伺服轴 · 90°转向传动

齿轮箱(如适用)

伺服电机沿负载轴线装不下时,可在电机与负载之间加一台直角减速机,把转向折转90°。选型顺序是:输出端怎么接负载,减速比和运动周期,最后是电机连接法兰与联轴器。

伺服电机横向布置、经锥齿轮或准双曲面齿轮转向90°驱动负载的直角减速机,从输出接法、运动周期到电机接口逐步选型;同轴行星减速机、工业斜齿轮箱和风电偏航减速机另有专页。

齿轮箱(如适用)应用场景

伺服轴上的可选件:需要转向或降速时才加

产品作用

伺服轴的齿轮箱属于按需配置的部件:负载转速、扭矩与伺服电机能匹配时可以直连;需要降速增扭,或者电机只能横向布置时,就在电机与负载之间加一台减速机。本页讲其中的直角型,即电机轴与输出轴成90°的伺服减速机。Nidec Graessner 在 DynaGear 样本中给出了带集成制动器、驱动齿轮齿条的直角减速机配置[4];WITTENSTEIN 把 HG+ 的轴向短、直角布置作为让机器结构更紧凑的手段[2]。

工作原理

直角减速机用一对锥齿轮或准双曲面齿轮把转向折转90°,同时完成一级减速。Nidec Graessner DynaGear Version D 是单级准双曲面直角减速机,减速比 3:1–15:1,各速比外形尺寸相同,伺服电机经连接法兰(lantern)和联轴器装到输入端[3]。Neugart WPLFE 在锥齿轮直角级之外再配行星齿轮级,一级速比 3–10,两级速比 9–100[1]。WITTENSTEIN HG+ 为准双曲面齿轮、空心轴输出,可单侧或双侧出轴,输出端用圆锥滚子轴承承受轴向和径向力[2]。

看懂样本选项要认识的四个部件

直角减速机整体订货,下面四个部件对应样本里的结构选项和尺寸表,也是安装时要和电机、负载对上的地方。

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部件作用材料与配置
齿轮(锥齿轮/准双曲面齿轮,部分型号另有行星级)直角级齿轮完成90°转向和第一级减速;DynaGear D 和 HG+ 为准双曲面齿轮[2][3],WPLFE 为锥齿轮直角级加行星级[1]。钢号与热处理按厂家规格书。
壳体封闭齿轮和润滑剂,并在多个面上提供安装螺孔;DynaGear D 的尺寸图在壳体五个面上标出安装面和螺孔规格(如 D90 为 M10)[5]。随型号;DynaGear D 外表为 RAL 9005 黑色哑光底漆[4],HG+ 另有耐腐蚀型可选[2]。
输入端连接与输出轴输入端经连接法兰和联轴器接伺服电机,输出端以实心轴、空心轴或法兰接负载;DynaGear D 的输出实心轴径 16–70 mm,空心轴孔径 16–70 mm,按 D37–D190 分档[5]。DynaGear D 实心轴公差 k6、空心轴孔公差 H7[5];材质按厂家规格。
轴承支承齿轮轴并承受输出端的径向力、轴向力和倾覆力矩;HG+ 输出侧为圆锥滚子轴承[2],WPLFE 采用低摩擦深沟球轴承[1]。滚动轴承,钢种随轴承标准。

规格越大扭矩越高:十项数据随尺寸档位变

各家按尺寸规格和减速比分档给值,下表写的是具体型号的数值和条件。比较两家时,把同一口径放在一起看:额定扭矩对额定扭矩,最高输入转速对最高输入转速。

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参数资料与范围选型含义
额定扭矩(输出端)DynaGear D 额定扭矩 T2N:i=3–10 时 D37 为 22 N·m、D90 为 140 N·m、D190 为 1440 N·m;i=12、15 时对应 15、95、1020 N·m[4]。WPLFE 连续扭矩 T2D:064 一级 6–15 N·m,110 两级 80–220 N·m[1]。HG+ 最大扭矩 T2α 20–768 N·m[2]。用运动周期的平均扭矩对照额定值,加速段峰值对照最大加速扭矩,急停对照急停扭矩;DynaGear D 的急停扭矩在寿命内最多允许1000次[4]。
减速比DynaGear D:3、4、5、6、8、10、12、15[4]。WPLFE:一级 3、4、5、7、8、10,两级 9–100[1]。HG+:3–100[2]。由电机转速与负载所需转速之比,以及负载惯量折算到电机侧的大小一起定;速比档位影响额定扭矩和效率,DynaGear D 的 i=12、15 额定扭矩低于 i=3–10[4]。
回程间隙(单位:arcmin,弧分)DynaGear D 标准回程间隙:D37–D75 <5 arcmin,D90–D190 <4 arcmin;减小间隙型 D75 起 <3 或 <2 arcmin,测量条件为输出端 2% 负载或最大 10 N·m[4]。WPLFE:064 为 <16–<18,090 为 <13–<15,110 为 <11–<13 arcmin[1]。HG+:≤4 arcmin[2]。厂家样本以弧分标注,1°=60 arcmin;定位轴按允许的输出端角度误差选标准型或减小间隙型,并写明测量负载。
效率DynaGear D 满载效率:i=3–10 >96%,i=12、15 >93%[4]。WPLFE:93–94%[1]。效率随速比和负载变化,按样本给出的条件(如满载)比较;长时间连续运行的轴还要结合温升看。
输入转速DynaGear D 最高输入转速 n1max:D37–D75 为 8000 r/min,D190 为 4500 r/min;额定输入转速 n1N 明显更低,如 D90 在 i=3/4/5 时为 1500 r/min、i=12/15 时为 2800 r/min[4]。WPLFE 最高机械输入转速 064/090/110 为 13000/7000/6500 r/min,064 一级连续输入转速 4500 r/min[1]。HG+ 最高 7500 r/min[2]。峰值转速对照最高输入转速,平均转速对照额定(连续)输入转速;伺服电机长时间高速运行时,后者往往先成为限制。
工作温度DynaGear D:–10 至 +90 °C[4]。WPLFE:–25 至 +90 °C[1]。按设备内部的环境温度和减速机自身温升选定;低温或高温环境连同润滑剂一起选定。
防护等级DynaGear D:IP64[4]。WPLFE:IP54[1]。HG+ 另有耐腐蚀型和食品级润滑选项,选用后额定性能会下调,具体数据由厂家按需提供[2]。按冲洗、粉尘和油雾情况选定,食品与包装设备同时考虑润滑剂等级。
壳体材料与表面按使用环境选定表面处理;DynaGear D 标准为 RAL 9005 黑色哑光底漆[4],WPLFE 可选标准表面或喷漆表面[1],HG+ 有耐腐蚀型[2]。潮湿、清洗或腐蚀环境优先看厂家的耐腐蚀版本,壳体材质以规格书为准。
重量DynaGear D 约 1.9 kg(D37)、9.5 kg(D90)至 60 kg(D190)[4]。WPLFE:064 为 1.8–2.1 kg,090 为 4.5–5.2 kg,110 为 10.4–12.5 kg[1]。减速机随移动轴一起运动时,重量计入该轴负载;吊装和支架设计按所选规格的重量。
输出形式与安装位置DynaGear D:实心轴(1L、3L、13L)、空心轴(1LSV、3LSV)、机器人法兰加空心轴(1RFH、3RFH,按 EN ISO 9409-1),安装位置不限[4][5]。WPLFE:法兰输出轴,按 ISO 9409-1[1]。HG+:空心轴接口,可双侧输出[2]。先按负载侧的连接方式选输出形式,再确认安装方位是否需要特殊润滑。

负载怎么接,决定买哪种输出

同一个尺寸规格,输出端可以做成实心轴、空心轴或法兰,外形和负载侧零件都不一样。先拿到负载侧的轴或法兰图,再从下表里挑输出形式。

输出端还要承受皮带轮、齿轮或悬臂负载带来的力。WPLFE 064/090/110 的最大径向力为 900/2200/3800 N,最大轴向力为 1200/3300/5200 N,最大倾覆力矩为 20/73/173 N·m[1];DynaGear D 的径向力按输出轴中点、输出转速 400 r/min 给出,D90 为 7200 N[4]。

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输出形式型号与代号要对上的尺寸
实心轴(单侧或双侧)DynaGear D:1L、3L、13L轴径 d2(k6)D37 为 16 mm、D190 为 70 mm,轴端中心孔按 DIN 332 D 型[5]
空心轴DynaGear D:1LSV、3LSV;HG+ 单侧或双侧空心轴DynaGear 孔径 dw(H7)16–70 mm,可加长轴伸配 Stüwe HSD 等收缩盘[5];HG+ 收缩盘作为配件供应[2]
机器人法兰加空心轴DynaGear D:1RFH、3RFH按 EN ISO 9409-1,D55 法兰节圆 40 mm,D190 为 125 mm[5]
法兰输出轴Neugart WPLFE按 ISO 9409-1;064/090/110 法兰直径 86/118/145 mm,螺孔节圆 31.5/50/63 mm,带定位销孔[1]

按运动周期核对:DynaGear D90 的一组数

伺服轴频繁加减速,减速机要同时看平均工况和峰值。以 DynaGear D90 为例,样本把扭矩和转速各分成几档,每档对应的使用条件不同[4]。

i=3/4/5 时,这台减速机的最高输入转速是额定输入转速的四倍多。选型时可把运动周期拆成加速、匀速、减速和停顿几段,算出平均扭矩、平均转速和峰值,再逐项对照下表;Graessner 给出的寿命 >30 000 h 以 S5 负载谱为设计基础[4]。

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项目i=3–10i=12、15使用条件
额定扭矩 T2N140 N·m95 N·m寿命计算的基准
最大加速扭矩 T2B210 N·m143 N·m每小时最多1000个周期,超出时按样本折减系数
急停扭矩 T2Not280 N·m190 N·m寿命内最多1000次
额定输入转速 n1N1500 r/min(i=3/4/5),2200 r/min(i=6/8/10)2800 r/min平均转速对照此值
最高输入转速 n1max7000 r/min7000 r/min峰值转速对照此值
扭转刚度 Ct2110.5 N·m/arcmin10.5 N·m/arcmin额定扭矩下

电机连接法兰、联轴器和订货资料

伺服电机通过连接法兰和联轴器装到减速机输入端。DynaGear D90 列出 V1–V10 十种输入组合,电机轴径 14–32 mm,止口直径 80–130 mm[5];联轴器刚度会影响整个系统的扭振特性,Graessner 把它作为调节手段[3]。DynaGear D90 在 i=10 时折算到输入端的转动惯量为 3.67 kg·cm²(含联轴器)[4],计算电机侧惯量匹配时要加上这一项。

WITTENSTEIN HG+ 输入端采用金属波纹管联轴器,用于补偿长度变化、保护电机轴承[2]。Neugart 通过 Tec Data Finder 按所选电机的法兰生成 WPLFE 的配置数据和 CAD 模型,并提供中文版电机安装说明书[1]。

询价时随附:电机型号及法兰、止口、轴径和轴长图;负载侧的轴或法兰图;运动周期(转速、扭矩、加速度、每小时周期数、急停情况);输出端径向力、轴向力和安装方位;回程间隙要求及测量负载。订货前请供货方给出:所选电机与减速机组合的外形图,按运动周期的选型计算,对应规格的输出端许用载荷,以及安装、润滑和紧固扭矩说明。

关联的应用系统与部件

以下入口来自产品关系,用于继续查阅;具体机型的装配和兼容性仍需对应型号资料。

应用系统

关联部件

资料来源与适用范围

核对日期:2026-10-17。页面数值来自 Neugart、WITTENSTEIN 和 Nidec Graessner 的产品页与样本,均对应具体型号和规格;其他品牌的同类产品按各自样本另行对照。

  1. Neugart — WPLFE 经济型直角减速机(中文产品页)读取结构特点和 064/090/110 技术数据表:速比、效率、温度、IP、回程间隙、刚度、重量、输出载荷、扭矩、输入转速、法兰尺寸、表面与润滑选项;用于原理、部件、参数表、输出端一节和电机接口一节。
  2. WITTENSTEIN — HG+ 准双曲面减速机读取 HG+ 的速比 3–100、最大扭矩 20–768 N·m、回程间隙 ≤4 arcmin、最高输入转速 7500 r/min、空心轴与双侧输出、圆锥滚子轴承、金属波纹管联轴器、收缩盘配件和耐腐蚀型选项。
  3. Nidec Graessner — DynaGear Version D 单级伺服直角减速机读取产品要点:单级准双曲面、速比 3:1–15:1、9 个规格 D37–D190、电机经连接法兰和联轴器安装、联轴器刚度调节扭振、终身润滑和输出形式清单。
  4. Nidec Graessner — DynaGear Version D 性能表(样本第6–7页,PDF)读取各规格各速比的额定、最大加速和急停扭矩,额定与最高输入转速,回程间隙及测量条件,扭转刚度,输出载荷,效率,重量,寿命、温度、IP64、涂装和转动惯量表;用于参数表和运动周期一节。
  5. Nidec Graessner — DynaGear Version D 尺寸与结构形式(样本第8–11页,PDF)读取输入端连接法兰变体 V1–V10 的电机轴径和止口尺寸、实心轴与空心轴尺寸及公差、收缩盘轴伸、EN ISO 9409-1 机器人法兰尺寸;用于部件表、输出端表格和电机接口一节。

齿轮箱(如适用)相关厂家

比较厂家官网列出的产品系列,在本页查看资料、准备采购需求。

0 家 · 产品来源可查

采购需求由 CNFX 接收处理。厂家认领标识与产品资料来源分别展示;具体型号、供货及交期以双方确认为准。

常见问题

直角减速机和直角行星减速机是一回事吗?

两者都把转向折转90°,内部结构不同。Neugart WPLFE 是锥齿轮直角级加行星级的直角行星减速机,两级速比可到100(来源1);Nidec Graessner DynaGear Version D 是单级准双曲面直角减速机,速比 3–15(来源3)。询价时写明齿轮类型和级数。

空心轴输出怎么和负载轴连接?

常见做法是用收缩盘(胀紧盘)把空心轴锁紧在负载轴上。DynaGear D 的空心轴孔按 H7 加工,可加长轴伸配 Stüwe HSD 等收缩盘,并可随货供应(来源5);WITTENSTEIN HG+ 的收缩盘作为配件提供(来源2)。负载轴的直径公差按所选收缩盘的要求加工。

样本上的回程间隙是弧分,图纸要求是度,怎么换算?

1°等于60弧分(arcmin),例如 4 arcmin 约为 0.067°。DynaGear D 的标准回程间隙在输出端以 2% 负载或最大 10 N·m 测得(来源4),验收时按相同负载测量才可比较。

直角减速机可以竖着装或倒着装吗?

Graessner 的 DynaGear D 样本写明安装位置不限,采用终身润滑(来源3、来源4)。其他型号按厂家安装说明书确认安装方位和润滑要求,订货时写明实际方位。

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