压下降，电动机二的旋转速度等于基准转速，即电动机二转速数值位于电动机二转速曲线基准段，电动机一旋转速度从电动机一转速曲线高速段下降至电动机一转速曲线低速段，电动机二旋转速度与电动机一旋转速度之差等于电动机二基准转速与电动机一转速曲线低速段转速之差，此时，电动机二旋转速度大于电动机一旋转速度，锥齿轮二旋转速度等于电动机二的基准转速除以电动机部件二的减速比，锥齿轮一旋转速度等于电动机一转速曲线低速段转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二旋转速度大于锥齿轮一旋转速度，行星支架旋转方向与锥齿轮二旋转方向相同，则输出轴正向旋转，输出轴旋转速度从输出轴转速曲线低速段上升至输出轴转速曲线高速段，输出轴输出功率从输出轴功率曲线低速段下降至输出轴功率曲线高速段，电动机一和电动机二总输入功率从总输入功率曲线高速段下降至总输入功率曲线低速段。

所述减速器的减速比一等于电动机一旋转速度与行星支架旋转速度的比值，所述减速器的减速比二等于电动机二旋转速度与行星支架旋转速度的比值，通过改变电动机一旋转速度与电动机二旋转速度之差，既能够改变所述减速器输出转速，又能够改变所述减速器的减速比。

所述减速器的输出轴低转速运行或者高转速运行时，电动机二旋转速度等于基准转速，所述减速器的输出轴低转速运行时电动机一旋转速度大于所述减速器的输出轴高转速运行时电动机一旋转速度，因此所述减速器的输出轴低转速运行时的输出功率大于所述减速器的输出轴高转速运行时的输出功率，则所述减速器的输出轴低转速运行时的输出转矩大于所述减速器的输出轴高转速运行时的输出转矩。

使所述减速器的输出轴反向旋转并且低转速运行，则使电动机一旋转方向与电动机二旋转方向不变，维持无级变速系统二的输出电压不变，使无级变速系统一的输出电压上升，电动机二的旋转速度等于基准转速，即电动机二转速数值位于电动机二转速曲线基准段，电动机一旋转速度大于基准转速，并且电动机一旋转速度小于或者等于额定转速，电动机一旋转速度与电动机二旋转速度之差等于电动机一转速曲线超速段转速与电动机二基准转速之差，或者电动机一旋转速度与电动机二旋转速度之差等于电动机一额定转速与电动机二基准转速之差，此时，电动机一旋转速度大于电动机二旋转速度，锥齿轮一旋转速度等于电动机一转速曲线超速段转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二旋转速度等于电动机二的基准转速除以电动机部件二的减速比，锥齿轮一旋转速度大于锥齿轮二旋转速度，行星支架旋转方向与锥齿轮一旋转方向相同，则输出轴反向旋转，实现电动机一与电动机二不停机的前提下改变所述减速器的输出轴旋转方向的目的，则所述减速器能够满足攻丝加工过程中需要Z轴改变旋转方向退丝的技术要求。所述减速器驱动的铣床Z轴改变旋转方向退丝时处于轻载状态，输出轴转速数值位于输出轴转速曲线反向段，输出轴输出功率数值位于输出轴功率曲线反向段，电动机一和电动机二总输入功率数值位于总输入功率曲线超速段。电动机一和电动机二在基准转速至额定转速时的轻载功率大于电动机一和电动机二在基准转速时的空载功率。

使所述减速器的输出轴停止运行，则先维持无级变速系统二的输出电压不变，增加或者减少无级变速系统一的输出电压，使无级变速系统一和无级变速系统二的输出电压相等，此时，电动机一和电动机二达到基准转速，所述减速器的输出轴转速为零，再同时降低无级变速系统一和无级变速系统二的输出电压为零。

外壳二呈圆筒形，外壳二轴向两个端面分别均布有若干个外壳螺纹孔一和外壳螺纹孔二，外壳二径向内侧依次有外壳内腔三、外壳轴承安装槽二、外壳内腔二，外壳内腔三、外壳轴承安装槽二、外壳内腔二截面直径由大至小呈阶梯型分布。外壳一呈圆筒形，外壳一轴向两个端面分别均布有若干个外壳螺栓孔一，外壳螺栓孔一是通孔，外壳一径向内侧依次有外壳轴承安装槽一、外壳内腔一，外壳轴承安装槽一、外壳内腔一截面直径由大至小呈阶梯型分布，外壳一有外壳轴承安装槽一的轴向端面有呈环形的外壳凸止口。

锥齿轮二呈圆筒形，锥齿轮二轴向一端有轮齿，锥齿轮二轴向另一端有圆筒形的锥齿轮轴头二，锥齿轮轴头二与锥齿轮二的轮齿之间有锥齿轮轴颈二，锥齿轮二径向内侧依次有锥齿轮内腔二、锥齿轮轴孔二，锥齿轮内腔二、锥齿轮轴孔二截面直径由大至小呈阶梯型分布。锥齿轮一呈一端封闭的圆筒形，锥齿轮一非封闭一端有轮齿，锥齿轮一轴向另一端有圆柱形的锥齿轮轴头一，锥齿轮轴头一与锥齿轮一的轮齿之间有锥齿轮轴颈一，锥齿轮一径向内侧有锥齿轮内腔一。

外壳部件二装配后，轴承二的外圈安装在外壳二的外壳轴承安装槽二中，轴承二的内圈安装在锥齿轮二的锥齿轮轴颈二上，锥齿轮二安装在外壳二的外壳内腔二中，并且，锥齿轮二的轮齿位于外壳二的外壳内腔三中，锥齿轮二的锥齿轮轴头二位于外壳二的轴向外侧。外壳部件一装配后，轴承一的外圈安装在外壳一的外壳轴承安装槽一中，轴承一的内圈安装在锥齿轮一的锥齿轮轴颈一上，锥齿轮一安装在外壳一的外壳内腔一中，并且，锥齿轮一的轮齿位于有外壳凸止口的外壳一的轴向外侧，锥齿轮一的锥齿轮轴头一位于外壳一的另一端轴向外侧。

行星轴呈圆柱形。行星轴套径向中间有轴套轴孔，其轴向一端有呈环形的止动轴肩。行星锥齿轮径向中间有锥齿轮轴孔三。行星支架呈环形，行星支架径向内表面均布若干个支架安装平面，每一个支架安装平面中心有一个行星轴固定孔一。输出轴呈圆柱形，输出轴轴向中间位置的外表面均布有若干个行星轴固定孔二，输出轴轴向一端是输出轴轴颈一，输出轴轴向另一端依次是输出轴轴颈二和输出轴轴头，输出轴轴头位于输出轴轴颈二轴向外侧，输出轴轴头径向外表面有输出轴键槽。

行星支架部件装配后，行星轴的一端安装固定在行星支架的行星轴固定孔一中，行星轴的另一端安装固定在输出轴的行星轴固定孔二中，行星轴的中间位置安装在行星轴套的轴套轴孔中，行星轴套安装在行星锥齿轮的锥齿轮轴孔三中，行星轴套的止动轴肩位于行星锥齿轮没有轮齿的一端，行星轴套的止动轴肩端面与行星支架的支架安装平面接触安装在一起，行星锥齿轮和行星轴套能够围绕行星轴轴线旋转，轴承三安装在输出轴的输出轴轴颈一上，轴承四安装在输出轴的输出轴轴颈二上。

行星支架部件安装在外壳二的外壳内腔三中，轴承四的外圈安装在锥齿轮二的锥齿轮内腔二中，输出轴的输出轴轴头穿过锥齿轮二的锥齿轮内腔二和锥齿轮轴孔二，使输出轴轴头位于锥齿轮二的轴向外侧，轴承三的外圈安装在锥齿轮一的锥齿轮内腔一中，外壳一的外壳凸止口安装在外壳二的外壳内腔三中。

固定板二上分别有一个电机轴安装孔二和一个锥齿轮安装孔二，电机轴安装孔二周围均布有若干个电机固定孔二，锥齿轮安装孔二周围均布有若干个固定板螺栓孔二和固定柱，固定柱轴向端面有固定柱螺纹孔。电动机部件二装配后，电动机二的电机轴二穿过固定板二的电机轴安装孔二，电机固定螺钉二穿过固定板二的电机固定孔二安装在电动机二的电机螺纹孔中，把电动机二安装在固定板二上，电机带轮二安装在电动机二的电机轴二上，通过紧定螺钉二把电机带轮二固定在电机轴二上，固定螺栓二穿过固定板二的固定板螺栓孔二安装在外壳二的外壳螺纹孔二中，把固定板二安装在外壳二轴向外侧的端面上，输入带轮二安装在锥齿轮二的锥齿轮轴头二上，通过紧定螺钉四把输入带轮二固定在锥齿轮二上，皮带二安装在电机带轮二和输入带轮二的轮槽中。

固定板一上分别有一个电机轴安装孔一和一个锥齿轮安装孔一，电机轴安装孔一周围均布有若干个电机固定孔一，锥齿轮安装孔一周围均布有若干个固定板螺栓孔一。电动机部件一装配后，电动机一的电机轴一穿过固定板一的电机轴安装孔一，电机固定螺钉一穿过固定板一的电机固定孔一安装在电动机一的电机螺纹孔中，把电动机一安装在固定板一上，电机带轮一安装在电动机一的电机轴一上，通过紧定螺钉一把电机带轮一固定在电机轴一上，固定螺栓一穿过固定板一的固定板螺栓孔一和外壳一的外壳螺栓孔一安装在外壳二的外壳螺纹孔一中，把固定板一安装在外壳一轴向外侧的端面上，并且把外壳一和外壳二连接固定在一起，输入带轮一安装在锥齿轮一的锥齿轮轴头一上，通过紧定螺钉三把输入带轮一固定在锥齿轮一上，皮带一安装在电机带轮一和输入带轮一的轮槽中。

所述减速器的输出转速和电动机二旋转速度与电动机一旋转速度之差有关，所述减速器的承载能力只与零部件的结构尺寸相关，与减速比无关，当减速器外形尺寸不变，降低减速器的输出转速，即增加减速比，只需要增加电动机二旋转速度与电动机一旋转速度之差，不需要增加齿轮齿数并同时减小齿轮模数，所述减速器的承载能力依然维持不变。

所述减速器在运行时，维持电动机二旋转速度等于基准转速，通过改变电动机一旋转速度从而改变电动机二旋转速度与电动机一旋转速度之差，当电动机二旋转速度大于电动机一旋转速度时，行星支架旋转方向与锥齿轮二旋转方向相同，则输出轴正向旋转，通过改变电动机一旋转速度，既能够改变所述减速器输出转速，又能够改变所述减速器的减速比，所述减速器的输出轴低转速运行时的输出功率大于高转速运行时的输出功率，则所述减速器的输出轴低转速运行时的输出转矩大于高转速运行时的输出转矩，符合铣床采用大直径刀具或者加工硬度大的零件时所需的转矩大、小直径刀具或者加工硬度小的零件时所需的转矩小的技术要求。当电动机一旋转速度大于电动机二旋转速度时，行星支架旋转方向与锥齿轮一旋转方向相同，则输出轴反向旋转，实现电动机一与电动机二不停机的前提下改变所述减速器的输出轴旋转方向的目的。

附图说明

图1是所述减速器的轴测图。

图2是所述减速器的轴测剖视图。

图3是所述减速器沿着轴线剖切示意图。

图4是外壳部件二的轴测剖视图。

图5是外壳部件一的轴测剖视图。

图6是外壳二的轴测剖视图。

图7是外壳一的轴测剖视图。

图8是锥齿轮二的轴测剖视图。

图9是锥齿轮一的轴测剖视图。

图10是行星支架部件的轴测剖视图。

图11是输出轴的轴测图。

图12是行星支架的轴测图。

图13是所述减速器运行状态时，锥齿轮一和锥齿轮二通过行星锥齿轮共同驱动行星支架部件旋转的示意图。图中UⅡ大于UⅠ，则UⅢ与UⅡ旋转方向相同。

图14是行星锥齿轮的轴测图。

图15是行星轴套的轴测图。

图16是电动机部件二的轴测图。

图17是电动机部件一的轴测图。

图18是固定板二的轴测图。

图19是固定板一的轴测图。

图20是所述减速器运行状态时，电动机一与电动机二转速关系示意图。图中点划线是电动机一转速曲线，双点划线是电动机二转速曲线，为了避免曲线重叠，图中电动机一转速曲线与电动机二转速曲线偏移一定距离。

图21是输出轴转速曲线示意图。

图22是电动机一与电动机二的总输入功率曲线示意图。

图23是输出轴功率曲线与输出轴转速曲线对比示意图。

图13中UⅠ是锥齿轮一分度圆位置旋转的线速度，UⅡ是锥齿轮二分度圆位置旋转的线速度，UⅢ是行星支架上与锥齿轮一分度圆半径相等或者与锥齿轮二分度圆半径相等的位置旋转的线速度。

图20至图23中t是时间坐标，O是坐标原点，V是速度坐标，Ve是电动机一和电动机二的额定转速，Vo是电动机一和电动机二的基准转速，ΔU是电动机二基准转速与电动机一转速曲线高速段转速之差，ΔU＇是电动机二基准转速与电动机一转速曲线低速段转速之差，ΔU″是电动机一转速曲线超速段转速与电动机二基准转速之差，i是电动机部件一或者电动机部件二的减速比，P是功率坐标，Pe是电动机一和电动机二的额定功率，Po＇是电动机一和电动机二在基准转速时的空载功率，Pu＇是电动机一和电动机二在基准转速至额定转速时的轻载功率。

图中标注有电动机二1、固定板二2、电机带轮二3、紧定螺钉二4、电机固定螺钉二5、皮带二6、轴承四7、输出轴8、紧定螺钉四9、输入带轮二10、轴承二11、外壳二12、电动机一13、固定板一14、紧定螺钉一15、电机带轮一16、电机固定螺钉一17、皮带一18、紧定螺钉三19、轴承三20、输入带轮一21、轴承一22、外壳一23、锥齿轮一24、行星锥齿轮25、行星轴套26、行星轴27、行星支架28、锥齿轮二29、电机轴二30、固定柱31、固定螺栓二32、外壳螺纹孔二33、外壳内腔三34、外壳轴承安装槽二35、外壳内腔二36、外壳螺纹孔一37、外壳螺栓孔一38、外壳内腔一39、外壳轴承安装槽一40、外壳凸止口41、锥齿轮轴颈二42、锥齿轮内腔二43、锥齿轮轴孔二44、锥齿轮轴头二45、锥齿轮轴颈一46、锥齿轮内腔一47、锥齿轮轴头一48、输出轴键槽49、输出轴轴头50、输出轴轴颈二51、行星轴固定孔二52、输出轴轴颈一53、支架安装平面54、行星轴固定孔一55、行星轴轴线56、行星锥齿轮旋转方向57、行星锥齿轮旋转轨迹58、行星支架轴线59、锥齿轮一旋转方向60、锥齿轮一旋转轨迹61、锥齿轮二旋转方向62、锥齿轮二旋转轨迹63、行星支架旋转方向64、行星支架旋转轨迹65、锥齿轮轴孔三66、止动轴肩67、轴套轴孔68、固定螺栓一69、电机轴一70、电机固定孔二71、锥齿轮安装孔二72、固定板螺栓孔二73、电机轴安装孔二74、锥齿轮安装孔一75、电机固定孔一76、电机轴安装孔一77、固定板螺栓孔一78、电动机二转速曲线基准段79、电动机一转速曲线基准段一80、电动机一转速曲线高速段81、电动机一转速曲线低速段82、电动机一转速曲线超速段83、电动机一转速曲线基准段二84、输出轴转速曲线低速段85、输出轴转速曲线高速段86、输出轴转速曲线反向段87、总输入功率曲线基准段一88、总输入功率曲线高速段89、总输入功率曲线低速段90、总输入功率曲线超速段91、总输入功率曲线基准段二92、输出轴功率曲线低速段93、输出轴功率曲线高速段94、输出轴功率曲线反向段95。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1至图3、图13、图20至23，所述减速器包括外壳部件一、外壳部件二、行星支架部件、电动机部件一、电动机部件二。外壳部件一包括外壳一23、轴承一22、锥齿轮一24。外壳部件二包括外壳二12、轴承二11、锥齿轮二29。行星支架部件包括行星支架28、行星轴27、行星轴套26、行星锥齿轮25、输出轴8、轴承三20、轴承四7。电动机部件一包括电动机一13、固定板一14、电机固定螺钉一17、固定螺栓一69、电机带轮一16、紧定螺钉一15、皮带一18、输入带轮一21、紧定螺钉三19。电动机部件二包括电动机二1、固定板二2、电机固定螺钉二5、固定螺栓二32、电机带轮二3、紧定螺钉二4、皮带二6、输入带轮二10、紧定螺钉四9。外壳一23、外壳二12沿着轴向排列，输出轴8通过轴承三20和轴承四7安装在锥齿轮一24、锥齿轮二29径向内侧，锥齿轮一24、锥齿轮二29、行星支架部件通过轴承一22、轴承二11安装在外壳一23、外壳二12的径向内侧，电动机一13、电动机二1分别位于外壳一23、外壳二12的径向外侧，电动机一13通过固定板一14与外壳一23连接固定在一起，电动机二1通过固定板二2与外壳二12连接固定在一起。

所述减速器应用于经济型铣床或者经济型数控铣床时，采用所述减速器替换该铣床Z轴旋转电动机，所述减速器的输出轴8与该铣床的齿轮变速机构连接在一起，或者所述减速器的输出轴8与该铣床的Z轴旋转主轴连接在一起，采用无级变速系统一驱动电动机一13，无级变速系统二驱动电动机二1。所述减速器中外壳一23、外壳二12、固定板一14、固定板二2分别通过固定螺栓一69、固定螺栓二32连接固定在一起组成固定端，输出轴8是输出端。以行星支架轴线59为基准，输出轴8、输入带轮一21、锥齿轮一24、输入带轮二10、锥齿轮二29与行星支架28同轴。行星锥齿轮25通过行星轴27安装在行星支架28径向内侧，行星轴27把行星支架28与输出轴8连接固定在一起，行星锥齿轮25位于锥齿轮二29与锥齿轮一24轴向之间，行星锥齿轮25分别与锥齿轮二29和锥齿轮一24啮合，则行星支架28位于锥齿轮二29和锥齿轮一24径向外侧，锥齿轮二29齿数与锥齿轮一24齿数相等，并且，锥齿轮二29齿数和锥齿轮一24齿数等于行星支架部件中行星锥齿轮25数量的整数倍。电机带轮一16安装在电动机一13的电机轴一70上，电机带轮二3安装在电动机二1的电机轴二30上，皮带一18连接电机带轮一16和输入带轮一21，皮带二6连接电机带轮二3和输入带轮二10，输入带轮一21与锥齿轮一24连接在一起，输入带轮二10与锥齿轮二29连接在一起。

预先设置电动机一13和电动机二1的基准转速，基准转速小于额定转速。电动机部件一的减速比等于输入带轮一21直径与电机带轮一16直径的比率，电动机部件二的减速比等于输入带轮二10直径与电机带轮二3直径的比率。所述减速器的输出轴8以最大转速反向旋转时，锥齿轮一24旋转速度等于电动机一13的额定转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二29旋转速度等于电动机二1的基准转速除以电动机部件二的减速比，行星支架28旋转速度等于锥齿轮一24旋转速度与锥齿轮二29旋转速度之差的一半，输出轴8旋转速度等于行星支架28旋转速度，输出轴8旋转速度除以经济型铣床或者经济型数控铣床的齿轮变速机构各档位的减速比，所得数值是齿轮变速机构在各档位时Z轴反向旋转的最大转速。

启动无级变速系统一和无级变速系统二，使无级变速系统一和无级变速系统二的输出电压相等，并且从最低输出电压上升直至电动机一13和电动机二1达到基准转速，此时，以行星支架轴线59为基准，电动机一13旋转方向与电动机二1旋转方向相反，电动机一13依次通过电机带轮一16、皮带一18、输入带轮一21驱动锥齿轮一24旋转，电动机二1依次通过电机带轮二3、皮带二6、输入带轮二10驱动锥齿轮二29旋转，锥齿轮一旋转方向60与锥齿轮二旋转方向62相反，当电机带轮一16直径与电机带轮二3直径相等，输入带轮一21直径与输入带轮二10直径相等，并且电动机一13旋转速度与电动机二1旋转速度相等，则锥齿轮一24旋转速度与锥齿轮二29旋转速度相等，锥齿轮一24与锥齿轮二29共同驱动行星锥齿轮25围绕行星轴轴线56自转，行星支架28处于静止状态，所述减速器的输出轴8转速为零。电动机二1转速数值位于电动机二转速曲线基准段79，电动机一13转速数值位于电动机一转速曲线基准段一80，电动机一13和电动机二1总输入功率数值等于电动机一13和电动机二1在基准转速时的空载功率之和，电动机一13和电动机二1总输入功率数值位于总输入功率曲线基准段一88。

使所述减速器的输出轴8低转速运行，则维持无级变速系统二的输出电压不变，使无级变速系统一的输出电压下降，电动机二1的旋转速度等于基准转速，即电动机二1转速数值位于电动机二转速曲线基准段79，电动机一13旋转速度从电动机一转速曲线基准段一80下降至电动机一转速曲线高速段81，电动机二1旋转速度与电动机一13旋转速度之差等于电动机二1基准转速与电动机一转速曲线高速段81转速之差，此时，电动机二1旋转速度大于电动机一13旋转速度，锥齿轮二29旋转速度等于电动机二1的基准转速除以电动机部件二的减速比，锥齿轮一24旋转速度等于电动机一转速曲线高速段81转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二29旋转速度大于锥齿轮一24旋转速度，锥齿轮一24与锥齿轮二29共同驱动行星锥齿轮25围绕行星轴轴线56自转的同时，行星锥齿轮25还会围绕行星支架轴线59公转，行星锥齿轮25驱动行星支架28低转速旋转，行星支架28旋转速度等于锥齿轮二29旋转速度与锥齿轮一24旋转速度之差的一半，行星支架旋转方向64与锥齿轮二旋转方向62相同，行星支架28通过行星轴27、输出轴8传递输出转矩，则输出轴8正向旋转，所述减速器的输出轴8输出转速等于行星支架28旋转速度，输出轴8旋转速度从零上升至输出轴转速曲线低速段85，输出轴8输出功率从零上升至输出轴功率曲线低速段93，电动机一13和电动机二1总输入功率从总输入功率曲线基准段一88上升至总输入功率曲线高速段89。

使所述减速器的输出轴8高转速运行，则维持无级变速系统二的输出电压不变，使无级变速系统一的输出电压下降，电动机二1的旋转速度等于基准转速，即电动机二1转速数值位于电动机二转速曲线基准段79，电动机一13旋转速度从电动机一转速曲线高速段81下降至电动机一转速曲线低速段82，电动机二1旋转速度与电动机一13旋转速度之差等于电动机二1基准转速与电动机一转速曲线低速段82转速之差，此时，电动机二1旋转速度大于电动机一13旋转速度，锥齿轮二29旋转速度等于电动机二1的基准转速除以电动机部件二的减速比，锥齿轮一24旋转速度等于电动机一转速曲线低速段82转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二29旋转速度大于锥齿轮一24旋转速度，行星支架旋转方向64与锥齿轮二旋转方向62相同，则输出轴8正向旋转，输出轴8旋转速度从输出轴转速曲线低速段85上升至输出轴转速曲线高速段86，输出轴8输出功率从输出轴功率曲线低速段93下降至输出轴功率曲线高速段94，电动机一13和电动机二1总输入功率从总输入功率曲线高速段89下降至总输入功率曲线低速段90。

所述减速器的减速比一等于电动机一13旋转速度与行星支架28旋转速度的比值，所述减速器的减速比二等于电动机二1旋转速度与行星支架28旋转速度的比值，通过改变电动机一13旋转速度与电动机二1旋转速度之差，既能够改变所述减速器输出转速，又能够改变所述减速器的减速比。

所述减速器的输出轴8低转速运行或者高转速运行时，电动机二1旋转速度等于基准转速，所述减速器的输出轴8低转速运行时电动机一13旋转速度大于所述减速器的输出轴8高转速运行时电动机一13旋转速度，因此所述减速器的输出轴8低转速运行时的输出功率大于所述减速器的输出轴8高转速运行时的输出功率，则所述减速器的输出轴8低转速运行时的输出转矩大于所述减速器的输出轴8高转速运行时的输出转矩。

使所述减速器的输出轴8反向旋转并且低转速运行，则使电动机一13旋转方向与电动机二1旋转方向不变，维持无级变速系统二的输出电压不变，使无级变速系统一的输出电压上升，电动机二1的旋转速度等于基准转速，即电动机二1转速数值位于电动机二转速曲线基准段79，电动机一13旋转速度大于基准转速，并且电动机一13旋转速度小于或者等于额定转速，电动机一13旋转速度与电动机二1旋转速度之差等于电动机一转速曲线超速段83转速与电动机二1基准转速之差，或者电动机一13旋转速度与电动机二1旋转速度之差等于电动机一13额定转速与电动机二1基准转速之差，此时，电动机一13旋转速度大于电动机二1旋转速度，锥齿轮一24旋转速度等于电动机一转速曲线超速段83转速除以电动机部件一的减速比，锥齿轮二29旋转速度等于电动机二1的基准转速除以电动机部件二的减速比，锥齿轮一24旋转速度大于锥齿轮二29旋转速度，行星支架旋转方向64与锥齿轮一旋转方向60相同，则输出轴8反向旋转，实现电动机一13与电动机二1不停机的前提下改变所述减速器的输出轴8旋转方向的目的，则所述减速器能够满足攻丝加工过程中需要Z轴改变旋转方向退丝的技术要求。所述减速器驱动的铣床Z轴改变旋转方向退丝时处于轻载状态，输出轴8转速数值位于输出轴转速曲线反向段87，输出轴8输出功率数值位于输出轴功率曲线反向段95，电动机一13和电动机二1总输入功率数值位于总输入功率曲线超速段91。电动机一13和电动机二1在基准转速至额定转速时的轻载功率大于电动机一13和电动机二1在基准转速时的空载功率。

使所述减速器的输出轴8停止运行，则先维持无级变速系统二的输出电压不变，增加或者减少无级变速系统一的输出电压，使无级变速系统一和无级变速系统二的输出电压相等，此时，电动机一13和电动机二1达到基准转速，所述减速器的输出轴8转速为零，再同时降低无级变速系统一和无级变速系统二的输出电压为零。

参照图4至图19，外壳二12呈圆筒形，外壳二12轴向两个端面分别均布有若干个外壳螺纹孔一37和外壳螺纹孔二33，外壳二12径向内侧依次有外壳内腔三34、外壳轴承安装槽二35、外壳内腔二36，外壳内腔三34、外壳轴承安装槽二35、外壳内腔二36截面直径由大至小呈阶梯型分布。外壳一23呈圆筒形，外壳一23轴向两个端面分别均布有若干个外壳螺栓孔一38，外壳螺栓孔一38是通孔，外壳一23径向内侧依次有外壳轴承安装槽一40、外壳内腔一39，外壳轴承安装槽一40、外壳内腔一39截面直径由大至小呈阶梯型分布，外壳一23有外壳轴承安装槽一40的轴向端面有呈环形的外壳凸止口41。

锥齿轮二29呈圆筒形，锥齿轮二29轴向一端有轮齿，锥齿轮二29轴向另一端有圆筒形的锥齿轮轴头二45，锥齿轮轴头二45与锥齿轮二29的轮齿之间有锥齿轮轴颈二42，锥齿轮二29径向内侧依次有锥齿轮内腔二43、锥齿轮轴孔二44，锥齿轮内腔二43、锥齿轮轴孔二44截面直径由大至小呈阶梯型分布。锥齿轮一24呈一端封闭的圆筒形，锥齿轮一24非封闭一端有轮齿，锥齿轮一24轴向另一端有圆柱形的锥齿轮轴头一48，锥齿轮轴头一48与锥齿轮一24的轮齿之间有锥齿轮轴颈一46，锥齿轮一24径向内侧有锥齿轮内腔一47。

外壳部件二装配后，轴承二11的外圈安装在外壳二12的外壳轴承安装槽二35中，轴承二11的内圈安装在锥齿轮二29的锥齿轮轴颈二42上，锥齿轮二29安装在外壳二12的外壳内腔二36中，并且，锥齿轮二29的轮齿位于外壳二12的外壳内腔三34中，锥齿轮二29的锥齿轮轴头二45位于外壳二12的轴向外侧。外壳部件一装配后，轴承一22的外圈安装在外壳一23的外壳轴承安装槽一40中，轴承一22的内圈安装在锥齿轮一24的锥齿轮轴颈一46上，锥齿轮一24安装在外壳一23的外壳内腔一39中，并且，锥齿轮一24的轮齿位于有外壳凸止口41的外壳一23的轴向外侧，锥齿轮一24的锥齿轮轴头一48位于外壳一23的另一端轴向外侧。

行星轴27呈圆柱形。行星轴套26径向中间有轴套轴孔68，其轴向一端有呈环形的止动轴肩67。行星锥齿轮25径向中间有锥齿轮轴孔三66。行星支架28呈环形，行星支架28径向内表面均布若干个支架安装平面54，每一个支架安装平面54中心有一个行星轴固定孔一55。输出轴8呈圆柱形，输出轴8轴向中间位置的外表面均布有若干个行星轴固定孔二52，输出轴8轴向一端是输出轴轴颈一53，输出轴8轴向另一端依次是输出轴轴颈二51和输出轴轴头50，输出轴轴头50位于输出轴轴颈二51轴向外侧，输出轴轴头50径向外表面有输出轴键槽49。

行星支架部件装配后，行星轴27的一端安装固定在行星支架28的行星轴固定孔一55中，行星轴27的另一端安装固定在输出轴8的行星轴固定孔二52中，行星轴27的中间位置安装在行星轴套26的轴套轴孔68中，行星轴套26安装在行星锥齿轮25的锥齿轮轴孔三66中，行星轴套26的止动轴肩67位于行星锥齿轮25没有轮齿的一端，行星轴套26的止动轴肩67端面与行星支架28的支架安装平面54接触安装在一起，行星锥齿轮25和行星轴套26能够围绕行星轴轴线56旋转，轴承三20安装在输出轴8的输出轴轴颈一53上，轴承四7安装在输出轴8的输出轴轴颈二51上。

行星支架部件安装在外壳二12的外壳内腔三34中，轴承四7的外圈安装在锥齿轮二29的锥齿轮内腔二43中，输出轴8的输出轴轴头50穿过锥齿轮二29的锥齿轮内腔二43和锥齿轮轴孔二44，使输出轴轴头50位于锥齿轮二29的轴向外侧，轴承三20的外圈安装在锥齿轮一24的锥齿轮内腔一47中，外壳一23的外壳凸止口41安装在外壳二12的外壳内腔三34中。

固定板二2上分别有一个电机轴安装孔二74和一个锥齿轮安装孔二72，电机轴安装孔二74周围均布有若干个电机固定孔二71，锥齿轮安装孔二72周围均布有若干个固定板螺栓孔二73和固定柱31，固定柱31轴向端面有固定柱螺纹孔。电动机部件二装配后，电动机二1的电机轴二30穿过固定板二2的电机轴安装孔二74，电机固定螺钉二5穿过固定板二2的电机固定孔二71安装在电动机二1的电机螺纹孔中，把电动机二1安装在固定板二2上，电机带轮二3安装在电动机二1的电机轴二30上，通过紧定螺钉二4把电机带轮二3固定在电机轴二30上，固定螺栓二32穿过固定板二2的固定板螺栓孔二73安装在外壳二12的外壳螺纹孔二33中，把固定板二2安装在外壳二12轴向外侧的端面上，输入带轮二10安装在锥齿轮二29的锥齿轮轴头二45上，通过紧定螺钉四9把输入带轮二10固定在锥齿轮二29上，皮带二6安装在电机带轮二3和输入带轮二10的轮槽中。

固定板一14上分别有一个电机轴安装孔一77和一个锥齿轮安装孔一75，电机轴安装孔一77周围均布有若干个电机固定孔一76，锥齿轮安装孔一75周围均布有若干个固定板螺栓孔一78。电动机部件一装配后，电动机一13的电机轴一70穿过固定板一14的电机轴安装孔一77，电机固定螺钉一17穿过固定板一14的电机固定孔一76安装在电动机一13的电机螺纹孔中，把电动机一13安装在固定板一14上，电机带轮一16安装在电动机一13的电机轴一70上，通过紧定螺钉一15把电机带轮一16固定在电机轴一70上，固定螺栓一69穿过固定板一14的固定板螺栓孔一78和外壳一23的外壳螺栓孔一38安装在外壳二12的外壳螺纹孔一37中，把固定板一14安装在外壳一23轴向外侧的端面上，并且把外壳一23和外壳二12连接固定在一起，输入带轮一21安装在锥齿轮一24的锥齿轮轴头一48上，通过紧定螺钉三19把输入带轮一21固定在锥齿轮一24上，皮带一18安装在电机带轮一16和输入带轮一21的轮槽中。

参照图13、图20至23，案例已知条件：一种经济型铣床Z轴旋转电动机采用一台额定功率500W直流电动机，电机额定转速4500r/min，该经济型铣床有两档的齿轮变速机构，齿轮变速机构高速档的减速比ih=2：1，齿轮变速机构低速档的减速比il=4：1，采用所述减速器替换该铣床Z轴旋转电动机的技术改造方案，电动机一13和电动机二1是额定功率Pe=250W直流电动机，电动机一13和电动机二1额定转速Ve=4500r/min，电动机一13和电动机二1在额定转速及额定转速以下工作在恒转矩模式。输入带轮一21直径与电机带轮一16直径比率为2：1，即电动机部件一的减速比id1=2：1，输入带轮二10直径与电机带轮二3直径比率为2：1，即电动机部件二的减速比id2=2：1，设定电动机一13和电动机二1基准转速Vo=4000r/min。

案例状态一，求解电动机二1在基准转速时的负载功率Po和铣床Z轴反向旋转时最大转速及输出功率。

案例解答：

根据直流电动机的输入电压与输出转速和输出功率成正比，电动机二1在基准转速时的负载功率Po的等式如下，Po÷Pe=Vo÷Ve，带入已知数值，

Po÷250W=4000r/min÷4500r/min，Po≈222W，

所述减速器的输出轴8反向旋转时，锥齿轮一24旋转速度VⅠ等于电动机一13额定转速Ve除以电动机部件一的减速比id1，

即VⅠ=Ve÷id1=4500r/min÷2=2250r/min，

锥齿轮二29旋转速度VⅡ等于电动机二1基准转速Vo除以电动机部件二的减速比id2，

即VⅡ=Vo÷id2=4000r/min÷2=2000r/min，

行星支架28旋转速度VⅢ等于锥齿轮一24旋转速度与锥齿轮二29旋转速度之差的一半，

即VⅢ=(VⅠ-VⅡ)÷2=(2250r/min -2000r/min)÷2=125r/min，

输出轴8旋转速度等于行星支架28旋转速度，输出轴8旋转速度除以经济型铣床的齿轮变速机构各档位的减速比，所得数值是齿轮变速机构在各档位时Z轴反向旋转的最大转速，设定在齿轮变速机构高速档时，铣床Z轴反向旋转时最大转速Vhf等于行星支架28旋转速度VⅢ除以齿轮变速机构高速档的减速比ih，

即Vhf= VⅢ÷ih=125r/min÷2=62.5r/min，

设定在齿轮变速机构低速档时，铣床Z轴反向旋转时最大转速Vlf等于行星支架28旋转速度VⅢ除以齿轮变速机构低速档的减速比il，

即Vlf= VⅢ÷il=125r/min÷4=31.25r/min，

铣床Z轴反向旋转最大转速时的输出功率Pf等于电动机二1在基准转速时的负载功率Po加电动机一13额定功率Pe，

即Pf=Po+Pe=222W+250W=472W。

案例状态二，设定在齿轮变速机构高速档时，若使所述减速器的输出轴8低转速运行，即铣床低转速运行，铣床Z轴输出转速Vhl=50r/min，求解铣床Z轴输出功率和所述减速器减速比。

案例解答：

输出轴8旋转速度VⅢ等于铣床Z轴输出转速Vhl乘以齿轮变速机构高速档的减速比ih，

即VⅢ=Vhl×ih=50r/min×2=100r/min，

根据上例已知，电动机二1旋转速度等于基准转速Vo时锥齿轮二29旋转速度VⅡ=2000 r/min，以及输出轴8正向旋转时，行星支架28旋转速度等于锥齿轮二29旋转速度与锥齿轮一24旋转速度之差的一半，即VⅢ=(VⅡ-VⅠ)÷2，整理该等式，案例状态二时的锥齿轮一24旋转速度VⅠ等于锥齿轮二29旋转速度VⅡ减2倍的输出轴8旋转速度VⅢ，

即VⅠ= VⅡ-2×VⅢ=2000r/min-2×100r/min=1800r/min，

电动机一转速曲线高速段81转速Va等于锥齿轮一24旋转速度VⅠ乘以电动机部件一的减速比id1，

即Va=VⅠ×id1=1800r/min×2=3600r/min，

根据直流电动机的输入电压与输出转速和输出功率成正比，电动机一13旋转速度Va时的负载功率Pa的等式如下，Pa÷Pe=Va÷Ve，带入已知数值，

Pa÷250W=3600r/min÷4500r/min，Pa=200W，

铣床低转速运行时Z轴输出功率Pl等于电动机二1在基准转速时的负载功率Po加电动机一13负载功率Pa，

即Pl=Po+Pa=222W+200W=422W，

铣床低转速运行时所述减速器减速比一i1=Va÷VⅢ=3600r/min÷100r/min=36∶1，

铣床低转速运行时所述减速器减速比二i2=Vo÷VⅢ=4000r/min÷100r/min=40∶1。

案例状态三，设定在齿轮变速机构高速档时，若使所述减速器的输出轴8高转速运行，即铣床高转速运行，铣床Z轴输出转速Vhh=400r/min，求解铣床Z轴输出功率和所述减速器减速比。

案例解答：

输出轴8旋转速度VⅢ等于铣床Z轴输出转速Vhh乘以齿轮变速机构高速档的减速比ih，

即VⅢ=Vhh×ih=400r/min×2=800r/min，

根据上例已知，电动机二1旋转速度等于基准转速Vo时锥齿轮二29旋转速度VⅡ=2000 r/min，以及输出轴8正向旋转时，行星支架28旋转速度等于锥齿轮二29旋转速度与锥齿轮一24旋转速度之差的一半，即VⅢ=(VⅡ-VⅠ)÷2，整理该等式，案例状态三时的锥齿轮一24旋转速度VⅠ等于锥齿轮二29旋转速度VⅡ减2倍的输出轴8旋转速度VⅢ，

即VⅠ= VⅡ-2×VⅢ= 2000r/min -2×800r/min=400r/min，

电动机一转速曲线低速段82转速Vb等于锥齿轮一24旋转速度VⅠ乘以电动机部件一的减速比id1，

即Vb=VⅠ×id1=400r/min×2=800r/min，

根据直流电动机的输入电压与输出转速和输出功率成正比，电动机一13旋转速度Vb时的负载功率Pb的等式如下，Pb÷Pe=Vb÷Ve，带入已知数值，

Pb÷250W=800r/min÷4500r/min，Pb≈44W，

铣床高转速运行时Z轴输出功率Ph等于电动机二1在基准转速时的负载功率Po加电动机一13负载功率Pb，

即Ph=Po+Pb=222W+44W=266W，

铣床高转速运行时所述减速器减速比一i1＇=Vb÷VⅢ=800r/min÷800r/min=1∶1，

铣床高转速运行时所述减速器减速比二i2＇=Vo÷VⅢ=4000r/min÷800r/min=5∶1。

本案例技术改造后的经济型铣床输出转速50r/min时输出功率422W，输出转速400r/min时输出功率266W，符合通用铣床采用高速钢铣刀加工45#钢材料的转速范围，若在重新设计经济型铣床或者复合机床时取消两档的齿轮变速机构，则铣床高转速运行时的输出功率能够增加，能够进一步简化设备结构、优化设备性能。