新型減速機空心軸及其安裝附件的創新設計

摘要：通過對普通減速機幾種輸出軸連接部分常見結構的分析，結合每種輸出軸結構在實際使用時的優缺點，創新設計了一種新型減速機輸出軸及其安裝附件，其具有結構簡單、互換性好、安裝和維護方便等優點，適合模塊化生產。

關鍵詞：減速機;輸出軸;安裝附件

0 ? ?引言

減速機是原動機和工作機之間獨立的閉式傳動裝置[1-2]，用來降低轉速和增大轉矩，以滿足現場工作的需要，應用極為廣泛。

隨著工業技術的快速發展，普通減速機的幾種輸出軸類型和加工精度已經不能滿足現有用戶的需求，因此，研發了一種新型減速機輸出軸，其具有結構簡單、互換性好、安裝和維護方便等優點。

1 ? ?普通減速機常見輸出軸連接部分的結構類型

1.1 ? ?常見輸出軸連接部分的6種結構類型

常見輸出軸連接部分的6種結構類型如圖1所示。

1.2 ? ?6種常見輸出軸連接部分結構的優缺點

（1）帶平鍵的圓柱實心軸。此種類型最為常見，其與工作機通過聯軸器連接，靠平鍵傳遞扭矩。優點：安裝和維護方便，聯軸器的類型有多種選擇;缺點：占用空間較大。

（2）帶花鍵的實心軸。其與工作機通過特殊花鍵聯軸器連接，靠花鍵傳遞扭矩。優點：安裝和維護方便;缺點：聯軸器選擇受限，占用空間較大。

（3）無鍵圓柱實心軸。其與工作機通過無鍵聯軸器連接，靠軸與聯軸器之間的過盈傳遞扭矩。優點：結構簡單，加工方便;缺點：安裝和維護難度大，對連接零件加工精度要求較高。

（4）帶平鍵的圓柱空心軸。其與工作機直接連接，靠平鍵傳遞扭矩。優點：占用空間較小;缺點：安裝和維護難度大，對零件加工精度要求較高。

（5）帶花鍵的圓柱空心軸。其與工作機直接連接，靠花鍵傳遞扭矩。優點：占用空間較小;缺點：結構復雜，對零件加工精度要求較高。

（6）帶鎖緊盤的圓柱空心軸。其與工作機直接連接，靠鎖緊盤鎖緊傳遞扭矩。優點：占用空間較小;缺點：安裝和維護難度大，對零件加工精度要求較高。

比較以上6種常見輸出軸連接部分的結構類型可知，每種結構都有一定的優缺點，但它們都有一個共同的特點，就是每一個類型的輸出軸在一臺減速機上只能做一個連接尺寸，安裝尺寸單一，不同的安裝尺寸就要設計不同的輸出軸，互換性差，不能滿足多樣化需求。在使用過程中，一旦連接部分損壞，就要更換整根輸出軸，成本較高。在更換過程中需要將減速機拆開，將輸出軸上的齒輪、定距環、軸承等零部件拆下來，然后再更換新的輸出軸，更換時還容易損壞軸承、油封等重要零部件。總而言之，操作過程十分煩瑣，費時費力。

2 ? ?新型減速機輸出軸及其安裝附件的設計

2.1 ? ?新型減速機輸出軸及其安裝附件的創新設計過程

選擇減速機，其中一個比較重要的因素就是減速機輸出軸的安裝連接尺寸，這個尺寸對用戶或配套設備廠家來說很重要。在某些特殊設備或特殊工況下，減速機是整套設備的核心部件，因此對減速機的連接要求可靠，占用空間小，同時又要求減速機安裝和維護方便。如今，減速機行業是一個競爭比較激烈的行業，要想在競爭中取得一席之地，產品就要不斷進行技術創新，只有如此，才能給企業不斷注入新的活力。

此新型減速機輸出軸是為滿足冶金設備傳遞動力的需要而開發設計的，在帶鎖緊盤空心軸結構上做了一些創新。

設計目的：適用于冶金設計院新開發的一套冶金設備，這套設備既有國外用戶，也有國內用戶，國外用戶要求連接尺寸按英制設計，國內用戶要求連接尺寸按公制設計。

配套廠家需求：工作機連接軸加工方便，且連接減速機的空間要求盡可能小。

結合幾種常見輸出軸的特點，優先選擇帶鎖緊盤的空心軸。但是同一規格的減速機輸出軸內孔尺寸有英制和公制兩種，在減速機設計中，帶鎖緊盤空心軸在國內一般是按公制設計的;若客戶要求內孔尺寸為英制，就要對內孔尺寸進行非標設計，從而影響產品成本和生產周期，并使加工效率降低，不利于模塊化生產，安裝和維護成本也比較高。因此，研發一種新型減速機空心軸及其安裝附件，其能夠很好地滿足冶金設備不同用戶的多樣化設計要求，不僅節省了減速機的制造費用，縮短了產品的生產周期，同時也擴大了減速機輸出軸的選型范圍。

2.2 ? ?新型減速機空心軸及其安裝附件的構成

如圖2所示，新型減速機空心軸及其安裝附件主要由錐套1、空心軸2、鎖緊盤3、錐套4、鎖扣5等構成。

空心軸2兩端內孔帶有錐度;錐套1和錐套4的結構是帶外錐并沿軸向開口，其錐度大小與空心軸2左右兩端的內錐孔一致;內徑尺寸大小根據用戶的軸徑尺寸大小進行配合設計。

2.3 ? ?新型減速機空心軸及其安裝附件的特點

2.3.1 ? ?降低加工成本[3]

用戶軸兩端配合尺寸的公差范圍適當增大，加工精度適當降低即可滿足安裝使用要求，從而降低了用戶軸的加工成本。

2.3.2 ? ?實現不同軸徑的轉換

對不同規格的減速機或空心軸，通過更換兩端不同的錐套，就可以安裝軸徑尺寸在一定變化范圍內的實心軸。用戶軸可在公制和英制標準中相互轉換。

2.3.3 ? ?安裝和維護方便

裝拆不會造成用戶軸和空心軸的磨損劃傷，長時間使用后仍可輕松拆下，提高了設備維護的工作效率。

3 ? ?新型減速機空心軸及其安裝附件的使用方法

（1）將錐套1裝在用戶軸上并使其大端面與用戶軸軸肩接觸;

（2）將裝上錐套1的用戶軸穿過空心軸2;

（3）將錐套4從用戶軸端裝入，并使錐套1和錐套4的外錐面與空心軸2兩端的內錐面結合，再用鎖扣鎖住用戶軸使錐套1和錐套4軸向固定;

（4）將鎖緊盤3按要求安裝到位，并預緊鎖緊盤3上的螺釘。

4 ? ?結語

這種帶鎖緊盤的新型減速機空心軸，具有結構緊湊、互換性好、傳動效率高等優點，適合大批量、模塊化生產。減速機同一個輸出軸通過更換不同內徑尺寸的錐套就能滿足不同的用戶需要，用戶軸尺寸可以在公制和英制標準之間相互轉換。這種新型減速機空心軸錐套與用戶實心軸配合允許最大偏差在0.2 mm左右，用戶實心軸的加工精度控制在h11就可以滿足安裝要求，從而大幅降低了加工成本，提高了生產效率。該新型減速機空心軸及其安裝附件的成功研發，不僅使減速機具備了更高的適應性和靈活性，還對提高減速機的通用性具有重要意義。

[參考文獻]

[1] 成大先.機械設計手冊[M].4版.北京：化學工業出版社，2005.

[2] 《齒輪手冊》編委會.齒輪手冊[M].2版.北京：機械工業出版社，2005.

[3] 陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版社，2009.

收稿日期：2021-06-21

作者簡介：謝尚軍（1982—），男，安徽臨泉人，機械工程師，研究方向：機械設計制造及其自動化。