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微型行星齒輪傳動如何進行設計

發布日期:2016-06-07 點擊數:

 微型行星齒輪傳動如何進行設計?對于該種類型的齒輪傳動設計需要有一定的技術,今天,小編就跟各位設計者詳細介紹下微型行星齒輪傳動設計方面的知識。

K系列斜齒輪

K系列斜齒輪減速機

 

微型行星齒輪傳動設計方法

 

微機械是一門節能、低損耗和技術密集型的高新技術,它已成為人們在微米(μm)范圍內認識和改造普通機械傳動的一種新型工具。由于微機械具有微小外形或其操作度極小的特點,所以,微機械現已被列入“使今后十年工業科技大改觀的十大關鍵技術”之首,現受到工業發達國家科技界、產業和政府部門的廣泛重視,且已投入了較大的人力和物力進行開發。

 

早在20世紀70年代,隨著集成電路的刻蝕技術的發展,在一片很小的硅片上制造出了新型的微機械,如各種微傳感器等。此后,在一些工業發達的國家又相繼制造出了微電動機和各種微機構,如微型齒輪、微型蝸輪和微型彈簧以及微型連桿機構、滑塊機構和齒輪機構等。目前科學家們正在研究簡單通用的機器人?傊,微機械是當今生產力民展的必然產物。國內外具有遠見卓識的科學家現已意識到微機將在國民經濟、現代國防和科學技術等許多方面有著誘人的廣闊應用前景,不少的工業發達國家都很重視其研究和開發工作。眾所周知,機器通常是由原動機、工作機和傳動機構三部分組成的。而微型機器的組成也應是如此。由此可知,實現微型機器的重要課題在于如何使電動機(原動機之一)和動力傳遞機構等部件更加微小化。換言之,微型電動機和微型齒輪機構的出現為實現微型機器奠定了重要的基礎。 

 

眾所周知,機器通常是由原動機、工作機和傳動機構三部分組成的。而微型機器的組成也應是如此。由此可知,實現微型機器的重要課題在于如何使電動機(原動機之一)和動力傳遞機構等部件更加微小化。換言之,微型電動機和微型齒輪機構的出現為實現微型機器奠定了重要的基礎。

 

目前已獲得了日益廣泛使用的行星齒輪傳動機構均被作為動力傳遞機構之一。該行星齒輪傳動機構使用了多個行星輪來進行功率分流,從而有效地提高了其承載能力;同時還具有良好的同軸性。過去人們一直認為行星齒輪機構是一種結構緊湊、質量小、體積小,且能傳遞較大扭矩的傳動機構。當然,這是將它與普通的齒輪傳動機構相比較而言的。然而,當今如何使星齒輪傳動微型化確是一個尚未掌握的新技術領域,即微型行星齒輪減速器的研制和生產在我國目前尚屬空白。近年來,隨著微細加工技術的出現和發展,而產生了微型齒輪減速器的技術背景。 

 

隨著工業生產的發展,機器人已獲得了日益廣泛的使用。然而,對于機器人的結構而言,手臂越長則其慣性負荷就越大。若使用結構緊湊的微型行星齒輪減速器后,可以減輕其慣性負荷,即可選用與微型行星齒輪減速器相匹配的微電動機便可以高效率地驅動其手臂。因此,可以看作為轉矩放大器的行星齒輪減速器,既可以彌補電動機功率的不足,同時又可以減速手臂的慣性負荷?梢,使用結構緊湊和具有較大傳動比的行星齒輪減速器,將會為實現性能優良的機器人做出重大的貢獻。行星齒輪減速器的這個功用不僅限于機器人,對于需要使用結構緊湊和較大傳動比的大多數的伺服機構來說,微型行星齒輪減速器也同樣地直到了上述的作用。 

 

總之,由于微型行星齒輪減速器具有結構緊湊、體積小、質量小、承載能力大和同軸性好等許多優點,它可以廣泛地應用于航空航天、兵器、石油化工、紡織、輕工食品、精密機械、醫療器械、儀器儀表、機器人和工業機械手以及高級電動玩具等各個領域和部門。特別適用于各種伺服控制系統中。人們完全可以預料該微型行星齒輪減速器在現代的軍用和民用工業中具有極廣闊的應用前景。 

 

一、微型行星齒輪減速器結構 

微型行星齒輪傳動通常有2Z-X型、Z-X-V型和3Z型三種傳動類型。原則上,它們都可以用來制作微型行星齒輪減速器。但是,由于選取不同的傳動類型而制作出來的微型行星齒輪減速器,其傳動性能和功用就不完全一樣。作者從參考文獻28中較早地發現:選取3Z(Ⅱ)型—具有單齒圈行星輪的3Z型行星齒輪傳動作為微型行星齒輪減速器確是一種選。人們稱該傳動型式為奇異型行星齒輪傳動。仔細地分析一下,3Z(Ⅱ)型行星傳動具有許多獨特的優點:轉臂x不承受外載荷,故轉臂x 不是基本構件,因而又稱轉臂x 為行星架容易。其傳動比范圍大。因此,人們稱3Z(Ⅱ)型行星齒輪傳動是一種結構緊湊和減速比大的奇異行星齒輪傳動。 

 

為了盡量使行星齒輪減速器微型化,就需要很小直徑的齒輪。因齒輪的分度圓直徑為d=mz。因此,需要縮小齒輪的模數m,減少齒輪的齒數z。表3-7列出該微型行星減速器所使用齒輪的數據。各齒輪的模數均為m=0.08mm。它們均是漸開線齒形的變位的圓柱直齒輪。各輪的齒數為za=15,zb=36,ze=39,zc=11。其中,行星輪直徑小,其頂圓直徑約為dac=1.074mm。

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