CN217539489U - 一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，包括：蜗轮蜗杆机构，由相互齿合的蜗轮和蜗杆组成，蜗杆与驱动电机的输出轴连接，输出花键轴，其两端分别为连接端和旋转端，其连接端与蜗轮中心固连，行星齿轮，由一个太阳齿轮、三个行星小齿轮和齿圈组成，太阳齿轮位于齿圈的中央，输出齿轮，用于在三个行星小齿轮的带动下带动外界待传动机构转动；本实用新型组合了三组齿轮传动机构，组合后的减速比达到了1：20800；实现了大扭矩的输出；使系统内部各传动机构齿轮的应力处于安全范围内，并具备了3倍过载力矩即抗冲击的能力；在保证实现大扭矩传动的条件下，极大的缩小了系统体积尺寸。

Description

一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机

技术领域

本实用新型属于减速机领域，尤其涉及一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机。

背景技术

减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机、内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。

减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，是一种相对精密的机械。使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式减速器、分流式减速器和同轴式减速器。

现代机械设备中，运用减速机技术进行扭矩的传递、调整、变换等已被越来越多的运用，是一种不可缺少的机械传动装置。但是在一些特定条件限制下，如空间尺寸、传递增量扭矩、自锁、噪声、抗冲击等，对减速机的设计提出了更高、更苛刻的要求，反而因其体积大、安全系数低等原因而被迫采用其它驱动方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，以解决减速机体积大、扭矩小、安全系数低、不能抗冲击载荷的问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，包括：

蜗轮蜗杆机构，由相互齿合的蜗轮和蜗杆组成，蜗杆与驱动电机的输出轴连接，

输出花键轴，其两端分别为连接端和旋转端，其连接端与蜗轮中心固连，

行星齿轮，由一个太阳齿轮、三个行星小齿轮和齿圈组成，太阳齿轮位于齿圈的中央，三个行星小齿轮位于齿圈内、且环绕太阳齿轮设置，太阳齿轮与输出花键轴的旋转端连接，太阳齿轮用于在输出花键轴的带动下带动三个行星小齿轮沿着齿圈的齿轮转动，

输出齿轮，用于在三个行星小齿轮的带动下带动外界待传动机构转动。

进一步地，输出齿轮为齿外圈。

进一步地，还包括行星架，

行星架包括：

固定板，垂直输出齿轮的轴线设置，其一侧与输出齿轮固定连接，

三个固定轴，平行输出齿轮和行星齿轮的轴线设置，其一端与固定板的另一侧固定连接，其另一端分部与三个行星小齿轮的中心固定连接，输出齿轮用于在三个行星小齿轮的带动下转动。

进一步地，还包括：壳体，将各齿轮进行密封。

本实用新型的有益效果是：本实用新型组合了三组齿轮传动机构，组合后的减速比达到了1：20800；实现了大扭矩的输出；使系统内部各传动机构齿轮的应力处于安全范围内，并具备了3倍过载力矩即抗冲击的能力；在保证实现大扭矩传动的条件下，极大的缩小了系统体积尺寸，可作为车载天线或其它特定设备的伺服驱动装置；额定扭矩达到了90000N·m，安全系数高，其极限扭矩可达270000 N·m；本发明的高扭矩、小体积、抗冲击的特性可以适应绝大部分车载方舱设备中负载的举升及收藏功能，安全性、稳定性、可靠性等都能得到足够的保证；本发明的组合齿轮机构其参数可设计调整，实现系列化，以应对不同的使用工况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型内部的结构示意图。

其中：1、蜗轮；2、蜗杆；3、行星齿轮；4、太阳齿轮；5、行星小齿轮；6、齿圈；7、输出齿轮；8、行星架；9、固定板；10、固定轴；11、壳体；12、输出花键轴；13、蜗轮蜗杆机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开了一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，如图1-3所示，包括蜗轮蜗杆机构、输出花键轴12、行星齿轮3、输出齿轮7。

蜗轮蜗杆机构13由相互齿合的蜗轮1和蜗杆2组成，蜗杆2与驱动电机的输出轴连接，输出花键轴12的两端分别为连接端和旋转端，输出花键轴12的连接端与蜗轮1中心固连。

行星齿轮3由一个太阳齿轮4、三个行星小齿轮5和齿圈6组成，太阳齿轮 4位于齿圈6的中央，三个行星小齿轮5位于齿圈6内、且环绕太阳齿轮4设置，太阳齿轮4与输出花键轴12的旋转端连接，太阳齿轮4用于在输出花键轴12的带动下带动三个行星小齿轮5沿着齿圈6的齿轮转动，输出齿轮7用于在三个行星小齿轮5的带动下带动外界待传动机构转动。输出齿轮7为齿外圈。

本实用新型还包括行星架8，行星架8包括：固定板9、三个固定轴10，固定板9垂直输出齿轮7的轴线设置，固定板9的一侧与输出齿轮7固定连接，三个固定轴10平行输出齿轮7和行星齿轮3的轴线设置，三个固定轴10的一端与固定板9的另一侧固定连接，三个固定轴10的另一端分部与三个行星小齿轮5 的中心固定连接，输出齿轮7用于在三个行星小齿轮5的带动下转动输出。

本实用新型还包括：壳体11，壳体11将各齿轮进行密封，以达到安装和使用要求。

本实用新型的行星齿轮3的齿圈6固定于壳体11上，并通过行星架8与输出齿轮7进行刚性连接，传递蜗轮蜗杆机构的扭矩，蜗轮蜗杆机构的蜗杆2轴端，通过输出花键轴12连接行星齿轮3的三个行星小齿轮5，这样，通过田忌赛马式的合理调配，使许用应力小的蜗轮蜗杆机构处于整个减速机传动链中间位置，而许用应力大的行星齿轮3处于整个减速机传动链输出位置，而与驱动电机连接的三个行星小齿轮5处于初始电机力矩的输入位置。在本实用新型中，可以通过调整三个行星小齿轮5的传动比或调整驱动电机的输出力矩等方式对系统输出总力矩进行匹配调整。

本实用新型中，三个行星小齿轮5是作为独立的小型减速机连接与蜗轮蜗杆机构的蜗杆2端，此部分完全可以用其它型号减速机替换，或者直接匹配输入电机轴进行传动，或者增加多级减速机构，以上措施同样可以完成本发明的目的。

在现有的减速机技术中，要增大设备的扭矩载荷能力，提高安全系数且能抗冲击，则必须要在提高减速机的减速比参数后，再进行各传动系统的接触应力、齿根弯曲应力、输入输出轴的扭转应力的理论核算及计算机仿真计算，本实用新型是以实际工程需求为输入参数，以工程实际应用为客观限制条件进行的研制发明，所依据的科学原理及工程原理有：机械传动杠杆原理，即减速比原理，行星齿轮3传动原理，蜗轮蜗杆传动原理，材料力学强度计算。

本实用新型中，三个行星小齿轮5的轴端连接安装有伺服电机，作为系统的动力源，伺服电机以额定的电压、电流、转速，比如3000转/分钟进行工作，其电机轴端输出额定扭矩，比如35N·m，此电机输出扭矩在经过三个行星小齿轮 5的减速比，比如50:1作用后，其输出的扭矩会放大约50倍，根据电机公式，电机转速和扭矩成反比，那么其转速会降低；按照以上原理，输入电机的扭矩经过三级的减速比放大，理论上会增加到原来的20800倍，再乘上其整体的传动效率，就是其最终的输出扭矩。

表1为本实用新型的太阳齿轮强度校核参数

表2为本实用新型的的蜗轮蜗杆机构强度校核参数

本实用新型的理论核算结果如表1和表2所示：在大扭矩传动系统或减速系统中，强度校核以该系统关重件进行分析及校核，在本实用新型中，表1为本实用新型的太阳齿轮强度校核参数；表2为本实用新型的的蜗轮蜗杆机构强度校核参数；根据实用工况及条件，要求行星齿轮、蜗轮进行齿面接触强度校核及齿根弯曲强度校核，一般要求齿根弯曲安全系统大于齿面接触安全系统，是基于断齿比点蚀所造成后果更严重，在校核齿轮选择上，选系统配对相对尺寸较小的齿轮进行强度校核，蜗轮蜗杆系统选择蜗轮进行强度校核，这是因为相对尺寸较小齿轮的校核应力值更大，安全系统相对对配对大齿轮较低，而蜗轮的材料一般对铜铝合金，相对于配对蜗杆其许用应力较小；综合以上，在本实用新型中，只要相对较弱零件通过强度校核，可视为系统中所有零件通过强度校核；

由齿轮接触应力公式：σ_H＝Z_B(K_AK_VK_HBK_HA)^0.5Z_EZ_ε[F_t/d₁b×(u+1)/u]^0.5可得：

行星轮计算接触应力为：736.85Mpa，许用接触应力为：2035.15Mpa；则其校核计算的安全系数为2.9；

由齿轮弯曲应力公式：σ_F＝F_tY_FAY_SAY_εK_AK_VK_FBK_FA/(bm)可得：

行星轮计算弯曲应力为：333.12Mpa，许用弯曲应力为：530Mpa；则其校核计算的安全系数为2.386；

青铜或铸铁蜗轮轮齿齿面的接触强度校核公式：

蜗轮计算接触应力为：308.36Mpa，许用接触应力为：385.45Mpa；则其校核计算的安全系数为1.25；

青铜或铸铁蜗轮轮齿齿面的接触强度校核公式：

蜗轮计算弯曲应力为：87.26Mpa，许用接触应力为：120Mpa；则其校核计算的安全系数为1.375；综合以上，本实用新型强度校核通过。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，其特征在于，包括：

蜗轮蜗杆机构(13)，由相互齿合的蜗轮(1)和蜗杆(2)组成，所述蜗杆(2)与驱动电机的输出轴连接，

输出花键轴(12)，其两端分别为连接端和旋转端，其连接端与所述蜗轮(1)中心固连，

行星齿轮(3)，由一个太阳齿轮(4)、三个行星小齿轮(5)和齿圈(6)组成，所述太阳齿轮(4)位于齿圈(6)的中央，三个所述行星小齿轮(5)位于齿圈(6)内、且环绕太阳齿轮(4)设置，所述太阳齿轮(4)与输出花键轴(12)的旋转端连接，所述太阳齿轮(4)用于在输出花键轴(12)的带动下带动三个行星小齿轮(5)沿着齿圈(6)的齿轮转动，

输出齿轮(7)，用于在三个所述行星小齿轮(5)的带动下带动外界待传动机构转动。

2.根据权利要求1所述的一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，其特征在于，所述输出齿轮(7)为齿外圈。

3.根据权利要求1或2所述的一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，其特征在于，还包括行星架(8)，

所述行星架(8)包括：

固定板(9)，垂直所述输出齿轮(7)的轴线设置，其一侧与输出齿轮(7)固定连接，

三个固定轴(10)，平行所述输出齿轮(7)和行星齿轮(3)的轴线设置，其一端与固定板(9)的另一侧固定连接，其另一端分部与三个行星小齿轮(5)的中心固定连接，所述输出齿轮(7)用于在三个行星小齿轮(5)的带动下转动。

4.根据权利要求3所述的一种大扭矩小体积的强冲击载荷减速机，其特征在于，还包括：壳体(11)，将各齿轮进行密封。

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