
減速機(jī)在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用,減速機(jī)是一種相對(duì)精密的機(jī)械,使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速,增加轉(zhuǎn)矩。按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī);按照齒廠輪形狀可分為圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐-圓柱齒引輪減速機(jī);按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件,常用作原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速傳動(dòng)裝置 。在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用,在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備,把電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的,普通的減速機(jī)也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果,大小齒輪的齒數(shù)之比,就是傳動(dòng)比。減速機(jī)是一種相對(duì)精密的機(jī)械,使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速,增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多,型號(hào)各異,不同種類有不同的用途。減速器的種類繁多,按照傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器;按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)和多級(jí)減速器;按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器;按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。 減速器簡介用于降低轉(zhuǎn)速、傳遞動(dòng)力、增大轉(zhuǎn)矩的獨(dú)立傳動(dòng)部件。減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置,用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩,以滿足工作需要,在某些場合也用來增速,稱為增速器。選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件,技術(shù)參數(shù),動(dòng)力機(jī)的性能,經(jīng)濟(jì)性等因素,比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸,傳動(dòng)效率,承載能力,質(zhì)量,價(jià)格等,選擇最適合的減速器。減速器是一種相對(duì)精密的機(jī)械,使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速,增加轉(zhuǎn)矩。
基本構(gòu)造減速器主要由傳動(dòng)零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分:
1、齒輪、軸及軸承組合小齒輪與軸制成一體,稱齒輪軸,這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不大的情況下,如果軸的直徑為d,齒輪齒根圓的直徑為df,則當(dāng)df-d≤6~7mn時(shí),應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。而當(dāng)df-d>6~7mn時(shí),采用齒輪與軸分開為兩個(gè)零件的結(jié)構(gòu),如低速軸與大齒輪。此時(shí)齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接,軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合,用于承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況。當(dāng)軸向載荷較大時(shí),應(yīng)采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。軸承是利用齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)濺起的稀油,進(jìn)行潤滑。箱座中油池的潤滑油,被旋轉(zhuǎn)的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上,沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后,通過導(dǎo)油槽流入軸承。當(dāng)浸油齒輪圓周速度υ≤2m/s時(shí),應(yīng)采用潤滑脂潤滑軸承,為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂,可采用擋油環(huán)將其分開。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進(jìn)入箱內(nèi),在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。
2、箱體箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動(dòng)零件的基座,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造,對(duì)于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器,為了簡化工藝、降低成本,可采用鋼板焊接的箱體。灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸,箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔,而軸承座旁的凸臺(tái),應(yīng)具有足夠的承托面,以便放置聯(lián)接螺栓,并保證旋緊螺栓時(shí)需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度,在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積,箱體底座一般不采用完整的平面。3、減速器附件為了保證減速器的正常工作,除了對(duì)齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予足夠的重視外,還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時(shí)箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計(jì)。1)檢查孔為檢查傳動(dòng)零件的嚙合情況,并向箱內(nèi)注入潤滑油,應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時(shí),檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。2)通氣器減速器工作時(shí),箱體內(nèi)溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出,以保持箱內(nèi)外壓力平衡,不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏,通常在箱體頂部裝設(shè)通氣器。3)軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷,軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上,外伸軸處的軸承蓋是通孔,其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點(diǎn)是拆裝、調(diào)整軸承方便,但和嵌入式軸承蓋相比,零件數(shù)目較多,尺寸較大,外觀不平整。4)定位銷為保證每次拆裝箱蓋時(shí),仍保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度,應(yīng)在精加工軸承孔前,在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上,對(duì)稱箱體應(yīng)呈對(duì)稱布置,以免錯(cuò)裝。5)油面指示器檢查減速器內(nèi)油池油面的高度,經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油,一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位,裝設(shè)油面指示器。6)放油螺塞換油時(shí),排放污油和清洗劑,應(yīng)在箱座底部,油池的最低位置處開設(shè)放油孔,平時(shí)用螺塞將放油孔堵住,放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。7)啟箱螺釘為加強(qiáng)密封效果,通常在裝配時(shí)于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠,因而在拆卸時(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當(dāng)位置,加工出~2個(gè)螺孔,旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動(dòng)啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設(shè)啟箱螺釘,啟蓋時(shí)用起子撬開箱蓋,啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓。基本分類1、減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類,兩者的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)各不相同。20世紀(jì)70-80年代,世界上減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展,且與新技術(shù)革命的發(fā)展緊密結(jié)合。其主要類型:齒輪減速器;蝸桿減速器;齒輪—蝸桿減速器;行星齒輪減速器。2、一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機(jī)械無級(jí)變速機(jī)等等。1)圓柱齒輪減速器單級(jí)、二級(jí)、二級(jí)以上二級(jí)。布置形式:展開式、分流式、同軸式。2)圓錐齒輪減速器用于輸入軸和輸出軸位置成相交的場合。3)蝸桿減速器主要用于傳動(dòng)比i>10的場合,傳動(dòng)比較大時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點(diǎn)是效率低。目前廣泛應(yīng)用阿基米德蝸桿減速器。4)齒輪—蝸桿減速器若齒輪傳動(dòng)在高速級(jí),則結(jié)構(gòu)緊湊;若蝸桿傳動(dòng)在高速級(jí),則效率較高。5)行星齒輪減速器傳動(dòng)效率高,傳動(dòng)比范圍廣,傳動(dòng)功率12w~50000kw,體積和重量小。3、常見減速器的種類1)蝸輪蝸桿減速器的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能,可以有較大的減速比,輸入軸和輸出軸不在同一軸線上,也不在同一平面上。但是一般體積較大,傳動(dòng)效率不高,精度不高。2)諧波減速器的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的,體積不大、精度很高,但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊,剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。3)行星減速器其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊,回程間隙小、精度較高,使用壽命很長,額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。減速器:簡言之,一般機(jī)器的功率在設(shè)計(jì)并制造出來后,其額定功率就不在改變,這時(shí),速度越大,則扭矩(或扭力)越小;速度越小,則扭力越大。
減速機(jī)在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中扮演著何種角色? 當(dāng)前隨著機(jī)械化水平的快速發(fā)展,機(jī)器人在工業(yè)、制造業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用愈加廣泛。與此同時(shí),我國機(jī)器人行業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)相比于國外先進(jìn)國家表現(xiàn)較弱。核心零部件技術(shù)弱更是硬傷所在。減速機(jī)、交直流伺服電機(jī)、控制器作為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的三個(gè)主要核心零部件部分,更是直接決定了工業(yè)機(jī)器人的性能。其中減速機(jī)技術(shù)更是與國外技術(shù)差距尤顯。精密減速器可以保證工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中能夠可靠地完成工序任務(wù),在重復(fù)執(zhí)行相同的動(dòng)作時(shí)能保證工藝質(zhì)量。因此,定位精度和重復(fù)定位精度是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)考察的一個(gè)關(guān)鍵因素。另外,精密減速器的存在保證了電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn),并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度,提高機(jī)械體剛性的同時(shí)輸出更大的力矩。就目前國際上機(jī)器人減速機(jī)產(chǎn)業(yè)來說,日本的技術(shù)水平居于首位,稱霸多年。abb、發(fā)那科、安川、庫卡作為國際上“工業(yè)機(jī)器人四大家族”也都一直在用著日本的Nabtesco和HarmonicDrive這兩家公司的減速機(jī)。另外一點(diǎn),日本減速機(jī)技術(shù)確實(shí)沒話說,但是其價(jià)格也同樣高的要死。高昂的價(jià)格造成機(jī)器人制造成本的增加,由此嚴(yán)重壓制了國產(chǎn)機(jī)器人的利潤空間。目前,國內(nèi)企業(yè)公司正在積極探索減速機(jī)技術(shù)的研發(fā),為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做好準(zhǔn)備工作。同時(shí)這些企業(yè)也想借助于中國工業(yè)機(jī)器人市場迅速擴(kuò)大的利好,來實(shí)現(xiàn)我國減速機(jī)行業(yè)的跨越式發(fā)展,達(dá)到世界先進(jìn)水平的愿望。
“關(guān)節(jié)”減速機(jī)對(duì)國產(chǎn)機(jī)器人的重要性解析 減速機(jī),也稱“機(jī)器人關(guān)節(jié)”,是以工業(yè)機(jī)器人為代表的高端自動(dòng)化設(shè)備的核心傳動(dòng)部件。在國產(chǎn)機(jī)器人崛起道路上,減速機(jī)的產(chǎn)業(yè)化、自動(dòng)化是非常重要的內(nèi)容。面對(duì)勞動(dòng)力成本的高企和機(jī)器人獨(dú)有的精確、高效,中國在2013年就成為了全球最大的機(jī)器人市場,長三角、珠三角等制造業(yè)優(yōu)勢地區(qū)跑步進(jìn)入“機(jī)器人新時(shí)代”。守著最龐大的機(jī)器人市場,國產(chǎn)機(jī)器人并沒能近水樓臺(tái)先得月,國產(chǎn)機(jī)器人只占到國內(nèi)市場份額的5%左右。困擾我國機(jī)器人行業(yè)健康發(fā)展的瓶頸在于減速器、交直流伺服電機(jī)和控制器這三大核心零部件無法自給自足。當(dāng)然,國內(nèi)企業(yè)在實(shí)現(xiàn)核心零部件自給自足的目標(biāo)上斗志昂揚(yáng),也取得了不少的成績:關(guān)于機(jī)器人與減速機(jī)的那些事機(jī)器人由三大系統(tǒng)組成,分別為控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng),其中傳動(dòng)系統(tǒng)中的RV減速機(jī)是機(jī)器人的關(guān)節(jié),如同汽車的變速箱,控制著機(jī)器人力量輸出和操作精度,占一臺(tái)機(jī)器人成本的33%。機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。一般情況下,一臺(tái)通用機(jī)器人需要的減速器個(gè)數(shù)為4-8套。中國機(jī)器人聯(lián)盟提供數(shù)據(jù)顯示,未來10年,我國工業(yè)機(jī)器人市場將達(dá)到6000億元,而一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人需要4-8個(gè)關(guān)節(jié)減速機(jī),僅機(jī)器人減速機(jī)的市場就將超過千億元。一位業(yè)內(nèi)人士表示,倘若按照一臺(tái)通用機(jī)器人配置4.5套減速器推算,那么2014-2018年,我國工業(yè)機(jī)器人對(duì)減速器的新增需求量分別將達(dá)到18.9萬套、23.6萬套、29.6萬套、36.9萬套、46.2萬套。盡管國內(nèi)對(duì)機(jī)器人用減速器的需求潛力巨大,但是目前國內(nèi)市場仍被外資品牌占領(lǐng),尤其是日本的廠商,全球75%的精密減速器市場都被日本壟斷,國內(nèi)只有少量的產(chǎn)品投放市場。高工產(chǎn)研·機(jī)器人研究所(GRII)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,截至目前,國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)數(shù)量已超過420家,但其中研究減速器的企業(yè)只有13家,而在RV減速器取得初步進(jìn)展的只有5家,目前的研發(fā)仍在艱難進(jìn)行中。減速機(jī)占比在是最高的一個(gè)單體部件,一個(gè)關(guān)節(jié)、實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)作都需要一臺(tái)減速機(jī)來支撐。行星減速機(jī)、RV精密擺線減速機(jī)、諧波減速器作為當(dāng)前機(jī)器人主流的減速機(jī),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求傳動(dòng)系統(tǒng)間隙小、剛度大、輸出扭矩高以及減速比大,因此采用行星排圓柱螺旋齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或結(jié)合行星排的擺線輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是必然,但國內(nèi)對(duì)齒輪、擺線輪尤其內(nèi)輪齒圈等關(guān)鍵零部件的加工精度不能完全保證,尚不能形成批量化生產(chǎn),目前只能嚴(yán)重依賴進(jìn)口,嚴(yán)重制約了自主化市場需求,這也直接導(dǎo)致了減速器是國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人成本居高不下的最重要因素。因此,就目前情況而言。提供規(guī)模化且性能可靠的精密減速器部件是我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化、自主化的重中之重。RV減速機(jī)長期被日本等國外企業(yè)壟斷,導(dǎo)致中國機(jī)器人行業(yè)受制于人,研發(fā)機(jī)器人的RV高精密減速機(jī)被國家“863”計(jì)劃列為重點(diǎn)攻關(guān)課題。隨著國家“機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器生產(chǎn)線”等重大專項(xiàng)支持力度的加大,企業(yè)研發(fā)投入的持續(xù),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人部件國產(chǎn)化、自主化,大幅降低成本和定價(jià),我國工業(yè)機(jī)器人規(guī)模化應(yīng)用的時(shí)代已經(jīng)可以預(yù)期。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上大體分為上游關(guān)鍵零部件、中游整機(jī)系統(tǒng)集成和下游應(yīng)用。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來說,上游關(guān)鍵零部件和國外差距比較大。在所有核心零部件中,減速機(jī)最為關(guān)鍵。因此,對(duì)中國機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言,精密減速機(jī)國產(chǎn)化已經(jīng)迫在眉睫,國內(nèi)企業(yè)苦練內(nèi)功,專心技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新,是未來發(fā)展戰(zhàn)略中的大課題。
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