CN103089921A - 一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器 - Google Patents

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一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于包括壳体盖(1)、壳体座(11)、小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)、深沟球轴承(2)；其中，壳体盖(1)为单面结构，壳体座(11)为五面结构，壳体盖(1)和壳体座(11)组成齿轮减速器的壳体，壳体内部设置小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)及6个深沟球轴承(2)；小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)均为齿轮轴，关于中面结构对称，小齿轮(3)和大齿轮(9)的轴承孔上面分别设有2个键槽(7)；本发明具有大功率高承载能力，回程间隙小，有利于合理布局，满足轻型化和小型化的要求。

Description

一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器
技术领域
本发明属于机械技术领域，具体涉及一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器。
机电伺服系统平行式结构齿轮减速器的输出轴与输入轴平行放置，采用三个齿轮外啮合两级减速。用于大功率机电伺服系统中电机输出轴和作动缸输入轴之间的传动，这时，作动器尺寸较大，而上下连接支耳之间距离相对较短，平行式结构与直线式结构相比，具有很大的优势，具有高承载、小间隙、轻型化和小型化的特点。
背景技术
机电伺服系统有直线式和平行式两种。直线式伺服系统中电机和作动缸在一条直线上，电机与作动缸之间可以有减速器，也可以没有。平行式机电伺服系统中电机和作动缸平行放置。
在大功率的场合，为了满足强度和刚度要求，作动器尺寸较大，这时，两个连接支耳之间距离显得相对较短，直线式伺服系统无法满足安装空间狭小的要求，因此，采用平行式伺服系统具有很大的意义。平行式结构中，当齿轮反向时，如果啮合间隙过大，不可避免的会有引起振动和冲击，而且，拉压应力和扭转力矩作用在壳体上，尤其是扭转力矩，会对传动带来不利影响。这为平行式减速器的设计带来了难度，本专利旨在设计一种适合于大功率场合的高承载、小间隙、轻型化和小型化的平行式齿轮减速器。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种适合于大功率场合的高承载、小间隙、轻型化和小型化的平行式齿轮减速器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器包括壳体盖、壳体座、小齿轮、过渡轮、大齿轮、深沟球轴承。其中，壳体盖为单面结构，壳体座为五面结构，壳体盖和壳体座组成齿轮减速器的壳体，壳体内部设置小齿轮、过渡轮、大齿轮及6个深沟球轴承；小齿轮、过渡轮、大齿轮均为齿轮轴，关于中面结构对称，小齿轮和大齿轮的轴承孔上面分别设有2个键槽；在小齿轮、过渡轮、大齿轮的齿轮轴2侧各安置1个深沟球轴承，共设置6个深沟球轴承；小齿轮、过渡轮、大齿轮的齿轮轴与6个深沟球轴承的内圈间为过盈配合；壳体盖和壳体座与小齿轮、过渡轮、大齿轮的齿轮轴相对应部位内壁分别设有小齿轮轴承座凸台、过渡轮轴承座凸台和大尺轮轴承座凸台；小齿轮轴承座凸台、过渡轮轴承座凸台、大尺轮轴承座凸台的外侧与壳体内边缘间各设有2个加强筋；壳体盖和壳体座上的小齿轮轴承座凸台、过渡轮轴承座凸台、大齿轮轴承座凸台间分别安装小齿轮、过渡轮、大齿轮两侧的轴承，小齿轮、过渡轮、大齿轮之间齿轮啮合；壳体盖和壳体座通过螺钉紧固；壳体座上与大尺轮轴承座凸台对应的外壁开有作动缸侧支口、大齿轮轴侧开孔，与小尺轮轴承座凸台对应的外壁开有小齿轮轴侧开孔和电机侧支口；电机侧支口外连接固定电机，作动缸侧支口外连接固定作动缸和上支耳支架。
所述壳体盖和壳体座的壳体材料选择7A04(LC4)-T6，热处理采用固溶处理完全人工实效。
所述小齿轮、过渡轮、大齿轮均采用渐开线直齿外啮合、正变位的加工方法，齿轮材料选择20CrMnMo。
所述小齿轮轴承座凸台的2个加强筋近似按照小齿轮的最大压力角方向布置，大齿轮轴承座凸台的2个加强筋近似按照大齿轮的最大压力角方向布置，过渡轮轴承座凸台的2个加强筋垂直于壳体的上下端面方向布置。
所述壳体盖、壳体座与大尺轮轴承座凸台对应位置外侧分别设有4个定位孔。
所述壳体盖的4角设有4个贯穿的壳体安装孔，壳体盖的内壁上过渡轮轴承座凸台的上下与长边靠近部位也设有2个贯穿的壳体安装孔，壳体安装孔均为阶梯孔，在壳体座上与6个壳体安装孔相对应的部位开有6个带螺纹的沉孔；通过穿过壳体安装孔并旋入壳体座的6个带螺纹的沉孔中的6个内六角螺钉将壳体盖和壳体座紧固。
所述壳体座上电机侧支口的四周设有4个电机安装孔，在电机安装孔内套有钢丝螺套，通过在电机安装孔上安装螺钉连接固定齿轮减速器和电机。
所述壳体盖和壳体座的4个定位孔的外部设置4个作动缸安装孔，通过螺钉将固定齿轮减速器与接作动缸、上支耳支架连接固定。
所述壳体座上与大齿轮相对应的部位四周设置4个浅凹孔。
所述壳体盖上小齿轮轴承座凸台、大尺轮轴承座凸台相对应的外壁部位分别设置两个减重凹坑；壳体座靠近大齿轮的短边面上靠近作动缸侧支口的边缘处设置一个减重凹坑。
本发明的有益效果如下：(1)具有大功率高承载能力；齿轮都采用渐开线直齿外啮合、正变位的加工方法使得齿厚增加，可提高齿轮的弯曲强度，同时壳体上的支撑筋近似按齿轮最大压力角方向设计，提高了强度和承载能力。(2)回程间隙小；正变位的角度变位齿轮传动能实现无侧隙传动，使实际啮合线变短而远离啮合点，从而减轻轮齿的磨损；渗碳的表面处理技术可以提高齿面的硬度，从而减少磨损。(3)轻型化和小型化；采用三个齿轮的两级外啮合传动，与只用两个齿轮相比，明显减小了宽度尺寸；而且正变位的齿轮与普通齿和负变位齿相比，在同样承载能力下，可减小机构尺寸；同时正变位还可用来配凑给定的中心距，每级都是整数中心距，有利于合理布局，满足轻型化和小型化的要求。
附图说明
图1为一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器的主视图。
图2为一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器的后视图。
图3为一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器的B面剖视图。
图4为一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器的A面剖视图。
图中，1-壳体盖，2-深沟球轴承，3-小齿轮，4-定位孔，5-壳体安装孔，6-过渡轮，7-键槽，8-小齿轮轴承座凸台，9-大齿轮，10-过渡轮轴承座凸台，11-壳体座，12-大尺轮轴承座凸台，13-加强筋，14-大齿轮轴侧开孔，15-小齿轮轴侧开孔，16-作动缸侧支口，17-电机侧支口，18-电机安装孔，19-作动缸安装孔，20-浅凹孔，21、22、23-减重凹坑。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其结构如图1、图2、图3、图4所示，包括壳体盖1、深沟球轴承2、小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9、壳体座11。其中，壳体盖1为单面结构，壳体座11为五面结构，壳体盖1和壳体座11组成齿轮减速器的壳体，壳体材料选择7A04(LC4)-T6，热处理采用固溶处理完全人工实效，退火和淬火状态下塑性中等、强度高，适用于壳体这种承力和高载荷构件；壳体内部设置小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9及6个深沟球轴承2；小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9均采用渐开线直齿外啮合、正变位的加工方法，齿轮材料选择20CrMnMo，渗碳淬火后具有较高的抗弯强度和耐磨性，有良好的低温冲击韧性，渗碳表淬硬度高，不低于56-62HRC，其结构如图3、图4所示，均为齿轮轴，关于中面结构对称，小齿轮3和大齿轮9的轴承孔上面分别设有2个键槽7，分别用于连接电机输出轴和作动缸输入轴；在小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9的齿轮轴2侧各安置1个深沟球轴承2，共设置6个深沟球轴承2；小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9的齿轮轴与6个深沟球轴承2的内圈间为过盈配合；壳体盖1和壳体座11与小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9的齿轮轴相对应部位内壁分别设有小齿轮轴承座凸台8、过渡轮轴承座凸台10和大尺轮轴承座凸台12，如图4所示；小齿轮轴承座凸台8、过渡轮轴承座凸台10、大尺轮轴承座凸台12的外侧与壳体内边缘间各设有2个加强筋13，其中小齿轮轴承座凸台8的2个加强筋13近似按照小齿轮3的最大压力角方向布置，大齿轮轴承座凸台12的2个加强筋13近似按照大齿轮9的最大压力角方向布置，本实施里中出于加工方便取30°；过渡轮轴承座凸台10的2个加强筋垂直于壳体的上下端面方向布置；在壳体盖1和壳体座11上的小齿轮轴承座凸台8、过渡轮轴承座凸台10、大齿轮轴承座凸台12间分别安装小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9两侧的轴承，小齿轮3、过渡轮6、大齿轮9之间齿轮啮合；在壳体盖1和壳体座11与大尺轮轴承座凸台12对应位置外侧分别设有4个定位孔4，通过在其中安装4个定位销完成壳体盖1和壳体座11的定位；壳体盖1的4角设有4个贯穿的壳体安装孔5，壳体盖1的内壁上过渡轮轴承座凸台10的上下与长边靠近部位也设有2个贯穿的壳体安装孔5，壳体安装孔5均为阶梯孔，在壳体座11上与6个壳体安装孔5相对应的部位开有6个带螺纹的沉孔；将穿过壳体安装孔5的6个内六角螺钉旋入壳体座11的6个带螺纹的沉孔中，紧固壳体盖1和壳体座11，在两者的接触面产生预紧力；壳体座11上与大尺轮轴承座凸台12对应的外壁开有作动缸侧支口16、大齿轮轴侧开孔14，与小尺轮轴承座凸台8对应的外壁开有小齿轮轴侧开孔15和电机侧支口17；在壳体座11上电机侧支口17的四周设有4个电机安装孔18，为了加强强度，在电机安装孔18内套有钢丝螺套，通过在电机安装孔18上安装螺钉连接固定齿轮减速器和电机；壳体盖1和壳体座11的4个定位孔4的外部设置4个作动缸安装孔19，用于安装连接作动缸和上支耳支架的四个螺钉；在壳体座11上大齿轮9相对应的部位四周设置4个浅凹孔20，以防止减速器和作动器上的四个螺钉头干涉；4个定位销4不仅作为加工的基准，还作为安装时候的首要定位零件；作动缸侧支口16和与其相对应的键槽7用于定位减速器与电机的位置关系，电机侧支口17和键槽19用于定位减速器与作动缸的位置关系。
为了给齿轮减速器减重，可在壳体盖1上小齿轮轴承座凸台8、大尺轮轴承座凸台相对应的外壁部位分别设置减重凹坑21和减重凹坑22；在壳体座11靠近大齿轮9的短边面上靠近作动缸侧支口16的边缘处设置减重凹坑23。
小齿轮轴接电机输出轴，大齿轮轴接作动缸输入轴，电机与作动缸平行布置。电机带动小齿轮3转动，小齿轮3带动中齿轮6转动，中齿轮6带动大齿轮9转动，大齿轮9带动作动缸转动。滚珠丝杠作动缸把旋转运动转变为直线运动，推动喷管摆动。
上面结合附图对本发明的实施例对作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于包括壳体盖(1)、壳体座(11)、小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)、深沟球轴承(2)；其中，壳体盖(1)为单面结构，壳体座(11)为五面结构，壳体盖(1)和壳体座(11)组成齿轮减速器的壳体，壳体内部设置小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)及6个深沟球轴承(2)；小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)均为齿轮轴，关于中面结构对称，小齿轮(3)和大齿轮(9)的轴承孔上面分别设有2个键槽(7)；在小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)的齿轮轴2侧各安置1个深沟球轴承(2)，共设置6个深沟球轴承(2)；小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)的齿轮轴与6个深沟球轴承(2)的内圈间为过盈配合；壳体盖(1)和壳体座(11)与小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)的齿轮轴相对应部位内壁分别设有小齿轮轴承座凸台(8)、过渡轮轴承座凸台(10)和大尺轮轴承座凸台(12)；小齿轮轴承座凸台(8)、过渡轮轴承座凸台(10)、大尺轮轴承座凸台(12)的外侧与壳体内边缘间各设有2个加强筋(13)；壳体盖(1)和壳体座(11)上的小齿轮轴承座凸台(8)、过渡轮轴承座凸台(10)、大齿轮轴承座凸台12间分别安装小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)两侧的轴承，小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)之间齿轮啮合；壳体盖(1)和壳体座(11)通过螺钉紧固；壳体座(11)上与大尺轮轴承座凸台(12)对应的外壁开有作动缸侧支口(16)、大齿轮轴侧开孔(14)，与小尺轮轴承座凸台(8)对应的外壁开有小齿轮轴侧开孔(15)和电机侧支口(17)；电机侧支口(17)外连接固定电机，作动缸侧支口(16)外连接固定作动缸和上支耳支架。
2.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述壳体盖(1)和壳体座(11)的壳体材料选择7A04(LC4)-T6，热处理采用固溶处理完全人工实效。
3.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述小齿轮(3)、过渡轮(6)、大齿轮(9)均采用渐开线直齿外啮合、正变位的加工方法，齿轮材料选择20CrMnMo。
4.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述小齿轮轴承座凸台(8)的2个加强筋(13)近似按照小齿轮(3)的最大压力角方向布置，大齿轮轴承座凸台12的2个加强筋(13)近似按照大齿轮(9)的最大压力角方向布置，过渡轮轴承座凸台(10)的2个加强筋垂直于壳体的上下端面方向布置。
5.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述壳体盖(1)、壳体座(11)与大尺轮轴承座凸台(12)对应位置外侧分别设有4个定位孔(4)。
6.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述壳体盖(1)的4角设有4个贯穿的壳体安装孔(5)，壳体盖(1)的内壁上过渡轮轴承座凸台(10)的上下与长边靠近部位也设有2个贯穿的壳体安装孔(5)，壳体安装孔(5)均为阶梯孔，在壳体座(11)上与6个壳体安装孔(5)相对应的部位开有6个带螺纹的沉孔；通过穿过壳体安装孔(5)并旋入壳体座(11)的6个带螺纹的沉孔中的6个内六角螺钉将壳体盖(1)和壳体座(11)紧固。
7.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述壳体座(11)上电机侧支口(17)的四周设有4个电机安装孔(18)，在电机安装孔(18)内套有钢丝螺套，通过在电机安装孔(18)上安装螺钉连接固定齿轮减速器和电机。
8.如权利要求5所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述壳体盖(1)和壳体座(11)的4个定位孔(4)的外部设置4个作动缸安装孔(19)，通过螺钉将固定齿轮减速器与接作动缸、上支耳支架连接固定。
9.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述壳体座(11)上与大齿轮(9)相对应的部位四周设置4个浅凹孔(20)。
10.如权利要求1所述的一种机电伺服系统平行式结构齿轮减速器，其特征在于所述壳体盖(1)上小齿轮轴承座凸台(8)、大尺轮轴承座凸台相对应的外壁部位分别设置减重凹坑(21)和减重凹坑(22)；壳体座(11)靠近大齿轮(9)的短边面上靠近作动缸侧支口(16)的边缘处设置减重凹坑(23)。
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