新型减速机空心轴及其安装附件的创新设计

摘要：通过对普通减速机几种输出轴连接部分常见结构的分析，结合每种输出轴结构在实际使用时的优缺点，创新设计了一种新型减速机输出轴及其安装附件，其具有结构简单、互换性好、安装和维护方便等优点，适合模块化生产。

关键词：减速机;输出轴;安装附件

0    引言

减速机是原动机和工作机之间独立的闭式传动装置[1-2]，用来降低转速和增大转矩，以满足现场工作的需要，应用极为广泛。

随着工业技术的快速发展，普通减速机的几种输出轴类型和加工精度已经不能满足现有用户的需求，因此，研发了一种新型减速机输出轴，其具有结构简单、互换性好、安装和维护方便等优点。

1    普通减速机常见输出轴连接部分的结构类型

1.1    常见输出轴连接部分的6种结构类型

常见输出轴连接部分的6种结构类型如图1所示。

1.2    6种常见输出轴连接部分结构的优缺点

（1）带平键的圆柱实心轴。此种类型最为常见，其与工作机通过联轴器连接，靠平键传递扭矩。优点：安装和维护方便，联轴器的类型有多种选择;缺点：占用空间较大。

（2）带花键的实心轴。其与工作机通过特殊花键联轴器连接，靠花键传递扭矩。优点：安装和维护方便;缺点：联轴器选择受限，占用空间较大。

（3）无键圆柱实心轴。其与工作机通过无键联轴器连接，靠轴与联轴器之间的过盈传递扭矩。优点：结构简单，加工方便;缺点：安装和维护难度大，对连接零件加工精度要求较高。

（4）带平键的圆柱空心轴。其与工作机直接连接，靠平键传递扭矩。优点：占用空间较小;缺点：安装和维护难度大，对零件加工精度要求较高。

（5）带花键的圆柱空心轴。其与工作机直接连接，靠花键传递扭矩。优点：占用空间较小;缺点：结构复杂，对零件加工精度要求较高。

（6）带锁紧盘的圆柱空心轴。其与工作机直接连接，靠锁紧盘锁紧传递扭矩。优点：占用空间较小;缺点：安装和维护难度大，对零件加工精度要求较高。

比较以上6种常见输出轴连接部分的结构类型可知，每种结构都有一定的优缺点，但它们都有一个共同的特点，就是每一个类型的输出轴在一台减速机上只能做一个连接尺寸，安装尺寸单一，不同的安装尺寸就要设计不同的输出轴，互换性差，不能满足多样化需求。在使用过程中，一旦连接部分损坏，就要更换整根输出轴，成本较高。在更换过程中需要将减速机拆开，将输出轴上的齿轮、定距环、轴承等零部件拆下来，然后再更换新的输出轴，更换时还容易损坏轴承、油封等重要零部件。总而言之，操作过程十分烦琐，费时费力。

2    新型减速机输出轴及其安装附件的设计

2.1    新型减速机输出轴及其安装附件的创新设计过程

选择减速机，其中一个比较重要的因素就是减速机输出轴的安装连接尺寸，这个尺寸对用户或配套设备厂家来说很重要。在某些特殊设备或特殊工况下，减速机是整套设备的核心部件，因此对减速机的连接要求可靠，占用空间小，同时又要求减速机安装和维护方便。如今，减速机行业是一个竞争比较激烈的行业，要想在竞争中取得一席之地，产品就要不断进行技术创新，只有如此，才能给企业不断注入新的活力。

此新型减速机输出轴是为满足冶金设备传递动力的需要而开发设计的，在带锁紧盘空心轴结构上做了一些创新。

设计目的：适用于冶金设计院新开发的一套冶金设备，这套设备既有国外用户，也有国内用户，国外用户要求连接尺寸按英制设计，国内用户要求连接尺寸按公制设计。

配套廠家需求：工作机连接轴加工方便，且连接减速机的空间要求尽可能小。

结合几种常见输出轴的特点，优先选择带锁紧盘的空心轴。但是同一规格的减速机输出轴内孔尺寸有英制和公制两种，在减速机设计中，带锁紧盘空心轴在国内一般是按公制设计的;若客户要求内孔尺寸为英制，就要对内孔尺寸进行非标设计，从而影响产品成本和生产周期，并使加工效率降低，不利于模块化生产，安装和维护成本也比较高。因此，研发一种新型减速机空心轴及其安装附件，其能够很好地满足冶金设备不同用户的多样化设计要求，不仅节省了减速机的制造费用，缩短了产品的生产周期，同时也扩大了减速机输出轴的选型范围。

2.2    新型减速机空心轴及其安装附件的构成

如图2所示，新型减速机空心轴及其安装附件主要由锥套1、空心轴2、锁紧盘3、锥套4、锁扣5等构成。

空心轴2两端内孔带有锥度;锥套1和锥套4的结构是带外锥并沿轴向开口，其锥度大小与空心轴2左右两端的内锥孔一致;内径尺寸大小根据用户的轴径尺寸大小进行配合设计。

2.3    新型减速机空心轴及其安装附件的特点

2.3.1    降低加工成本[3]

用户轴两端配合尺寸的公差范围适当增大，加工精度适当降低即可满足安装使用要求，从而降低了用户轴的加工成本。

2.3.2    实现不同轴径的转换

对不同规格的减速机或空心轴，通过更换两端不同的锥套，就可以安装轴径尺寸在一定变化范围内的实心轴。用户轴可在公制和英制标准中相互转换。

2.3.3    安装和维护方便

装拆不会造成用户轴和空心轴的磨损划伤，长时间使用后仍可轻松拆下，提高了设备维护的工作效率。

3    新型减速机空心轴及其安装附件的使用方法

（1）将锥套1装在用户轴上并使其大端面与用户轴轴肩接触;

（2）将装上锥套1的用户轴穿过空心轴2;

（3）将锥套4从用户轴端装入，并使锥套1和锥套4的外锥面与空心轴2两端的内锥面结合，再用锁扣锁住用户轴使锥套1和锥套4轴向固定;

（4）将锁紧盘3按要求安装到位，并预紧锁紧盘3上的螺钉。

4    结语

这种带锁紧盘的新型减速机空心轴，具有结构紧凑、互换性好、传动效率高等优点，适合大批量、模块化生产。减速机同一个输出轴通过更换不同内径尺寸的锥套就能满足不同的用户需要，用户轴尺寸可以在公制和英制标准之间相互转换。这种新型减速机空心轴锥套与用户实心轴配合允许最大偏差在0.2 mm左右，用户实心轴的加工精度控制在h11就可以满足安装要求，从而大幅降低了加工成本，提高了生产效率。该新型减速机空心轴及其安装附件的成功研发，不仅使减速机具备了更高的适应性和灵活性，还对提高减速机的通用性具有重要意义。

[参考文献]

[1] 成大先.机械设计手册[M].4版.北京：化学工业出版社，2005.

[2] 《齿轮手册》编委会.齿轮手册[M].2版.北京：机械工业出版社，2005.

[3] 陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，2009.

收稿日期：2021-06-21

作者简介：谢尚军（1982—），男，安徽临泉人，机械工程师，研究方向：机械设计制造及其自动化。