一种适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器的制作方法

1.本发明涉及一种适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，属于蜗轮蜗杆减速器技术领域。


背景技术：

2.蜗轮蜗杆传动具有传动比大，反向自锁的优点，在空间工程、深空探测领域得到大量应用。航天器所在空间环境为大温差、高真空、强辐射的恶劣极端环境，地面工业设备用蜗轮蜗杆减速器通常采用油浴润滑、喷油润滑、脂润滑等传统润滑，其高低稳定性、真空挥发性等特性不能满足空间环境的要求。同时，已在空间活动件上广泛应用的固体润滑涂层，其具较强的高低温稳定性和极低真空挥发性，以及较好的抗挤压能力，但抗剪切能力很差，仅适用于工作面以挤压应力主的传动类型。蜗轮蜗杆减速器齿面具有较大的相对滑动，极易导致固体润滑涂层脱落，造成润滑失效。因此，常用润滑不能满足空间环境条件下蜗轮蜗杆减速器的润滑需求。另外，传统蜗轮蜗杆减速器设计方法蜗轮采用基体较软的铜合金，其材料的强度低，同体积下承载能力小，在润滑不良的条件下极易造成齿面急剧磨损，降低系统可靠性和传动机构寿命。其次，航天器产品的重量有苛刻要求，减速器结构件的常规选材，不满足空间工程轻量化的需求。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的提供一种适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，使之适应大温差、高真空、强辐射的恶劣极端环境。
4.本发明是这样构成的：一种适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，包括壳体以及设置在壳体内的输出轴、蜗轮支撑轴承、调整垫圈、蜗轮、定位轴套、蜗杆端盖、蜗杆支撑轴承以及蜗杆，在壳体内固定安装有一对蜗轮支撑轴承，在蜗轮支撑轴承上转动连接有输出轴，在输出轴上通过键固定安装有蜗轮，在输出轴上且位于蜗轮的两端套有调整垫圈，同时在输出轴上套有定位轴套，且定位轴套与调整垫圈顶紧接触，在壳体内还固定安装有一对蜗杆支撑轴承，在蜗杆支撑轴承上转动连接有与蜗轮啮合的蜗杆，且蜗杆与蜗轮的轴心线相互垂直，所述蜗轮和蜗杆的齿面均设置有自润滑薄膜，同时在蜗轮和蜗杆齿面之间涂覆有空间高低温润滑脂。
5.进一步，所述蜗轮和蜗杆的齿面采用磷酸三甲酚脂进行化学表面处理，使蜗轮和蜗杆的齿面形成一层低熔点合金磷酸铁薄膜作为自润滑薄膜。
6.进一步，所述蜗杆材料选用合金钢、不锈钢或轴承钢中的一种，热处理硬度达到hrc50以上；所述蜗轮材料选用合金钢、不锈钢或轴承钢中的一种，热处理表面硬度达到50hrc以上，所述蜗轮与蜗杆选用不同类型的材料，且蜗轮与蜗杆的硬度保持5～10hrc的硬度差。
7.进一步，所述壳体内且位于输出轴的两端固定安装有蜗轮端盖，在其中一个蜗轮端盖上开设有通孔，输出轴的输出端从通孔中伸出。
8.进一步，所述壳体内且位于蜗杆端部固定安装有蜗杆端盖。
9.进一步，所述输出轴的里端通过紧固螺钉固定连接端板。
10.由于采用了上述技术方案，本发明的优点在于：
11.1、本发明在蜗轮两侧设置有调整垫圈，通过改变调整垫圈的厚度，精确调节蜗轮相对蜗杆的相对位置，实现蜗轮中心平面与蜗杆回转中心对齐，保证蜗轮和蜗杆的高精度装配，同时实现输出轴两侧蜗轮支撑轴承在壳体中的安装间隙精确控制。
12.2、蜗轮和蜗杆的齿面进行磷酸三甲酚脂化学表面处理(简称tcp改性处理)，在蜗轮和蜗杆的齿面形成一层低熔点合金磷酸铁薄膜，并在蜗轮和蜗杆齿面之间涂覆有空间高低温润滑脂，空间高低温润滑脂和自润滑薄膜构成固液复合润滑系统，保证蜗轮和蜗杆工作过程中得到可靠的润滑，避免空间极端环境下蜗轮蜗杆传动齿面急剧磨损，提高机构的可靠性以及使用寿命。
13.3、采用了硬齿面钢蜗轮，提高了蜗轮材料的强度和耐磨性，进而提升了减速器的承载能力，并缩小体积。
14.4、输出轴、定位轴套、紧固螺钉等连接部件采用钛合金轻质材料，壳体、端盖类零部件采用铝合金轻质材料，以实现减重的目的，满足空间产品轻量化的需求。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；
16.图2为图1的a
‑
a剖视图；
17.图3为输出轴与蜗轮的装配图。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
19.本发明的实施例：如图1～3所示，一种适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，包括壳体2以及设置在壳体2内的输出轴1、蜗轮支撑轴承4、调整垫圈5、蜗轮6、定位轴套7、蜗杆端盖9、蜗杆支撑轴承10以及蜗杆11，在壳体2内固定安装有一对蜗轮支撑轴承4，在蜗轮支撑轴承4上转动连接有输出轴1，在输出轴1上通过键固定安装有蜗轮6，在输出轴1上且位于蜗轮6的两端套有调整垫圈5，同时在输出轴1上套有定位轴套7，且定位轴套7与调整垫圈5顶紧接触，在壳体2内还固定安装有一对蜗杆支撑轴承10，在蜗杆支撑轴承10上转动连接有与蜗轮6啮合的蜗杆11，且蜗杆11与蜗轮6的轴心线相互垂直，所述蜗轮和蜗杆的齿面均设置有自润滑薄膜，同时在蜗轮和蜗杆齿面之间涂覆有空间高低温润滑脂。本发明中，蜗轮6作为动力输出部件，蜗杆11作为动力输入部件。蜗轮支撑轴承4和蜗杆支撑轴承10的润滑方式均为固体润滑，实现减速器低摩擦阻尼。
20.所述蜗杆11材料选用合金钢、不锈钢或轴承钢中的一种，热处理硬度达到hrc50以上；所述蜗轮6材料选用合金钢、不锈钢或轴承钢中的一种，热处理表面硬度达到50hrc以上，所述蜗轮6与蜗杆11选用不同类型的材料，且蜗轮与蜗杆的硬度保持10hrc的硬度差。采用了硬齿面钢蜗轮，提高了蜗轮6材料的强度和耐磨性，进而提升了减速器的承载能力，并缩小体积。
21.所述壳体2内且位于输出轴1的两端固定安装有蜗轮端盖3，在其中一个蜗轮端盖3上开设有通孔，输出轴1的输出端从通孔中伸出，通过蜗轮端盖3实现蜗轮6的轴向定位；所述壳体2内且位于蜗杆11端部固定安装有蜗杆端盖9，通过蜗杆端盖9实现蜗杆11的轴向定位。所述输出轴1的里端通过紧固螺钉8固定连接端板12，通过端板12防止装配在输出轴1上的部件松动。
22.本发明中，输出轴1、定位轴套7、紧固螺钉8等连接部件采用钛合金轻质材料，壳体2、蜗轮端盖3以及蜗杆端盖9采用铝合金轻质材料，以实现减重的目的，满足空间产品轻量化的需求。
23.本发明在蜗轮6两侧设置有调整垫圈5，通过改变调整垫圈5的厚度，精确调节蜗轮6相对蜗杆11的相对位置，实现蜗轮6中心平面与蜗杆11回转中心对齐，保证蜗轮6和蜗杆11的高精度装配，同时实现输出轴1两侧蜗轮支撑轴承4在壳体2中的安装间隙精确控制。
24.蜗轮6和蜗杆11的齿面进行磷酸三甲酚脂化学表面处理，在蜗轮6和蜗杆11的齿面形成一层低熔点合金磷酸铁薄膜作为自润滑薄膜，并在蜗轮6和蜗杆11齿面之间涂覆有空间高低温润滑脂，空间高低温润滑脂和自润滑薄膜构成固液复合润滑系统，保证蜗轮6和蜗杆11工作过程中得到可靠的润滑，避免空间极端环境下蜗轮蜗杆传动齿面急剧磨损，提高机构的可靠性以及使用寿命。


技术特征：
1.一种适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，包括壳体(2)以及设置在壳体(2)内的输出轴(1)、蜗轮支撑轴承(4)、调整垫圈(5)、蜗轮(6)、定位轴套(7)、蜗杆端盖(9)、蜗杆支撑轴承(10)以及蜗杆(11)，其特征在于：在壳体(2)内固定安装有一对蜗轮支撑轴承(4)，在蜗轮支撑轴承(4)上转动连接有输出轴(1)，在输出轴(1)上通过键固定安装有蜗轮(6)，在输出轴(1)上且位于蜗轮(6)的两端套有调整垫圈(5)，同时在输出轴(1)上套有定位轴套(7)，且定位轴套(7)与调整垫圈(5)顶紧接触，在壳体(2)内还固定安装有一对蜗杆支撑轴承(10)，在蜗杆支撑轴承(10)上转动连接有与蜗轮(6)啮合的蜗杆(11)，且蜗杆(11)与蜗轮(6)的轴心线相互垂直，所述蜗轮(6)和蜗杆(11)的齿面均设置有自润滑薄膜，同时在蜗轮(6)和蜗杆(11)齿面之间涂覆有空间高低温润滑脂。2.根据权利要求1所述的适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，其特征在于：所述蜗轮(6)和蜗杆(11)的齿面采用磷酸三甲酚脂进行化学表面处理，使蜗轮(6)和蜗杆(11)的齿面形成一层低熔点合金磷酸铁薄膜作为自润滑薄膜。3.根据权利要求1所述的适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，其特征在于：所述蜗杆(11)材料选用合金钢、不锈钢或轴承钢中的一种，热处理硬度达到hrc50以上；所述蜗轮(6)材料选用合金钢、不锈钢或轴承钢中的一种，热处理表面硬度达到50hrc以上，所述蜗轮(6)与蜗杆(11)选用不同类型的材料，且蜗轮与蜗杆的硬度保持5～10hrc的硬度差。

技术总结
本发明公开一种适用于极端空间环境的蜗轮蜗杆减速器，包括壳体以及设置在壳体内的输出轴、蜗轮支撑轴承、调整垫圈、蜗轮、定位轴套、蜗杆端盖、蜗杆支撑轴承以及蜗杆，在壳体内固定安装有一对蜗轮支撑轴承，在蜗轮支撑轴承上转动连接有输出轴，在输出轴上通过键固定安装有蜗轮。本发明采用硬齿面钢蜗轮，并且蜗轮和蜗杆的齿面进行磷酸三甲酚脂化学表面处理形成自润滑薄膜，同时在蜗轮和蜗杆齿面之间涂覆有空间空间高低温润滑脂，空间高低温润滑脂和自润滑薄膜构成固液复合润滑系统，保证蜗轮和蜗杆工作过程中得到可靠的润滑，避免空间极端环境下蜗轮蜗杆传动齿面急剧磨损，提高机构的可靠性以及使用寿命。可靠性以及使用寿命。


技术研发人员：贺志斌 刘雅芳 赵志军 王建军 黄家洪 姚勇
受保护的技术使用者：贵州群建精密机械有限公司
技术研发日：2021.08.05
技术公布日：2021/11/17