提升摆线针轮减速机承载能力分析

段永明

（陕西奥维乾元化工有限公司，陕西 榆林 719400）

相关的研究者在提升摆线针轮减速机相关性能的同时，还提升了减速机的人性化特色，比如降低了减速机使用时的噪音，降低了成本等等。摆线针轮减速机的使用是比较普遍的，所以讨论摆线针轮减速机的承载能力是具有实际应用价值的。

1 研究背景分析

提升摆线针轮减速机概述。摆线针轮减速机本身是由输入装置、输出装置以及减速装置所组成的。摆线针轮减速机有其自身的显著优势，所以在各行各业的应用都是比较广泛的，比如机械和医药以及制造业等等其他行业都有涉及。摆线针轮减速机自身有着体积小、连接方便的特点。但是实际上摆线针轮减速机本身的结构和受力情况是比较复杂的，所以在使用和操作的过程当中要注意细节问题，这样才能保证正确的使用摆线针轮减速机，提高其使用寿命。

通过翻阅大量的文献资料和相关的研究可知，国内外的摆线针轮减速机类型和品种多样，不同厂家和不同地区生产的减速机存在一定的区别。但是从总体上来看，国外的摆线针轮减速机更加注重基础工艺。也就是说，他们将更多的精力放置在材料的选用和具体的工艺上面。但是摆线针轮减速机的结构都是比较传统的，设计也都比较严格。生产摆线针轮减速机的企业对于管理模式上也比较成熟。国内一些生产摆线针轮减速机的企业模仿了国外摆线针轮减速机生产的技术，缺乏特点，而且无法掌握尖端工艺，在高端市场上难以占有一席之地。虽然一些生产摆线针轮减速机已经意识到这个问题，加深了对于生产工艺的相关研究，也有了一些不错的成果，比如星轮减速机和三环减速机等，但是仍存在理论性上实现了创新，但是具体生产中工艺复杂，很难投入大批量的生产，所以不具有很高的性价比。部分产品的优势因为不够突出也逐渐被市场所淘汰。

因此研究当前的摆线针轮减速机，先解决其明显的弊端与缺陷，才是提高生产工艺的正确路径。

2 摆线针轮减速机使用的常见问题分析

摆线针轮减速机其内部构造复杂，需要专人进行装配和操作。所以在使用过程中，容易受到外力的干扰出现一些使用不当的情况。为了能够避免这些情况的发生，首先要衡量减速机使用的各种条件因素与环境因素，另外还要求在使用的过程中注重使用场地、润滑和加油相关事项。减速机在使用过程中必须要符合以上要求，另外还需要符合以下几个注意事项。首先减速机允许连续使用和工作，并且可以正反两个方向运转。摆线针轮减速机的轴心力要保持在合适的范围之内，才能保持长时间的正常的工作状态。减速机在使用过程中的常见问题如下。首先要考虑电源方面的问题，保证摆线针轮电动机在额定电压下进行操作。根据工作的具体情况给予适当的润滑。在使用的过程当中，要注意减速机的温度，如果一旦温度高于八十摄氏度的时候，就需要停机检查。减速机在使用的过程中要注意油量的补充，以此来延长摆线针轮的使用寿命。摆线针轮减速机第一次加油工作一百个小时后更换新的油，及时换油十分重要。

提升摆线针轮减速机的结构有以下两点。

（1）机座机构分析。摆线针轮减速机的机座机构是整个减速机的基础，如果机座本身的机构出了问题，那么减速机是无法正常使用的。通过相关研究得知，摆线针轮减速机的机座当中，轴承孔与针齿壳配合止口的轴线对两轴线孔的同轴度不能够低于八级。

（2）针齿壳结构分析。摆线针轮减速机还有一个重要的组成部分，就是针齿壳结构。通常来说，针齿中心圆直径公差是 j7 。针齿销孔轴线对与法兰端盖配合端面的垂直度不能够低于六级。在针齿中心圆对与法兰端盖配合孔轴线的径向跳动需要超过零级。其次就是针齿壳两端面的平行度也要超过零级。根据相关的国家规定和行业规定来看，针齿销孔相邻孔距误差的公差以及孔距累积误差都应该限定在一个合理的范围之内。以上两者误差的存在不仅是由自身引起，也有可能在装配和移动的过程中出现误差。在摆线针轮减速机的全部零部件当中，针齿销孔是一个比较复杂的零部件。大多数采用精密分度台在立钻上进行加工。除此之外，输出轴的轴向通常情况下都是固定的。紧固环与其进行配合，但是具体的装配过程不是非常便捷。因此，在具体装配的时候仍然需要其他设备的辅助。两轴承之间加隔套，限位轴承用带止动槽的深沟球轴承以止动圈定位，对于压盖进行相关的固定操作。

3 均载机构的结构设计和受力分析

3.1 均载机构的结构

传统的摆线针轮减速机使用的均载机构存在明显的弊端，为了能够弥补结构的缺陷，通常情况下会在其右边的方位加一个均载环。均载环上的孔会与柱销右面的轴台进行一定的对应，通过两者的协调配合与操作，将全部柱销连接成一个整体。均载环与输出轴会在这一基础上做平面运动。在摆线轮沿顺时针方向运作的时候，孔销式W机构在反时针方向作用于摆线轮上一个阻力矩Ma，左摆线轮在 y轴左侧方位，右摆线轮在y轴右侧的柱销孔与柱销间存在着一定的作用力和反作用力。左摆线轮的柱销孔作用于i位置柱销的力必然是 y向。各柱销变形相当于输出轴相对于摆线轮产生了逆时针旋转了一个微小的Δλ的角位移，其y向变形Syi最大值在αi=90°时，也就是说水平位值为Rw·Δλ(Rw为柱销中心分布圆半径)。并有

上式即处于不同位置各柱销在 y向的变形协调条件。处在水平方向的柱销在y向的变形最大，受力也是比较大。

通过相关资料的调查来看，安装均载环的主要目的就是将摆线针轮减速机进行固定。均载环在水平和垂直两个方向上产生一定的作用力。在这当中受力比较小的柱销会帮助受力比较大的柱销减小变形，以此来对整个结构产生一定的支持。在这种情况下摆线针轮减速机才能实现比较好的承载能力。但是，实际上均载环的柱销不是悬臂梁结构，所以相对来说计算起来就会比较复杂。与此同时，由于装配和制造工艺的不同，对于实际的计算也会造成一定的影响，所以本文中涉及的运算仅仅作为理论方面的分析。

3.2 分析均载环作用下各柱销受力情况

（1）各柱销端点的位移分析。通常情况下，均载环并非刚性结构，所以在输出轴负载的情况下，各个柱销会发生一定的变形情况。处在ai角的柱销平均受力会比较大，所以均载环的各个柱销端点有可能产生一定的位移。均载环中心点理论上将有3个位移分量：Δx，Δy，Δα。由于均载环强制使各柱销右端变形后仍在均载环的相应配合孔内，因此各柱销端点的Jxi、Jyi必然是该3个位移分量的函数。由于柱销在端点3受均载环的强制变形，必然在该点上对柱销产生作用力。

（2）寻找与全部未知载荷数量相等的变形协调条件。因为各柱销变形受左右摆线轮和均载环约束。同时通过全部柱销的受力形成输出转矩，所以变形协调条件是比较容易得出的。其中左右摆线轮对柱销1～5在y向有 f1=f2，故可得到5个方程。左右摆线轮约束的对称性，使处于对称位置(如2与8；3与7；4与6)的左柱销和右柱销在2点的y向变形相等，因此可得到3个方程。柱销1～ 5各y向变形可得到4个方程。

4 均载机构对提升摆线针轮减速机承载能力的实际效果

综上所述，带有均载环结构的摆线针轮减速机的承载能力比较显著，要优于一般结构的减速机承载能力。均载机构的加入能够切实提升摆线针轮减速机的承重能力。提升摆线针轮减速机承载能力的方案有很多，但是均载机构可以说是目前最适合现在实际的改进方案。均载机构的优势在于能够有效控制成本，具有一定的可操作性，对于摆线针轮减速机本身做了简单的改动，加入均载环，不会造成整个减速机的大范围调整。

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