机械设计（课程）——减速机的设计选择

精密减速机

对于自动生产线的设计而言，减速机是一个必不可少的功能部件，当然减速机有很多种，应用的范围也非常的广泛，但我们在这里主要介绍的是减速机在自动生产线中的应用和选择，这种减速机的特点是外形相对较小，传递的扭矩相对较低，传动精度较高，使用环境要求较高，维护要求也相对较高。我们先来一个理性的认识，上个图片给大家见一见它的庐山真面目。

1、减速机在自动生产线中的作用

1）降低驱动系统中的最终转速精密减速机，换句话说就是提高伺服电机在使用过程中的转速，让电机的日常使用尽量接近其额定转速运行，这样不仅可以让伺服电机比较恒定的输出扭矩，提供更高的定位精度，也可以最大限度的保证电机的使用效率和使用寿命，我们来举个例子，如果你的机械手用伺服电机加齿轮齿条的传动方式，齿轮的直径我们选择D=72mm,在伺服电机额定转速3000r/min的时候，那么机械手的运行速度S=2∏r*3000/1000=678m/min，这个速度太快了，我们根本就用不了这么快的速度，例如我们通常只能用到100 m/min的速度，那就意味着伺服电机必须一直恒定在440r/min的转速，而这个转速的输出特性对于电机来说是不好的，离额定转速太远了，那怎么办呢？我们减速，选择一个1:7的减速机，那100m/min的运行速度要求的时候，伺服电机刚好在3000r/min左右，这样就可以让伺服电机在额定转速下工作运行，这才是最佳的匹配方式。

2）提升驱动系统的最终扭矩，很多时候，我们选择一个伺服电机，主要考虑的参数就是扭矩和功率，扭矩的大小直接决定了伺服电机的使用范围，也决定你的设计是否成功，但是很多时候，无论从结构上还是成本上我们都不足以去支撑选择一个单纯用伺服电机驱动就能满足我们的现实情况对扭矩的需求。也就是说结构和成本要求我们选个小的伺服电机，但是这个伺服电机的扭矩太小了，满足不了现实应用，那怎么办？这时候就需要用到减速机，而且恰好上面我们也提到了，为了充分的榨取伺服电机的能效，我们需要利用减速机来提高伺服电机的使用转速，这真是天作之合了，没有比这更完美的事情了，例如上我们我们举的那个例子，如果减速比为1:7的话，那伺服电机的扭矩就会被放大7倍，那我们在选择伺服电机的时候，就可以选择一个比时间需要扭矩小很多的电机，不但最大限度的节约了成本，也改善了设计上的结构处理。

3）提高惯性负载的安定性和降低振动，精密减速机对于伺服电机在自动生产线中的使用，因为运行的速度叫快，我们通常还要考虑一个惯性的问题，尤其是在机械手启动和停止的时候，负载越大，速度越大，惯性越大，而这个惯性在伺服电机停止的时候会反作用在伺服电机上，对伺服电机产生很大的冲击，虽然伺服电机可以通过延时来改变加减速的加速度来减少这种惯性的冲击，但是始终是有一部分冲击力会最终传递到伺服电机上的，而减速机的使用就可以最大限度的减少这种惯性对电机的冲击，因为惯性力通过减速机反作用的时候是一种增速，所以产生的力矩会相应的减低变小，那最后对伺服电机的冲击自然也就变小了。这种冲击的变小也会最大限度的降低机械手传动系统的振动，提升传动系统的稳定性和使用寿命。

4）降低了成本，因为扭矩的大幅度提升，伺服电机可以选择得比我们实际需求的扭矩更小，甚至小很多，同时在结构上也可以变得更紧凑与合理，这些综合性能的提升都可以大幅度的降低成本，让产品变得更有市场竞争力。

2、 减速机在自动生产线中的应用

如何选择一个减速机，从上面我们介绍的减速机的作用中，我们可以看出，要选择一个减速机，你首先要确认你的机械手传动系统的最大运行速度，最大载荷等参数，然后再根据计算的数据来选择相应的减速机，在这里提供一个经验数值，在通用的机械手移动中，减速比很少有大于1:10的，通常都是在1:7左右，因为在这个范围既可以保证机械手运行的速度，也较好的提升了伺服电机的输出扭矩，当然我说的通常情况，如果你的使用场合中，减少及的速度就是需求很低，但是对扭矩的需求却很高，那你适当的放大也是可以的。但是我也提供一个采购方面的经验给大家，一般1:10内的减速机是一个价格档次，超过1:10就是另一个档次了，所以如果当你选择的是1:15这种类型的时候，你就要切实的考虑一下了，是不是真的需要，因为贵的可不是一点点。精密减速机

齿轮箱

在这里也提供一个减速机供应商的减速机径向力的计算方式给大家，如果对载荷不确定的情况下，自己是可以根据计算公式来进行校核。

同时我们在旋转减速机的时候，为了成本的考虑是可以采用转接法兰盘的形式的，例如你选择的是90的伺服电机，但是你计算受力后发现，60的减速机可以也可以满足，那也没有问题，那就在60的减速机上做一个法兰盘来对接90的伺服电机就可以了，但是厂家也有他们自己的一些生产考虑，并不是说什么型号都可以这样接的，参考一下下面这个选择表格。

看到了吗，因为考虑到扭矩的大小和结构刚性等问题，有的减速机比值是没有的，例如42型的减速机没有60比以上的，为什么呢？那是因为这个扭矩放得太大了，减速机内的行星齿轮的强度无法满足这样的扭矩输出，所以在这比值上是没有货的。

同时我们也来看一下，如何读懂减速机选择的各种参数。

从这个减速机的示意图纸我们可以看出来，减速机与伺服电机配合的位置没有标注尺寸，那是因为这个位置都是厂家故意留下来没有做完的，要等待客户把伺服电机选择好后，再将伺服电机的对接尺寸以图纸的方式发给减速机供应商，供应商再按客户的要求把后面部分按图纸加工好，才能发货，当然很多厂家也会一定的标准库存，但是这个对今天的非标市场来说也是一种冒险的行为，因为你不知道客户是否会按标准的来选，有可能，有的库存一年都没有买出去过一台，所以当你要选择一个减速机的时候，你一定要把握好采购的周期，因为很有可能你选择的是没有现货的。这是在现实设计中的一个诀窍。

再来看一个很多人都会忽略的地方，这个地方厂家也不会主动跟你说的，那就是减速比，你看到的样本上的所谓比值都是简化版的，其实很多比值不是整数比值的，这跟减速机的结构有关系，例如齿轮的计算等等。我们来看一个真正的减速比。

精北传动

看到了吗，你选择的1:6比值，真实的比值其实是1:5.8，这个很重要，在机械手运行速度和位置点设置的时候就有用了，否则你输入的控制脉冲数量对应的传动距离就会有问题，例如你输入一个脉冲对应的传动距离是0.01mm，如果这个比值不对，那你得到的传动距离就不是0.01mm了，而是一个或大或小的值，这非常影响机械手的位置调整。所以你采购一个品牌的减速机的时候，一定要问他要一张上面这种比值对应表，这样才能真正把设计做好。

我们在来看一下减速机的安装，虽然这是一个外购的标准件，但是安装也是有一定的注意事项的。

具体的注意事项我就不在这里啰嗦了，上面的视图和表述都非常清楚了，自己注意就可以了。

3、减速的应用案例

下面分析一个我的自动线机械手的局部案例，这里有很清楚的减少机的使用特征，希望可以给大家带来一定的参考价值。精密减速机

其实很多技术的使用，都是有其套路的，但是这种套路的获得是需要成本的，例如我上面分享给大家的东西都是用错误和钱买来的，是从实际的设计和调试过程中反复思考和总结得出来的，当然也肯定存在很多不完善的地方，因为我的应用和涉及面毕竟有限，在以后的设计中如果有更新的知识，我也会随时跟新这篇文章，分享更多的设计实战知识给大家。

上面这个案例我就不介绍了，在齿条的应用里面我有说过类似的设计和应用，大家有兴趣可以参考一下那篇文章。