GB/T 37718-2019 机器人用精密行星摆线减速器

　　ICS 2 1 . 120 J 19

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 37718—2019

　　机器人用精密行星摆线减速器

　　precisionplanetarycycloidalreducersforrobot

　　2019-06-04 发布 2020-01-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 37718—2019

　　GB/T 37718—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国减速机标准化技术委员会(SAC/TC 357)归口 。

　　本标准起草单位：上海纳博特斯克传动设备有限公司、重庆大学机械传动国家重点实验室、江苏省减速机产品质量监督检验中心、江苏泰隆减速机股份有限公司、秦川机床工具集团股份公司、中机生产力促进中心、南京埃斯顿机器人工程有限公司、广州机械科学研究院有限公司、广东产品质量监督检验研究院、江苏济川创新传动机械研究院有限公司、国机智能科技有限公司、珠海格力电器股份有限公司。

　　本标准主要起草人：宋杰、陈兵奎、丁军、周世才、蔡晓麟、李朝阳、周晓菊、屠卫明、陶桂宝、杨刚、刘红旗、杜金华、符远翔、吴清锋、徐磊琛、唐娟、王海霞、陈健、何君、赵盛、段尧。

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　　机器人用精密行星摆线减速器

　　1 范围

　　本标准规定了机器人用精密行星摆线减速器(以下称“减速器”)的术语和定义、原理图、产品分类、型号及安装尺寸、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。

　　本标准适用于机器人用减速器。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 1348 球墨铸铁件

　　GB/T 2828 . 1 计数抽样检验程序 第 1 部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T 2828 . 11 计数抽样检验程序 第 11 部分：小总体声称质量水平的评定程序

　　GB/T 3077 合金结构钢

　　GB/T 13306 标牌

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB/T 18254 高碳铬轴承钢

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　机器人用精密行星摆线减速器 precisionplanetarycycloidalreducersforrobot

　　由渐开线行星齿轮减速机构和摆线针轮减速机构组成的精密传动装置，如图 1 所示。

　　3.2

　　摆线齿轮 cycloidalgear

　　齿廓为准确(或近似)摆线的等距曲线形状的盘形或圆环形齿轮。

　　[GB/T 10107 . 1—2012,定义 2 . 1 . 1 . 1]

　　3.3

　　针轮 pingear

　　一个圆柱形或圆环形齿轮，其轮齿由若干个圆柱销所构成，而且这些圆柱销的轴线均匀分布于同一圆周上并与该齿轮轴线平行，其固定诸圆柱销的机体称为针齿壳。

　　[GB/T 10107 . 1—2012,定义 2 . 1 . 1 . 2]

　　3.4

　　曲轴 crankshaft

　　通过轴承安装在行星架上，带曲柄结构的、将行星齿轮的自转转换为驱动摆线齿轮偏心摆动的轴形零件。

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　　3.5

　　行星架 planetcarrier

　　通过轴承安装在针齿壳上，同时通过曲轴接受摆线齿轮的低速转动并将其输出至外部负载的支架型零件。

　　3.6

　　传动比 transmissionratio

　　输入转速和输出转速之比值。

　　3.7

　　加速度转矩 accelerationtorque

　　减速器工作时(特别是加速减速转动)输出端的最大许用转矩。

　　3.8

　　滞回曲线 hystereticcurve

　　输入端固定，给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载，再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，记录输出端对应的转矩、转角值，绘制完成的封闭的转矩-转角曲线。

　　3.9

　　回差 backlash

　　输入端固定，正反向旋转输出端至额定转矩时，两个方向上 0 转矩时输出端的转角值之差。

　　3 . 10

　　空程 lostmotion

　　输入端固定，由正向改为反向旋转输出端时，输出端在 3%和 -3%额定转矩下的转角值之差。

　　3 . 1 1

　　额定寿命 ratedlife

　　减速器在额定输出转矩和额定输出转速下工作时的寿命，即试验后减速器保持正常运转且回差和空程的增加量小于标称值。

　　3 . 12

　　扭转刚度 torsionalstiffness

　　输入端固定，在输出端施加一个扭转力矩时，1/2 倍和 1 倍的额定输出转矩差值和输出端转角差之比。

　　3 . 13

　　传动误差 transmissionerror

　　输入轴单向旋转时，输出轴的实际转角与理论转角之差。

　　3 . 14

　　许用弯矩载荷 allowablemomentload

　　减速器承受的径向载荷和偏心轴向载荷的力矩矢量和的最大值。

　　3 . 15

　　瞬时加速转矩 momentarymaxallowableaccelerationtorque

　　减速器允许承受的瞬时最大转矩值。

　　4 原理图、产品分类、型号及安装尺寸

　　4 . 1 原理图

　　减速器输出形式可分为壳体固定法兰输出、法兰固定壳体输出两种类型，原理示意图如图 1a)、

　　图 1b)所示。

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　　a)壳体固定法兰输出 b)法兰固定壳体输出

　　说明：

　　1 — 针齿壳;

　　2 — 针齿;

　　3 — 摆线齿轮;

　　4 — 行星架;

　　5 — 曲轴;

　　6 — 太阳轮;

　　7 — 行星齿轮。

　　图 1 原理示意图

　　4 . 2 产品分类

　　减速器分为实心型和中空型两种，实心型又分为圆柱齿轮内置式和圆柱齿轮外置式。

　　4 . 3 产品型号

　　4 . 3 . 1 减速器的型号

　　减速器的型号由识别代号、规格代号、型式代号、传动比、精度代号组成，如图 2 所示。

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　　图 2 产品型号组成示意图

　　示例 1 : × × × ×-320E-171,识别代号待定的输出转矩为 3 136 Nm,传动比 171,精度 1 分的实心型圆柱齿轮内置式机器人用精密行星摆线减速器。

　　示例 2 : × × × ×-100C-36.75-3,识别代号待定的输出转矩为 980 Nm,传动比为 36 . 75,精度 3 分的中空型机器人用精密行星摆线减速器。

　　4 . 3 . 2 识别代号

　　减速器生产企业为产品 自行设定的识别代号。

　　4 . 3 . 3 规格代号

　　减速器的规格代号根据额定输出转矩区分，其对应关系分别见表 1、表 2 和表 3 。

　　表 1 E 系列规格与额定输出转矩对应关系 单位为牛米

　　表 2 N 系列规格与额定输出转矩对应关系 单位为牛米

　　表 3 C 系列规格与额定输出转矩对应关系 单位为牛米

　　4 . 3 . 4 型式代号

　　减速器的型式代号由字母表示：

　　E— 实心型圆柱齿轮内置式外形结构系列减速器;

　　N — 实心型圆柱齿轮外置式外形结构系列减速器; C— 中空型外形结构系列减速器。

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　　4 . 3 . 5 传动比

　　减速器的传动比一般应符合表 4 的规定，也可和用户协商确定。

　　表 4 减速器的传动比

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　　表 4(续)

　　4 . 3 . 6 精度代号

　　精度代号标记应符合表 5 的规定。

　　表 5 精度代号标记方法

　　4 . 4 外形安装尺寸

　　4 . 4 . 1 E 系列外形安装尺寸

　　E 系列外形安装尺寸如图 3 所示，应符合表 6 的规定。

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　　图 3 E 系列外形安装尺寸图

　　表 6 E 系列外形安装尺寸表 单位为毫米

　　4 . 4 . 2 N 系列外形安装尺寸

　　N 系列外形安装尺寸如图 4 所示，应符合表 7 的规定。

　　图 4 N 系列外形安装尺寸图

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　　表 7 N 系列外形安装尺寸表 单位为毫米

　　4 . 4 . 3 C 系列外形安装尺寸

　　C 系列外形安装尺寸如图 5 所示，应符合表 8 的规定。

　　图 5 C 系列外形安装尺寸图

　　表 8 C 系列外形安装尺寸表 单位为毫米

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　　表 8(续) 单位为毫米

　　4 . 4 . 4 输出端和固定端螺栓分布尺寸

　　输出端和固定端螺栓连接端口分布尺寸参见附录 A,也可和用户协商确定。

　　4 . 4 . 5 输入端结构与尺寸

　　输入端结构，为外部齿轮轴同减速器行星齿啮合(型式代号 E、型式代号 N) 或中心齿啮合(型式代号 C),形成的齿轮副。 外部齿轮轴的外形尺寸应由减速器生产企业与用户共同协商定制。

　　5 要求

　　5 . 1 主要零部件

　　减速器的主要零部件包括针齿壳、行星架、行星齿轮、摆线齿轮、曲轴、针齿，性能、热处理质量应符合表 9 的规定，也可采用力学性能相当或较高的其他材料。

　　表 9 主要零部件要求表

　　5 . 2 装配

　　装配完成的减速器应符合以下规定：

　　— 装配前各零部件应清理干净，不得有毛刺、卷边、锈蚀、异物等;

　　— 装配过程中零件不得磕碰、划伤和锈蚀;

　　— 各连接件、紧固件不得有松动现象;

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　　— 各接合面密封处不得有渗漏油现象;

　　— 运转平稳，不得有异常的冲击、振动和声响。

　　5 . 3 减速器的性能参数要求

　　减速器的性能参数应符合表 10、表 11、表 12 的规定。

　　当回差大于表 10、表 11 和表 12 规定时应依据 4 . 3 . 6 在精度代号中予以标示。

　　表 10 E 系列减速器性能参数表

　　表 1 1 N 系列减速器性能参数表

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　　表 12 C系列减速器性能参数表

　　5 . 4 空载运行

　　空载运行时减速器不得出现联结件松动、接合处漏油和产生异常声响等现象。

　　5 . 5 负载运行

　　在额定输出转速下，逐级加载至额定转矩下运行时，减速器不得出现联结件松动、接合处漏油和产生异常声响等现象。

　　5 . 6 加速度转矩负载运行

　　在加速度转矩下，并保持针齿壳温度低于 60 ℃运行时，减速器不得出现联结件松动、接合处漏油和产生异常声响等现象。 减速器的加速、减速许用转矩应符合表 10、表 11、表 12 的规定。

　　5 . 7 超载运行

　　超载试验后，启动时能正常运转，应无异常的振动和噪声。

　　5 . 8 传动效率

　　额定转矩、额定输出转速下，减速器的传动效率应符合表 10、表 11、表 12 的规定。

　　5 . 9 回差和空程

　　通过减速器滞回曲线(如图 6 所示)检验，测量 0 转矩时的回差，及 ±3%额定转矩时的空程值。

　　减速器的回差和空程应符合表 10、表 11、表 12 的要求。

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　　图 6 滞回曲线特性图

　　5 . 10 扭转刚度

　　根据减速器的滞回曲线可得到扭转刚度值，如图 6 所示。 滞回曲线中，负载转矩与相应弹性变形转角的比值，b/a即为扭转刚度。 b=额定转矩/2。

　　扭转刚度值应符合表 10、表 11、表 12 的规定。

　　5 . 1 1 传动误差

　　传动误差应符合表 10、表 11、表 12 的规定。

　　5 . 12 弯矩载荷

　　施加符合表 10、表 11、表 12 的弯矩载荷，运行规定的主轴承额定寿命时间后，减速器主轴承无异常。

　　5 . 13 润滑与密封

　　工作前应按产品说明书的要求密封并加注符合要求的润滑油脂，运转过程中不得出现油脂渗漏现象。

　　5 . 14 外观

　　外观应光滑，无毛刺、划伤、锈蚀和工艺缺陷;壳体与其他部位的接合处应平整。

　　5 . 15 额定寿命

　　额定寿命应不低于 6 000 h。

　　6 试验方法

　　6 . 1 试验装置

　　试验装置分为旋转类试验装置和弯矩载荷试验装置。

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　　6 . 1 . 1 旋转类试验装置

　　试验装置的驱动与加载方式不受限制，性能试验时应能保证加载转矩和转速稳定，运转中能进行加载和卸载;精度试验时，仪器各活动部分或运动部件，运动应平稳、灵活、灵敏，无阻滞现象，并能保证测量精度、法兰安装面平面度、测试系统的同轴度。 被测样品安装前应加注符合说明书要求的润滑油脂，安装时保证被试样品与试验装置同轴，安装好的试验系统应运转灵活。 试验台示意图如图 7 所示。

　　说明：

　　1 — 驱动电机;

　　2 — 转矩转速传感器;

　　3 — 角度传感器;

　　4 — 被测样品;

　　5 — 加载装置。

　　图 7 旋转类试验台示意图

　　6 . 1 . 2 弯矩载荷试验装置

　　试验装置由电机驱动。 负载为梁柱，末端有加载装置。 加载装置运行时能够加载/卸载，载荷稳定。被测样品应按照要求安装。 试验台示意图如图 8 所示。

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　　说明：

　　1 — 电机;

　　2 — 减速器;

　　3 — 横梁;

　　4 — 轴承;

　　5 — 加载器;

　　L — 径向负载的力臂;

　　F — 由加载器提供的径向负载。

　　图 8 弯矩载荷试验台示意图

　　6 . 2 空载试验

　　额定输出转速下正、反向各运转 30 min。

　　6 . 3 负载试验

　　在保证壳体温度不超过 60 ℃ 的运转条件下(首选额定输出转速)，逐级施加 25%、50%、75%和100%的额定负载，前三阶段运转时间为 20 min,100%额定负载运行 2 h。 反向按同样的操作一次。

　　6 . 4 超载试验

　　输出端在 5 s 内逐渐将负载加载至瞬时加速转矩，持续 5 s 后在 5 s 内逐渐卸载，正、反向各运行一次。

　　6 . 5 传动效率

　　6 . 5 . 1 试验条件

　　在负载试验结束后，将减速器冷却至室温(23±5)℃ ,在额定输出转速和额定输出转矩条件下运转。采集试验数据，并进行处理，得到传动效率测量值。

　　6 . 5 . 2 数据采集

　　在额定输出转速和额定输出转矩下，记录各传感器测量的输入端/输出端转矩。 在输出端旋转一周内，均匀地采集至少 5 组数据。

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　　6 . 5 . 3 数据处理

　　传动效率按式(1)求得：

　　…………………………( 1 )

　　式中：

　　η —传动效率;

　　T2 —输出转矩的平均值，单位为牛米(N · m ) ;

　　T1 —输入转矩的平均值，单位为牛米(N · m ) ;

　　i —减速器的理论传动比(见表 4) 。

　　6 . 6 回差、空程、扭转刚度

　　6 . 6 . 1 滞回曲线试验

　　回差、空程、扭转刚度在滞回曲线试验中得出。 固定被试样品外壳及输入端，将输出端与试验系统连接，驱动输出端回转。 测量输出端在正反向额定转矩范围内，转矩和转角值的变化，绘制以转矩载荷为横坐标、扭转角度为纵坐标的滞回曲线。

　　6 . 6 . 2 回差

　　为滞回曲线(图 6)中转矩为 0 时的扭转角之差值。

　　6 . 6 . 3 空程

　　为滞回曲线(图 6) 中 +3%额定转矩时扭转角平均值与 -3%额定转矩时扭转角平均值之差值。

　　6 . 6 . 4 扭转刚度

　　为滞回曲线(图 6)中b/a之比值。 b=额定转矩/2,a=从额定转矩/2 到额定转矩的扭转角增量。

　　6 . 7 传动误差

　　被试样品外壳固定。 驱动被试样品在输出转速 ≤5 r/ min 和空载下正转或反转。 待输入端转速稳定(转速波动 ≤1 r/min)后，开始采集角度传感器信号，同步记录输入、输出端转角值，在输出端转动 一周范围内，计算减速器每一采样时刻的传动误差，同时，以输出端转角为横坐标，以传动误差值为纵坐标，绘制传动误差曲线(图 9) 。在输出端转动一周的范围中，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之差的绝对值，即为传动误差，如式(2)所示。

　　…………………………( 2 )

　　式中：

　　θer —传动误差，单位为秒(″) ;

　　θin —输入端转角，单位为度(°) ;

　　i —减速器的理论传动比(见表 4) ;

　　θout —输出角，单位为度(°) 。

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　　图 9 传动误差曲线示意图

　　6 . 8 额定寿命

　　寿命试验装置同 6 . 1 . 1,其试验步骤如下：

　　— 加载运行前，应检查减速器的安装是否正确和是否按照要求加注了润滑油脂;试运行时减速器应运行平稳，不得出现接合处漏油、气孔溢油、产生异常声响等现象。

　　— 加载加速、减速允许转矩试运行，从 0 开始逐渐提高转速，调整减速器转速的同时，测量减速器针齿壳的温度，使其不大于 60 ℃ 。此时的转速即为输出转速。

　　— 在上述试验条件(加速、减速许用转矩，调整得出的最终输出转速)下稳定运行，保持无异常状态运行至该条件下试验时间(犔犜)时停止。 减速器实际寿命(犔犜)，根据使用条件通过式(3) 计算得出。 允许寿命试验时间为累计时间。

　　— 测量减速器的回差/空程，判断其增加量是否小于标称值。

　　10

　　犔犜=犔犜0 × × ( ) 3 …………………………( 3 )

　　式中：

　　犔犜 —试验时间，单位为小时(h) ;

　　犔犜0 —减速器额定寿命，单位为小时(h),本标准减速器的此值设定为 6 000 h ;

　　犜 —试验时实际输出转矩，单位为牛米(N · m ) ;

　　狀 —试验时实际输出转速，单位为转每分(r/min) ;

　　犜0 —额定输出转矩，单位为牛米(N · m ) ;

　　狀0 —额定输出转速，单位为转每分(r/min) 。

　　其中，犜0、狀0 详见表 10、表 11、表 12 。

　　6 . 9 许用弯矩载荷试验

　　通过检查弯矩载荷试验下减速器主轴承使用寿命是否满足要求，来判定减速器的许用弯矩载荷是否符合性能参数表要求。

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　　其试验装置应符合 6 . 1 . 2 规定设置，试验步骤如下：

　　— 加载运行前，应检查减速器的安装是否正确和是否按照要求添加了使用的润滑油脂;试运行时减速器应运行平稳，不得出现接合处漏油、气孔溢油、产生异常声响等现象。

　　— 通过调节 F 的大小，将弯矩载荷设定为 2M0 。加载 2M0 。试运行，从 0 开始逐渐提高转速，调整减速器转速的同时，测量减速器针齿壳的温度，使其不大于 60 ℃ 。此时的转速为输出转速。

　　— 在上述试验条件下(2M0 载荷，调整得出的最终输出转速)稳定运行，保持无异常状态。 运行至该条件下主轴承试验时间(LM)后停止。 减速器主轴承试验时间(LM)，根据使用条件式(4) 计算得出。

　　— 检查减速器主轴承有无异常与损坏，判断此减速器是否满足许用弯矩载荷的要求。

　　LM=LM …………………………( 4 )

　　式中：

　　LM — 主轴承试验时间，单位为小时(h) ;

　　LM0 — 主轴承额定寿命，单位为小时(h),本标准减速器的此值设定为 12 000 h ;

　　n0 —额定输出转速，单位为转每分(r/min) ;

　　n —试验时实际输出转速，单位为转每分(r/min) ;

　　M0 —许用弯矩载荷，单位为牛米(N · m ) ;

　　ε —弯矩载荷之比的指数，根据主轴承类型确定，球轴承时为 3,滚子轴承时为 10/3。

　　M0、n0 详见表 10、表 11、表 12 。

　　6 . 10 外观试验

　　目测。

　　7 检验规则

　　7 . 1 总则

　　减速器应进行出厂检验和型式检验。

　　7 . 2 出厂检验

　　每台减速器应经过出厂检验。 检验项目包括：

　　— 外观质量;

　　— 回差;

　　— 空程;

　　— 扭转刚度;

　　— 传动误差。

　　7 . 3 型式检验

　　7 . 3 . 1 检验范围

　　凡属下列情况之一时，均应进行型式检验：

　　— 新产品试制定型鉴定;

　　— 产品在设计、工艺、材料等方面有较大改变，足以影响产品性能时;

　　— 有关部门提出检验要求时，抽样方法依据 GB/T 2828 . 1 或 GB/T 2828 . 11 进行。

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　　7 . 3 . 2 检验项目

　　试验项目除出厂检验项目外，还包括：

　　— 空载、负载和超载能力;

　　— 加速、减速许用转矩;

　　— 传动效率;

　　— 寿命;

　　— 许用弯矩载荷。

　　8 标志、包装、运输和贮存

　　8 . 1 标志

　　减速器应在易识别的位置设置产品标识，其要求应符合 GB/T 13306 的规定，标识内容应包括：

　　— 产品名称和型号;

　　— 传动比;

　　— 制造商;

　　— 出厂日期或批号;

　　— 出厂编号。

　　8 . 2 包装

　　减速器应作防锈和防物理破坏处理。

　　减速器包装应符合 GB/T 191 及 GB/T 13384 的规定或客户的要求。 还应附带下列资料：

　　— 产品合格证;

　　— 装箱单;

　　— 使用说明书;

　　— 客户要求的其他文件。

　　8 . 3 运输和贮存

　　8 . 3 . 1 运输

　　不应让减速器受到强烈冲击，振动。 应有防雨雪侵害措施。

　　8 . 3 . 2 贮存

　　贮存场所应满足以下条件：

　　— 环境温度在- 10 ℃ ~40 ℃ ;

　　— 温度可控;

　　— 湿度在 85%以下无结露;

　　— 无雨、雪侵害;

　　— 无易燃性、挥发性、腐蚀性气体或尘埃;

　　— 振动较少。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　各系列减速器输出端和固定端螺栓连接端口尺寸

　　A.1 型式代号 E 系列

　　型式代号 E 系列的端口尺寸图和螺栓连接端口尺寸见图 A. 1 和表 A. 1 。

　　图 A.1 型式代号 E 系列的端口尺寸图

　　表 A.1 型式代号 E 系列螺栓连接端口尺寸 单位为毫米

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　　A.2 型式代号 N 系列

　　型式代号 N 系列的端口尺寸图和螺栓连接端口尺寸见图 A. 2 和表 A. 2 。

　　图 A.2 型式代号 N 系列的端口尺寸图

　　表 A.2 型式代号 N 系列螺栓连接端口尺寸 单位为毫米

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　　A.3 型式代号 C 系列

　　型式代号 C 系列的端口尺寸图和螺栓连接端口尺寸见图 A. 3 和表 A. 3 。

　　图 A.3 型式代号 C 系列的端口尺寸图

　　表 A.3 型式代号 C 系列螺栓连接端口尺寸 单位为毫米