CN112503155A - 一种紧凑型摆动式减速器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧凑型摆动式减速器,包括摆动件、输出件、液压马达和高速开关阀控制阀块,摆动件与输出件相连,液压马达与输出件相连,高速开关阀控制阀块与液压马达相连并控制液压马达运转。液压马达工作时带动输出件工作,同时带动摆动件进行对应的转动。高速开关阀控制阀块为现有成熟技术设备。本发明所提供的一种紧凑型摆动式减速器,发明采用液压马达提供传动动力,根据排量控制转速,液压马达体积小。
Description
技术领域
本发明属于减速传动系统技术领域,具体涉及一种紧凑型摆动式减速器。
背景技术
机械摆动运动是常见的,如门的开合运动,飞机船舶的舵面运动等都是摆动运动,这类运动的特点是一般不实现大于360°的圆周回转。特别是需要较大扭矩驱动的摆动机构,一般都要通过多级齿轮减速箱、RV减速器、摆线针轮减速器、曲柄连杆、凸轮杠杆、摆动气缸等机构实现力矩放大实现,特别是当需要实现较大扭矩输出时,受结构原理限制,这些机构的“重量/输出扭矩比”都较大。其中应用最为广泛的是齿轮减速箱、RV(行星齿轮)减速器、摆线针轮减速器,这类减速器都是齿轮减速器;曲柄连杆、凸轮杠杆、摆动气缸类型难以同时满足力矩放大比高、输出摆角大、输出摆角范围可以调节这些条件,因此多在固定摆角输出的特定场合使用,不能发展成为通用的摆动减速器。
齿轮减速器的比较:
1、齿轮减速箱与RV减速器相比,在相同传动比的情况下体积要大得多,共同之处在于输出扭矩受轮齿许用接触应力及弯曲强度限制,要获得更大的扭矩输出就必须要增加齿轮的模数以及齿宽,这二者都要增加减速器的体积和重量。由于齿轮只有啮合齿承担有效负载,不啮合的齿不承担载荷,因此“重量/有效载荷比”小。
2、RV减速器与摆线针轮减速器相比,在相同传动比的情况下体积要大得多,摆线针轮减速器之所以紧凑的原因是采用了少齿差多齿啮合的传动方案,缺点是必须要通过柔轮实现传动,但材料制约,柔轮轮齿模数做不大,因此摆线针轮减速器输出扭矩做不大。
3、齿轮减速器与矩形单齿螺旋结构减速器相比,齿轮减速器是主流,但在摆动输出的场合,其结构浪费也很大,甚至有时候整个工作过程完成,齿轮还有齿根本没有参与啮合,这在结构上设计上是浪费的。矩形单齿螺旋结构减速器为单齿结构,由齿轮单齿经空间拓扑旋转得到,传动比大。由于截面为矩形,能够承受的弯扭强度较大,能够输出大扭矩。减速器为螺杆螺母传动机构,螺杆直径较小,减速器体积小,结构简单紧凑。
4、马达+减速器与直线缸+摇臂模式相比,马达能承受的扭矩较小,但是马达控制简单。马达传输的是旋转运动,通过减速器输出力矩,传动效率高。减速器输出扭矩大,重量主要集中在齿轮减速器上面。直线缸动作快,存在危险性,存在滞后现象,控制精度低。需要把直线缸的直线运动转换为旋转运动,机构传动中易出现滑移或爬行。
5、棘轮+摆动气缸与马达+减速器相比,棘轮传动精度不高,速度低,承载能力弱,外形尺寸小,结构简单紧凑。只能实现一个方向的旋转运动。摆动气缸控制精度高,可实现往复摆动运动。
6、马达+减速器与液压马达+矩形单齿螺旋结构,液压马达可通过电磁阀进行控制,控制精度高。相同之处在于马达输出旋转运动,驱动摆动部件摆动。马达受自身制造的影响,旋转运动精度不高。
紧凑型摆动式减速器体积小、扭矩大、传动比大、简单可靠和轻量化,可以应用于力矩扳手、船只升降甲板和大扭矩的重型门开合当中,达到输出几万N.m的扭矩,相同输出扭矩下比齿轮减速器重量减轻约1/2,紧凑型摆动式减速器能实现120度范围内的摆动动作。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题,提供一种传动比大、扭矩大、体积小和轻量化的紧凑型摆动式减速器。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种紧凑型摆动式减速器,包括摆动件、输出件、液压马达和高速开关阀控制阀块,摆动件与输出件相连,液压马达与输出件相连,高速开关阀控制阀块与液压马达相连并控制液压马达运转。
优选地,所述摆动件为长方体的板状结构,摆动件的端部内凹形成摆动件槽,输出件位于摆动件槽内部,摆动件能绕着输出件转动。
优选地,所述输出件包括输出件外壳,输出件外壳内部设有输出件丝杠、输出件第一方形螺杆、输出件第二方形螺杆、输出件右旋螺母、输出件连接块、输出件左旋螺母和输出件导销,输出件丝杠依次穿设于输出件第一方形螺杆、输出件右旋螺母、输出件连接块、输出件第二方形螺杆和输出件左旋螺母并与液压马达相连,输出件右旋螺母套设在输出件第一方形螺杆上,输出件左旋螺母套设在输出件第二方形螺杆上,输出件导销分别与输出件右旋螺母和输出件连接块相连,摆动件的端部套设在左旋螺母上,摆动件与左旋螺母同步摆动。
优选地,所述输出件第一方形螺杆和输出件第二方形螺杆的主体均为矩形状柱体结构,主体结构的外表面为螺纹状结构;输出件第一方形螺杆外表面的螺纹为右旋螺纹结构且与输出件右旋螺母螺纹连接,输出件第二方形螺杆外表面的螺纹为左旋螺纹结构且与输出件左旋螺母螺纹连接,输出件第一方形螺杆和输出件第二方形螺杆的螺纹牙形相同。
优选地,所述第一方形螺杆的主体还可以为三角形、圆形、四边形或椭圆形。
优选地,所述输出件导销的数量为四,且为圆柱体结构。
优选地,所述输出件连接块的数量为二且并列连接,输出件连接块分别与输出件第一方形螺杆和输出件第二方形螺杆相连。
优选地,所述输出件右旋螺母的外表面和输出件左旋螺母的外表面均设有螺母凹槽,输出件导销位于输出件右旋螺母外表面的螺母凹槽内。
本发明的有益效果是:本发明所提供的一种紧凑型摆动式减速器,发明采用液压马达提供传动动力,根据排量控制转速,液压马达体积小。高速开关阀的数字式液压系统响应时间快,小于1ms,系统效率高,可达70%到80%。采用螺杆螺母进行传动,输入较小的力100000N,输出大扭矩3270.1N.m,传输大扭矩到摆动对象。增大紧凑型摆动式减速器可以输出更大的扭矩,达到传动比大、大扭矩、体积小和轻量化要求。运用范围较广,可以应用于大扭矩扳手、船只升降甲板和重型门开合等工程领域当中。该发明具备产品化条件,应用于摆动式电动工具,反复拧紧工件。主要零部件矩形单齿螺杆可通过感应热弯扭成形,然后切断,钻孔后把丝杠安装在里面,螺母旋入螺杆中。结构简单可靠、造价低。
附图说明
图1是本发明一种紧凑型摆动式减速器的结构示意图;
图2是本发明实施例一输出件的结构示意图;
图3是本发明摆动件的运动过程示意图;
图4是本发明的输出力矩示意图;
图5是本发明输出扭矩结果图。
附图标记说明:1、摆动件;2、输出件;3、液压马达;4、高速开关阀控制阀块;21、输出件外壳;22、输出件丝杠;23、输出件第一方形螺杆;24、输出件第二方形螺杆;25、输出件右旋螺母;26、输出件连接块;27、输出件左旋螺母;28、输出件导销。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明:
实施例一
如图1到图5所示,本发明提供的一种紧凑型摆动式减速器,包括摆动件1、输出件2、液压马达3和高速开关阀控制阀块4,摆动件1与输出件2相连,液压马达3与输出件2相连,高速开关阀控制阀块4与液压马达3相连并控制液压马达3运转。液压马达3工作时带动输出件2工作,同时带动摆动件1进行对应的转动。高速开关阀控制阀块4为现有成熟技术设备。
摆动件1为长方体的板状结构,摆动件1的端部内凹形成摆动件槽,输出件2位于摆动件槽内部,摆动件1能绕着输出件2转动。
输出件2包括输出件外壳21,输出件外壳21内部设有输出件丝杠22、输出件第一方形螺杆23、输出件第二方形螺杆24、输出件右旋螺母25、输出件连接块26、输出件左旋螺母27和输出件导销28,输出件丝杠22依次穿设于输出件第一方形螺杆23、输出件右旋螺母25、输出件连接块26、输出件第二方形螺杆24和输出件左旋螺母27并与液压马达3相连,输出件右旋螺母25套设在输出件第一方形螺杆23上,输出件左旋螺母27套设在输出件第二方形螺杆24上,输出件导销28分别与输出件右旋螺母25和输出件连接块26相连,摆动件1的端部套设在左旋螺母27上,摆动件1与左旋螺母27同步摆动。液压马达3工作时,带动摆动件1转动。
输出件第一方形螺杆23和输出件第二方形螺杆24的主体均为矩形状柱体结构,主体结构的外表面为螺纹状结构;输出件第一方形螺杆23外表面的螺纹为右旋螺纹结构且与输出件右旋螺母25螺纹连接,输出件第二方形螺杆24外表面的螺纹为左旋螺纹结构且与输出件左旋螺母27螺纹连接,输出件第一方形螺杆23和输出件第二方形螺杆24的螺纹牙形相同。
本实施例中第一方形螺杆23的主体还可以根据实际使用环境的需要,设定为为三角形、圆形、四边形或椭圆形。
输出件导销28的数量为四,且为圆柱体结构。输出件导销28的数量可根据使用环境进行更改。
输出件连接块26的数量为二且并列连接,输出件连接块26分别与输出件第一方形螺杆23和输出件第二方形螺杆24相连。
输出件右旋螺母25的外表面和输出件左旋螺母27的外表面均设有螺母凹槽,输出件导销28位于输出件右旋螺母25外表面的螺母凹槽内。
如图3所示,本发明摆动件1的运动状态图,图中的Figure1到Figure9为摆动件1的运动状态图,图中的标号Figure1到Figure9位图形编号。
本发明的输入力为100000N,输出力矩为3270.1N.m。输入较小的力,就可以得到较大的力矩。把本发明的尺寸做大,则可实现更大的输出扭矩。输出件第一方形螺杆23和输出件第二方形螺杆24可根据使用需要设计形状为三角形、圆形、四边形、五边形、六边形或椭圆形等结构,采用三角形时,空间较大。采用五边形或六边形时,抗扭能力强。采用四边形制作第一方形螺杆23和输出件第二方形螺杆24,相当于一个螺旋千斤顶,传输扭矩较大。
本发明采用的是液压马达3,液压马达3为现有成熟技术设备。流量进入柱塞杠内部,柱塞杠的柱子呈现倾斜式结构。当流量流入流出时,使得马达旋转,排量决定马达转速。液压马达3的压力设置为10MPa,工作流量最大约28升/分钟,液压马达可增大为28MPa,系统总效率为70%到80%。在控制系统上,采用以高速开关阀控制阀块4为核心的数字式液压系统,该系统开启和关闭响应时间小于1ms,在很多场合可以替代电液伺服控制系统。
实施例二
本实施例与实施例一相比,区别的地方在于
摆动式减速器的液压马达3与输出件丝杠22连接,输出件丝杆22穿在输出件矩形螺杆中间,输出件矩形螺杆为单齿结构,矩形单齿螺杆为左旋(右旋),旋入左旋(右旋)螺母,四根输出件导销28在外侧,置于输出件2的内部,摆动件1与螺母和输出件丝杠22连接。
本发明采用液压马达3加矩形单齿螺旋的结构,能实现制造传动比大、扭矩大、体积小和轻量化的大扭矩摆动减速结构系统。液压马达3、矩形单齿螺杆螺母传动与螺旋千斤顶结合,达到旋转运动的输入输出。输出扭矩为3000N.m,摆动角度在120°内。本发明的重量为10kg左右,可以应用于工程实践当中,并实现产品化。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:包括摆动件(1)、输出件(2)、液压马达(3)和高速开关阀控制阀块(4),摆动件(1)与输出件(2)相连,液压马达(3)与输出件(2)相连,高速开关阀控制阀块(4)与液压马达(3)相连并控制液压马达(3)运转。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:所述摆动件(1)为长方体的板状结构,摆动件(1)的端部内凹形成摆动件槽,输出件(2)位于摆动件槽内部,摆动件(1)能绕着输出件(2)转动。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:所述输出件(2)包括输出件外壳(21),输出件外壳(21)内部设有输出件丝杠(22)、输出件第一方形螺杆(23)、输出件第二方形螺杆(24)、输出件右旋螺母(25)、输出件连接块(26)、输出件左旋螺母(27)和输出件导销(28),输出件丝杠(22)依次穿设于输出件第一方形螺杆(23)、输出件右旋螺母(25)、输出件连接块(26)、输出件第二方形螺杆(24)和输出件左旋螺母(27)并与液压马达(3)相连,输出件右旋螺母(25)套设在输出件第一方形螺杆(23)上,输出件左旋螺母(27)套设在输出件第二方形螺杆(24)上,输出件导销(28)分别与输出件右旋螺母(25)和输出件连接块(26)相连,摆动件(1)的端部套设在左旋螺母(27)上,摆动件(1)与左旋螺母(27)同步摆动。
4.根据权利要求3所述的一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:所述输出件第一方形螺杆(23)和输出件第二方形螺杆(24)的主体均为矩形状柱体结构,主体结构的外表面为螺纹状结构;输出件第一方形螺杆(23)外表面的螺纹为右旋螺纹结构且与输出件右旋螺母(25)螺纹连接,输出件第二方形螺杆(24)外表面的螺纹为左旋螺纹结构且与输出件左旋螺母(27)螺纹连接,输出件第一方形螺杆(23)和输出件第二方形螺杆(24)的螺纹牙形相同。
5.根据权利要求4所述的一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:所述第一方形螺杆(23)的主体还可以为三角形、圆形、四边形或椭圆形。
6.根据权利要求3所述的一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:所述输出件导销(28)的数量为四,且为圆柱体结构。
7.根据权利要求3所述的一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:所述输出件连接块(26)的数量为二且并列连接,输出件连接块(26)分别与输出件第一方形螺杆(23)和输出件第二方形螺杆(24)相连。
8.根据权利要求3所述的一种紧凑型摆动式减速器,其特征在于:所述输出件右旋螺母(25)的外表面和输出件左旋螺母(27)的外表面均设有螺母凹槽,输出件导销(28)位于输出件右旋螺母(25)外表面的螺母凹槽内。
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