[发明专利]一种高性能蜗轮蜗杆减速机

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能蜗轮蜗杆减速机，属于减速机加工技术领域。

背景技术

通常，减速机为用于以低速的旋转力的方式输出从马达等的动力装置所输入的高速的旋转力的装置。例如，这种减速机安装于工业用机器人的关节等来起到对从动力装置所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到动力需求位置所需的适当的旋转力的作用。

已开发的减速机根据减速方式分为多种。例如，蜗轮蜗杆减速机减速机、有谐波(harmonic)减速机、行星针轮(cyclo)减速机、RV(revolutionary vector)减速机、球(ball)减速机及行星齿轮减速机。

行星针轮减速机通常包括针齿轮和偏心齿轮，偏心齿轮以与针齿轮相对应地啮合的方式形成摆线齿形，偏心齿轮借助曲轴相对旋转，利用基于上述针齿轮和偏心齿轮之间的齿数之差而产生的相对旋转来对所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到低速。RV减速机具有与行星针轮减速机相似的结构。行星齿轮减速机通常包括以相互啮合的方式转动的多个齿轮，利用输入侧的齿轮和输出侧的齿轮之间的齿数比来对旋转速度进行减速。蜗轮蜗杆减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机(马达)的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。

无论哪种减速机均需要用蜗杆与齿轮配合，使之旋转，蜗杆必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量，因此，蜗杆性能的好坏对其能否正常工作以及其使用寿命的影响很大。因此这就要求蜗杆不仅具有良好机械性能和力学性能，且具有良好的耐热性和耐腐蚀性等性能。现在技术中的蜗杆普遍采用各种优质合金钢锻造成型，尽管硬度较高，但减震性差、耐热性差、耐腐蚀性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面硬度高、强度高、耐热性好、耐腐蚀性好等综合性能好的高性能蜗轮蜗杆减速机。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高性能蜗轮蜗杆减速机，包括壳体，在壳体内设有相啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆由镁合金制成，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.50％-3.20％、B：0.05％-0.10％、Zr：0.20％-0.80％、Y：0.25％-0.80％、Al：0.02％-0.08％、余量为Mg及不可避免的杂质。

本发明高性能蜗轮蜗杆减速机中的蜗杆由镁合金制成，所用的镁合金中添加有适量的B、Zr、Y，通过各元素之间的合理配置以及协同作用，显著提高镁合金蜗杆的力学性能和机械性能，尤其是显著提高蜗杆的强度、耐热性、抗高温蠕变性能、耐腐蚀，进而延长蜗轮蜗杆减速机的使用寿命。

在本发明蜗杆镁合金中加入适量的锆，可以细化晶粒，减少热烈倾向，提高力学性能。因为锆的化学活泼性高，易与其他元素如铝、硅、铁、锡和锰等元素形成难熔金属间化合物，而丧失锆的细化晶粒左右，因此，本发明镁合金中尽量减少上述元素的含量。锆细化晶粒的原因在于在液态镁中锆的溶解度随温度降低而减少，在凝固过程中，锆首先以α-Zr结晶析出，其点阵结构与镁相似，起非自发形核作用从而能够细化晶粒。另外，锆还能够提高镁合金的熔点，从而有效改善蜗杆的高温性能和耐腐蚀性。

尽管因为本发明蜗轮蜗杆减速机的蜗杆镁合金中含有Zr，应避免铝、硅、铁、锡和锰等元素的存在，但本发明镁合金中加入1.50％-3.20％Zn和极少量0.02％-0.08％的Al，Al和Zn在镁合金中的固溶度较大，在镁合金中同时加入Zn与Al，它们的协同作用可以有效提高镁合金的强度、硬度以及耐腐蚀性等。一方面，Zn可以促进Al在镁合金中的溶解，增大Al的溶解度，进一步提高Al在镁合金中的作用，而Al不仅在固溶处理和时效处理的过程中起到沉淀强化的作用，提高合金的强度、硬度、可铸性，还可在合金的表面形成氧化铝保护膜，提高合金的耐腐蚀性能。另一方面，Zn可以减少Fe、Ni、Cu等有害杂质对于合金耐腐蚀性能的影响。但Al和Zn的加入量都不能过高，尤其是Al，若Al的含量过高，不仅会影响Zr的左右，还会使合金有形成显微缩松的倾向，而Zn含量过高则会增大合金的热裂倾向。