《机械设计减速机的种类及选用》.docx

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《机械设计减速机的种类及选用》

减速机

一、减速机的种类

减速机是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。

在某些场合也用来增速，成为增速机。

减速机按照传动类型可分为齿轮减速机、蜗杆减速机和行星减速机以及它们相互组合起来的减速机。

减速机大致可细分为如下几类：

●蜗轮蜗杆减速机

●行星齿轮减速机

●谐波减速机

●摆线针轮减速机

●RV减速机

●三环减速机

●无级变速机

●中空旋转平台

●分割器

●分度盘

二、减速机的结构及特点

1.涡轮蜗杆减速机

蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。

蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。

为了提高效率，一般均采用有色金属做蜗轮（锡青铜），采用较硬的钢材做蜗杆（45钢、40Cr）。

涡轮蜗杆减速机特点：

●具有反向自锁功能

●可以有较大的减速比

●输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上

涡轮蜗杆减速机缺点：

●传动效率不高

●精度不高

●润滑油易泄露（原因是滑动摩擦传动，在运行过程中，就会产生较高的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面产生间隙，而油液由于温度的升高变稀，容易造成泄漏）

2.行星齿轮减速机

行星齿轮减速机结构由一个内齿环紧密结合于齿箱壳体上，环齿中心有一个自外部动力所驱动的太阳齿轮，介于两者之间有一组由三颗（或四颗）齿轮等分组合于托盘上的行星齿轮组，该组行星齿轮依靠着出力轴、内齿环及太阳齿支撑浮游于期间；当入力侧动力驱动太阳齿时，可带动行星齿轮自转，并依循着内齿环的轨迹沿着中心公转，行星的旋转带动连结于托盘的出力轴输出动力。

行星减速机主要传动结构为：

行星轮，太阳轮，内齿圈

行星齿轮减速机特点：

●体积小、重量轻，承载能力高

●回程间隙小，精度较高

●运转平稳，噪声低，使用寿命很长

●输出扭矩大，速比大、效率高、性能安全、终身免维护

●最大输入功率可达104kW

●单级减速最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：

3.4.5.6.8.10

●减速机级数一般不超过3，但有部分大减速比定制减速机有4级减速

●行星减速机额定输入转速最高可达到18000rpm（与减速机本身大小有关，减速机越大，额定输入转速越小）以上

●工业级行星减速机输出扭矩一般不超过2000Nm，特制超大扭矩行星减速机可做到10000Nm以上

●工作温度一般在-25℃到100℃左右，通过改变润滑脂可改变其工作温度

●行星减速机多数是安装在步进电机和伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，匹配惯量

行星齿轮减速机缺点：

●由于一套行星齿轮无法满足较大的传动比，有时需要2套或者3套来满足用户较大的传动比的要求，由于增加了行星齿轮的数量，所以2级或3级减速机的长度会有所增加，效率会有所下降。

3.谐波减速机

谐波减速机由：

波发生器、柔轮、刚轮组成；通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出的形式。

一般刚轮比柔轮多两个齿，通过所谓的错齿运动，实现运动传递及减速。

谐波减速机特点：

●减速比高：

单级同轴可获得30-320的高减速比

●齿隙小：

不同于普通的齿轮啮合，齿隙极小，该特长对于控制器领域而言是不可或缺的要素

●精度高：

多齿同时啮合，并且有两个180度对称的齿轮啮合，因此齿轮齿距误差和累积齿距误差对旋转精度的影响较为平均，使位置精度和旋转精度达到极高的水准

●零部件少、安装简单：

三个基本零部件实现高减速比，而且它们都在同轴上，所以套件安装简便，造型简捷

●转矩容量高：

柔轮材料使用疲劳强度大的特殊钢。

与普通的传动装置不同，同时啮合的齿数占总齿数的约30%，而且是面接触，因此使得每个齿轮所承受的压力变小，可获得很高的转矩容量

●噪音小：

轮齿啮合周速低，传递运动力量平衡，因此运转安静，且振动极小

●应用广泛：

广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业，由于它的独特优点，在化工行业的应用也逐渐增多

谐波减速机缺点：

●柔轮寿命有限、不耐冲击

●刚性与金属件相比较差，输入转速不能太高

4.摆线针轮减速机（行星摆线减速机）

（1）.定义：

摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置

（2）.内部结构：

摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：

输入部分、减速部分、输出部分。

在输入轴上装有一个错位180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构。

两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮（包括针齿壳、针齿销、针齿套）上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，（为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套）

（3）.减速机摆线轮的运动既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助W（通常把由输出轴、销轴及摆线轮所组成的机构称为W机构）输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速

摆线针轮减速机特点：

●功率：

0.37KW～55KW转矩：

150N·m～20000N·m

●减速比大、效率高：

效率在90%以上，减速比单级：

9-87，双级：

121-7569，三级：

2057-658503

●结构紧凑体积小：

由于采用了行星传动原理，输入轴输出轴在同一轴心线上，使其机型获得尽可能小的尺寸

●运转平稳噪声低：

摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和嗓声限制在最小程度

●使用可靠、寿命长：

因主要零件采用轴承钢材料，经淬火处理（HRC58～62）获得高强度，并且，部分传动接触采用了滚动摩擦，所以经久耐用寿命长

●输入转速：

输入轴的转速额定转数为1500转/分，在输入功率大于18.5千瓦时建议采用960转/分的6极电机配套使用

●安装方式：

卧式安装摆线针轮减速机的工作位置均为水平位置，在安装时最大的水平倾斜角一般小于15°。

在超过15°时应采用其他措施保证润滑充足和防止漏油

●允许正反转：

可以使用在连续工作制的场合，同时允许正、反两个方向运转，但部分型号摆线针轮减速机只允许单方向旋转

摆线针轮减速机缺点：

●摆线针轮减速机的输出轴不能受较大的轴向力和径向力，在有较大轴向力和径向力时须采取其他措施。

●维修对技术要求较高，承载能力较齿轮的小、价格较高

5.RV轮减速机

RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成，RV减速器具有结构紧凑，传动比大，以及在一定条件下具有自锁功能的传动机械，是最常用的减速机之一而且振动小，噪音低，能耗低。

RV减速机特点：

●传动比范围大

●扭转刚度大，输出机构即为两端支承的行星架，用行星架左端的刚性大圆盘输出，大圆盘与工作机构用螺栓联结，其扭转刚度远大于一般摆线针轮行星减速器的输出机构

●在额定转矩下，弹性回差小;只要设计合理，制造装配精度保证，就可获得高精度和小间隙回差

●传动效率高

6.三环减速机

（1）.原理：

三环减速机基本型的工作原理如图所示，由一根具有外齿轮套接的低速轴1，二根由三个互呈120度偏心的高速轴2和三片具有内齿轮的环板3组成。

减速时，高速轴2作为输入轴，带动环板3上的内齿轮做平面运动，靠内齿轮与低速轴1上的齿轮啮合实现大速比。

齿型一般为渐开线齿型，各输入轴的轴端可单独或同时输入动力。

如要求增速，则轴1（外齿轮轴）作输入轴，轴2作输出。

三环减速机特点：

●传动比大，单级［i］＝11-99，二级［i］＝50-10000

●输出扭矩范围：

0.12KN.m≤［T］≤469KN.m

●利用“动率分流”和“内齿多齿接触”的优势，承载能力较强

●结构较简单、零件少、体积小、重量轻

●效率较高，单级效率［η］＝92%-96%

●不需要特殊材料和特殊加工工艺制造成本低

●机组齿轮线速度较低

●采用内啮合方式，有多对齿同时啮合，不发生接触疲劳破坏；

●SH三环机可制成卧式、立式及各种安装方式与使用条件下的“派生形式”，可应用于所有动力设备需要减速的场合，特别适用于要求高安全系数的环境，是一种高档减机

●可用于矿山、冶金、石油、化工、橡塑、建筑、建材、起重、运输、食品、轻工等行业

●高速轴转速不超过1500r/min；瞬时超载转矩不大于额定输出转矩的2.7倍；工作环境温度为-40~45℃,低于0℃时，启动前应对润滑油采取预热措施，正、反两向运转

7.无级变速机

无级变速机主要由压紧的主动轮装置、摩檫传动机构、调速控制机构组成。

可以均匀地改变了行星摩擦轮与主动轮、压盘及固定环、调速凸轮摩擦处的工作半径，实现稳定的无级变速。