随着机械工业和高性能工程塑料的发展和科研水平的不断提高,塑料齿轮在向小型化、微型化的方向发展,通过采用塑料齿轮代替金属齿轮设计出的微小型行星减速器,可大大降低生产成本并且提高生产效率。

2019年,在长江学者石照耀教授和郝雷带领下,以李海周,于渤,沈亚强,辛栋,付瑛,朱祖良为代表的技术团队开展了微小型行星减速器强度性能的研究。本项目联合北京工业大学机械工程与应用电子技术学院、北京工业大学精密工程研究所、深圳市密姆科技有限公司、深圳市兆威机电股份有限公司等承担了北京市教委北京市基金联合资助项目(kz201910005005),成功硏制了微小型行星减速器强度性能试验台,实现对微小尺寸行星减速器断裂强度的测量,可测量出断裂破坏实验中减速器齿轮承载力矩和转角的关系。

微小型行星减速器作为一种结构紧凑的动力传递机构,其性能直接关系到系统的使用性能和寿命。

国外已经有很多学者对微小模数塑料齿轮的强度进行研究并将成果应用于生产制造中,然而国内的这类成果应用还处在起步阶段,特别是微小模数塑料齿轮应用在微小型行星减速器上的强度研究,国内基本空白。

在这之前,国内测量行星减速器的仪器主要针对较大的行星减速器,且内部均采用金属齿轮。尚未有一台成熟的仪器用于测量的微小型行星减速器强度性能。为了测量微小型行星减速器强度性能,企业基本采取人工检测方法,即将微小型行星减速器装卡完毕后,使用力矩扳手进行测量。但是这种方法工作效率低,检测成本高,操作人员劳动强度大,不能满足实际生产中大批量抽检的要求,严重制约了企业的发展。

从前瞻产业研究院的数据反馈,近年来,我国减速机产量波动变化,2018年,中国减速机产量为563.03万台,较2017年下降16.1%,2019年上半年,中国减速机产量为463.59万台,增长31.6%。 市场集中度能够反映了产业内企业之间的竞争和垄断程度。从行业集中度来看,2018年我国减速机行业cr3为20.86%,cr5为22.68%,说明中国减速机制造行业为竞争型市场结构。

竞争型市场结构的减速器行业想发展,只有提高其产品质量才是硬道理。随着我国减速机行业创新步伐的加快,我国减速机行业的竞争也一度呈现白热化的发展态势。提高科学技术研究力度,加紧研制新型的减速机,促进产品质量和个性化服务不断提升的,为我国减速机行业的高端化迈进提供了新的契机。

长江学者石照耀教授和郝雷带领下,以李海周,于渤,沈亚强,辛栋,付瑛,朱祖良为代表的技术团队研制的微小型行星减速器强度性能试验台可以测量绝大多数类型微小型行星减速器的断裂强度,填补我国对微小型行星减速器强度性能测量的空白。

该试验台由机械系统、测控系统和测量软件构成,主机采用立式结构,结构简单,装卡方便,便于操作。重点介绍了试验台的工作原理、构成和主要零部件的设计。试验结果表明,该试验台可以实现微小型行星减速器齿轮强度性能的快速测量,为测量结果的统计分析和改进微小型减速器的设计提供了依据。

让国产高精密传动设备替代进口,并进而挤进国际高端市场应用领域,是减速机企业的发展视角的高切入点。目前,减速机生产正向着轻量化、简约化、环保型进发,我国减速器行业也要在产品结构的研发上创造市场新需求,用前瞻性的眼光延展市场领域。相信随着全球经济浪潮的涌入,减速机企业的加工手段和设计理念能随之提高,更新产品周期,以个性化服务融入国际化的竞争大潮中,迸发强劲力量。

根据减速器的技术指标和测量需求,研发的微小型减速器强度性能试验台,解决了企业中大批量抽检的需求。多次测量实验结果表明,该试验台可以实现对微小型减速器断裂强度的测量,被测减速器产品强度性能稳定。通过更换不同减速器安装机构,可实现对不同微小型减速器的强度性能测量,为国产微型减速器加速替代进口做好了坚实的基础工作,助力企业发展,提高中国制造的国际影响力。

附:《微小型行星减速器强度性能试验台的硏制》论文图片。

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