蜗轮蜗杆式齿轮减速驱动马达结构

　　做设备传动选型这么多年，碰到需要低转速大扭矩输出的工况，第一反应都会先过一遍齿轮减速马达的适配性，这次拆解的这款直角输出齿轮马达，是我之前给包装线输送段做改造时反复核对过安装尺寸的结构，当时整条线的驱动端安装空间被侧边的护板和上方的料架卡得很死，直连电机加联轴器的方案根本塞不进去，最后就是选的这类直角输出的齿轮马达，才把安装空间的问题解决掉。

　　先讲实际落地的应用场景，这类齿轮马达最常出现在中小型自动化输送线、小型包装设备的主驱动、食品机械的辊筒传动、仓储分拣设备的拨轮机构上，这些场景的共性是不需要特别大的功率，但对输出扭矩的稳定性、安装空间的紧凑性要求很高，而且很多时候动力输入的方向和执行件的转动方向是垂直的，用这类直角结构的齿轮马达，不需要额外加装转角换向器，能省掉一整套联轴器和换向座的安装空间，也减少了传动链上的误差累积。

　　从结构功能上看，这款马达采用的是蜗轮蜗杆减速结构，输入端是标准的圆柱型驱动电机段，和减速箱直接做了一体化法兰连接，没有额外的对接法兰盘，整个对接面的同轴度靠箱体上的止口来保证，装配的时候只要把电机端的止口卡进减速箱的定位槽，拧紧周向的固定螺栓就能保证输入轴和蜗杆的同轴度，不需要反复打表找正，对现场装配的工人友好很多，也能减少后期因为同轴度偏差导致的蜗杆轴承磨损、噪音变大的问题。输出端是带安装法兰的空心轴结构，这个设计我当时选型的时候特意留意过，空心轴输出可以直接把执行件的轴插进去，用键连接传递扭矩，不需要额外加装联轴器，也不用做复杂的轴对接结构，对于输送辊筒这类本身就带伸出轴的执行件来说，安装的时候只要把马达的法兰固定在设备的侧板上，把空心轴直接套在辊筒轴上，拧紧紧定螺钉就能完成安装，比实心轴输出的结构少了很多对接的麻烦。

　　再讲设计思路上的细节，整个减速箱的壳体是分体式的方箱结构，分成了箱体和侧盖两个主要部分，周向用内六角螺栓锁紧，合箱面做了密封槽，装配的时候嵌O型密封圈就能保证箱体的密封性，防止内部的润滑脂渗漏，也能阻挡车间里的粉尘、水汽进到箱体内磨损蜗轮蜗杆的啮合面。箱体上的安装孔做了沉台设计，固定螺栓拧进去之后螺栓头不会突出箱体表面，不会和周边的设备构件发生干涉，这个细节很多小厂做的同类产品都没注意，之前用过一款便宜的减速马达，螺栓头突出箱体3毫米，装的时候刚好卡在设备侧板的加强筋上，最后只能磨掉螺栓头才装进去，耽误了大半天的工期。输出法兰的端面做了四个均匀分布的安装螺孔，孔位的间距是标准的安装尺寸，和市面上多数同规格的减速马达安装孔位通用，后期设备维护更换的时候不需要重新在设备侧板上打孔，直接拆旧换新就能装上，能减少很多停机维护的时间。

　　关于安装边界的尺寸，我当时核对过，这款马达的电机段外径和减速箱的方形安装边尺寸是匹配的，整个电机段的轴向长度不会超过减速箱输出法兰的对角线尺寸，也就是说安装的时候只要预留出减速箱法兰的安装空间，电机段不会和周边的构件发生碰撞，直角输出的结构让整个马达的动力传递方向转了90度，电机段是沿着和输出轴垂直的方向伸出，对于那些安装深度不够、但是侧边有富余空间的工位来说，这个结构的适配性比直列减速马达好太多。输出空心轴的内孔做了标准键槽，键槽的位置和箱体上的观察孔对齐，装配的时候可以直接从观察孔的位置把平键敲进去，不用反复调整键的位置，也方便后期维护的时候拆键。

　　从实际使用的特性来说，这类蜗轮蜗杆结构的齿轮马达本身带一定的自锁性，当输出端带的负载有反向作用力的时候，比如倾斜布置的输送线，停机的时候负载不会因为自重反向转动带动电机反转，能省掉额外的制动机构，不过要注意这个自锁性不是绝对的，当冲击负载特别大的时候还是要配带制动的电机，不能完全靠蜗轮蜗杆的自锁来承载反向载荷，这点我之前踩过坑，有次给爬坡输送线选了不带制动的这类马达，停机的时候料箱太重，慢慢出现了溜坡的情况，最后换了带断电制动的电机才解决问题。另外整个箱体的散热是靠壳体表面的自然散热，方箱结构的表面积比圆筒形的减速箱大，连续运行的时候温升会更低，不需要额外加装散热风扇，在一些对噪音要求高的车间里，没有额外的散热风扇噪音，运行的声音只有蜗轮蜗杆啮合的轻微声音，能满足车间的噪音要求。

　　建模的时候这类结构要特别注意几个配合尺寸的公差，首先是电机止口和箱体止口的配合公差，要选H7/js6的过渡配合，太松的话同轴度保证不了，太紧的话装配的时候敲不进去，后期拆电机也麻烦；然后是蜗轮和输出轴的键连接公差，还有输出空心轴和设备执行轴的配合公差，要留一定的间隙方便安装，但是间隙不能太大，不然传递扭矩的时候会有冲击，时间长了键槽会被打坏；还有箱体内腔的尺寸，要给蜗轮蜗杆的啮合留出足够的润滑脂存储空间，不能让蜗轮转动的时候刮到箱体内壁，也要留出一定的空间存润滑脂，保证长期运行的时候啮合面有足够的润滑，减少磨损。另外输出端的油封安装槽尺寸要卡准，油封选带双唇的结构，既能防止内部润滑脂漏出来，也能阻挡外部的粉尘进到箱体里，延长设备的使用寿命。

　　实际选型的时候还要注意输出轴的径向承载能力，这类直角齿轮马达的输出轴支撑是靠箱体内的两个深沟球轴承，径向承载力比行星减速马达要小一点，所以如果是用在皮带输送这类有径向张紧力的工况，要核算一下径向载荷有没有超过轴承的额定承载，要是载荷太大的话要额外加支撑座，不能让径向力直接作用在马达的输出轴上，不然很容易把轴承弄坏，甚至把输出轴顶弯。我之前有个客户就是把皮带轮直接装在马达输出轴上，皮带张得太紧，运行了不到三个月轴承就碎了，拆下来看输出轴都弯了快1毫米，最后只能换整个减速箱，得不偿失。

　　整体来看这款齿轮马达的结构设计是非常成熟的通用型结构，没有什么花里胡哨的设计，所有的结构细节都是围绕着方便安装、减少维护、稳定传动来做的，不管是做新设备设计的时候直接选型调用，还是做现有设备改造的时候替换旧的驱动部件，都是适配性很强的结构，建模的时候把各个安装尺寸、配合公差做准，导入到装配体里就能直接用来做干涉检查，不用反复调整安装位置，能省很多设计阶段的时间。