专利名称：隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种机械传动装置，特别是涉及ー种隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构。
背景技术：
预切槽机械是ー种先进的隧道建设超前支护技术，它利用特制的链式切刀，延隧道断面轮廓切割出一个窄槽，在切割窄槽的同时向窄槽中灌入混凝土以获得隧道支撑预筑拱。预切槽机械非常适用于软质土层和沙土地层的施工，且结构简单易干与其他隧道施工方法相结合，因此对预切槽机械技术做更深一歩的研发并制造出更先进的预切槽机函待解决，隧道施工预切槽模型试验机就是对预切槽机械技术进行深入研发和对先进预切槽机制造提供理论依据的重要手段。
预切槽机械的ー个关键动作是利用其自身的动カ源带动安装有双排链锯结构的平台沿隧道断面轮廓运动。工程设计中，传动机构一般都采用液压传动的方式，因为那样高效且可靠。但是由于预切槽机械模拟实验中所进行的是1:10的模型仿制，所以在模型试验机安装空间极小的情况下，液压传动的大转矩优势不复存在，其质量大，不利于平台运动，液压油管路设计及控制系统设计相对复杂的缺点却被凸显，所以急需ー种新型的在实验模型有限空间中提供低速大转矩的动カ传动结构。
发明内容
本发明的目的是要解决传统动カ输出装置结构庞杂体积大、无法为切槽机械提供圆弧切削运动动力且运动速度大、输出转矩小的缺点，提供一种针对模型试验机要求动カ传动结构体积小、输出转矩大的隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构。本发明的目的是能够实现的。本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构的特征在于所述隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构设有ー个I级谐波减速电机6，所述I级谐波减速电机(6)的电机尾部处在谐波减速电机支撑架(5)的孔内且与谐波减速电机支撑架(5)成间隙配合工作副支撑连接，所述I级谐波减速电机前端输出轴处在谐波电机8mm转6mm输出轴(4)的孔内，并通过平键(8)与所述谐波电机8mm转6mm输出轴(4)连接，由所述谐波电机8mm转6mm输出轴(4)处在II级谐波减速箱(9)输入孔内并通过轴向设置的止动平面与所述II级谐波減速箱(9)的输入孔呈工作配合副连接，所述I级谐波减速电机(6)与改装谐波减速电机连接法兰盘(7)连接，所述改装谐波减速电机连接法兰盘(7)与II级谐波減速箱(9)连接构成改装的II级谐波减速电机，所述II级谐波減速箱(9)固定在谐波电机座(3)上，所述II级谐波減速箱(9)的输出轴经过所述谐波电机座(3)上的安装孔处在圆弧运动传动轴(13)的孔内并与之成过渡配合工作副，并通过平键(14)与所述圆弧运动传动轴(13)连接，所述圆弧运动传动轴(13)与小齿轮
(12)内孔通过平键(2)成间隙配合工作副连接，并且所述圆弧运动传动轴(13)外部通过螺栓螺母与小齿轮(12)固接，所述圆弧运动传动轴(13)的小直径段(15)与深沟球轴承(I)的内径为过盈配合工作副连接，所述小直径段(15)在所述深沟球轴承(I)的端面的轴向设有卡簧槽，所述卡簧槽内设有弾性挡圈(10)，所述深沟球轴承(I)外径与轴承座(11)孔成过盈配合工作副连接。本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构，其中所述I级谐波减速电机(6)与II级谐波減速电机构成两级谐波減速器，两级谐波減速器的总减速比为1:30000。本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构与现有技术不同之处在于本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构设有总减速比为1:30000的两级谐波減速器，本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构能为预切槽机械提供极大的圆弧切削运动动力。它结构简单、体积小，是ー种理想的可安装在预切槽机有限空间为预切槽机提供低速大转矩的动カ源。下面结合附图对本发明的隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构作进ー步说明。
图I隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构侧视图。图2隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构俯视图。图中I-深沟球轴承、2-平键4x19、3-谐波电机座、4_谐波电机8mm转6mm输出轴、5-谐波减速电机支撑架、6- I级谐波减速电机、7-改装谐波减速电机连接法兰盘、8-平键、9- II级谐波减速箱、10-轴用弹性挡圈、11-轴承座、12-小齿轮、13-圆弧运动传动轴、14-平键、15-小直径段。
具体实施例方式本发明在于提供一种可以适应于具有小安装空间(<300X50X50mm3)、低运动速度 O. 2 rad/min)、大负载能力要求(>1000Ν· m)的电控动カ输出结构。可以安装于预切槽
实验模型样机平台上为平台的轮廓切削运动提供动力。或者安装于其他拥有类似要求的机械结构中使用，比较同等体积的其他电机输出结构或者是液压传动输出结构，它在体积、重量以及负载能力方面拥有极大的竞争优势，应用前景广阔。由于预切槽机械模型机的平台结构复杂，其为电机输出结构提供的安装的空间极其有限，故首先要求电机输出结构的尺寸要尽可能小，质量要尽可能轻；其次出于安全性的考虑，平台在弧形轨道上运动时要能够实现自锁；最后是电机输出结构所能提供的转矩要尽可能大。出于对以上实验要求的考虑，涡轮蜗杆传动可以实现自锁，但是往往大转矩的蜗杆电机质量很大，给平台带来的负重太大，常常得不偿失；液压传动的效率高，转矩大，但是同样面临质量相对较大的制约，所以采用双谐波减速器串联使用的方案，利用谐波减速器大传动比、稳定高效低噪声的优势获得体积相对较小，质量相对较轻的微型大转矩输出电机结构。两级谐波减速器的减速比分别为1:100与I: 300，最终获得的减速比为1:30000，如此大减速比的电机基本可以实现自锁，通过实际的实验，在负载150kg左右仍可实现稳、定自锁；电机输出结构的转矩达到了 3762N.m，完全可以满足实验样机的要求；运动速度为O.17rad/min。如图I、图2所示，本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构设有ー个I级谐波减速电机6，I级谐波减速电机6的电机尾部处在谐波减速电机支撑架5的孔内且与谐波减速电机支撑架5成间隙配合工作副连接，电机支撑架5对I级谐波减速电机6起支撑作用。I级谐波减速电机6前端输出轴处在谐波电机8mm转6mm输出轴4的孔内，并通过3x14 GB/T 1096-2003平键8与所述谐波电机8mm转6mm输出轴4连接。由谐波电机8mm转6mm输出轴4处在II级谐波减速箱9输入孔内并通过轴向设置的止动平面与II级谐波減速箱9的输入孔呈工作配合副连接，并利用轴上的铣削平面来传递动力；I级谐波减速电机6通过分布于其端面的定位孔由螺栓螺母与改装谐波减速电机连接法兰盘7连接，改装谐波减速电机连接法兰盘7通过其上的定位孔由螺栓螺母与II级谐波減速箱9连接构成改装的II级谐波减速电机。II级谐波減速箱9固定在谐波电机座3上，II级谐波减速箱9的输出轴经过谐波电机座3上的安装孔处在圆弧运动传动轴13的孔内并与之成过 渡配合工作副，并通过3x14 GB/T 1096-2003平键14与圆弧运动传动轴13连接。圆弧运动传动轴13与小齿轮12内孔通过4x19 GB/T 1096-2003平键2成间隙配合工作副连接，并且圆弧运动传动轴13外部通过螺栓螺母与小齿轮12固接。圆弧运动传动轴13的小直径段15与6002-GB276-94〈l>深沟球轴承I的内径为过盈配合工作副连接。运动传动轴13的小直径段15在6002-GB276-94〈l>深沟球轴承I的端面的轴向设有卡簧槽，卡簧槽内设有弹性挡圈10，用于定位作用。6002-GB276-94〈l>深沟球轴承I外径与轴承座11的孔成过盈配合工作副连接。将改装后的II级谐波减速电机的输出轴即II级谐波減速箱9的输出轴伸入到圆弧运动传动轴13的内孔中，成过渡连接，通过4x18 GB/T 1096-2003 (14)平键14传递动力。最后将有以上结构件装配完成的微型电机转矩输出结构固定在机架上，并使小齿轮12与相应的大齿轮相啮合即可传递转矩。本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构中，I级谐波减速电机6与II级谐波減速电机构成两级谐波減速器，两级谐波減速器的总减速比为1:30000。本发明利用谐波齿轮能传动大传动比、高效、低噪声、稳定的优点，按照平台的运动时间和速度以普通的ノ '系列的电动机作为原动力，采用两级谐波减速获得了极大转矩的负载能力，其本身的体积和质量又相对减少很多，装配检修简单，因此在这种特殊的小空间大负载要求下拥有很大的应用价值，且控制相对于液压控制要容易的多，不存在油路泄漏等问题。本输出结构的装配零件易于加工制造，传动轴、输出轴、轴承座以及电机座等形状都较为简单，可以通过数控车铣的方式获得。本发明隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构通过实际实验测试，微型电机超大转矩输出结构运行稳定，噪声极低，负载可靠。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.ー种隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构，其特征在于所述隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构设有ー个I级谐波减速电机(6)，所述I级谐波减速电机(6)的电机尾部处在谐波减速电机支撑架(5)的孔内且与谐波减速电机支撑架(5)成间隙配合工作副支撑连接，所述I级谐波减速电机(6)前端输出轴处在谐波电机8mm转6mm输出轴(4)的孔内，并通过平键(8)与所述谐波电机8mm转6mm输出轴(4)连接，由所述谐波电机8mm转6mm输出轴(4 )处在II级谐波减速箱(9 )输入孔内并通过轴向设置的止动平面与所述II级谐波減速箱(9)的输入孔呈工作配合副连接，所述I级谐波減速电机(6)与改装谐波减速电机连接法兰盘(7)连接，所述改装谐波减速电机连接法兰盘(7)与II级谐波減速箱(9)连接构成改装的II级谐波减速电机，所述II级谐波減速箱(9)固定在谐波电机座(3)上，所述II级谐波減速箱(9)的输出轴经过所述谐波电机座(3)上的安装孔处在圆弧运动传动轴(13)的孔内并与之成过渡配合工作副，并通过平键(14)与所述圆弧运动传动轴(13)连接，所述圆弧运动传动轴(13)与小齿轮(12)内孔通过平键(2)成间隙配合工作副连接，并且所述圆弧运动传动轴(13)外部通过螺栓螺母与小齿轮(12)固接，所述圆弧运动传动轴(13)的小直径段(15)与深沟球轴承(I)的内径为过盈配合工作副连接，所述小直径段(15)在所述深沟球轴承(I)的端面的轴向设有卡簧槽，所述卡簧槽内设有弾性挡圈(10)，所述深沟球轴承(I)外径与轴承座(11)孔成过盈配合工作副连接。
2.根据权利要求I所述的隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构，其特征在于所述I级谐波减速电机(6)与II级谐波減速电机构成两级谐波減速器，两级谐波减速器的总减速比为1:30000。
全文摘要
一种隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构，设有一个包括8mm转6mm输出轴的Ⅰ级谐波减速电机。由8mm转6mm输出轴处在Ⅱ级谐波减速箱输入孔内，Ⅰ级谐波减速电机与改装法兰盘连接，改装法兰盘与Ⅱ级谐波减速箱连接构成Ⅱ级谐波减速电机。Ⅱ级谐波减速箱的输出轴处在圆弧运动传动轴的孔内并通过平键连接。圆弧运动传动轴与小齿轮内孔通过平键连接，外部还与小齿轮固接。圆弧运动传动轴的前端与深沟球轴承连接。Ⅰ、Ⅱ级谐波减速电机总减速比为1:30000。本隧道施工预切槽试验机的微型电机超大转矩输出结构能为预切槽机械提供极大的圆弧切削运动动力，它结构简单、体积小，是一种理想的可安装在预切槽机有限空间为预切槽机提供低速大转矩的动力源。
文档编号H02K7/116GK102664486SQ20121014373
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者乐贵平, 刘军, 吴剑秋, 李孔明, 王秀英, 王贯明, 罗平, 贺美德, 赵坤, 郝烨江, 靳洪都 申请人:北京交通大学, 北京市市政工程研究院