微型行星齒輪傳動(dòng)如何進(jìn)行設(shè)計(jì)
微型行星齒輪傳動(dòng)如何進(jìn)行設(shè)計(jì)?對(duì)于該種類(lèi)型的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)需要有一定的技術(shù),今天,小編就跟各位設(shè)計(jì)者詳細(xì)介紹下微型行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。
K系列斜齒輪減速機(jī)
微型行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法
微機(jī)械是一門(mén)節(jié)能、低損耗和技術(shù)密集型的高新技術(shù),它已成為人們?cè)谖⒚祝?mu;m)范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造普通機(jī)械傳動(dòng)的一種新型工具。由于微機(jī)械具有微小外形或其操作度極小的特點(diǎn),所以,微機(jī)械現(xiàn)已被列入“使今后十年工業(yè)科技大改觀的十大關(guān)鍵技術(shù)”之首,現(xiàn)受到工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家科技界、產(chǎn)業(yè)和政府部門(mén)的廣泛重視,且已投入了較大的人力和物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
早在20世紀(jì)70年代,隨著集成電路的刻蝕技術(shù)的發(fā)展,在一片很小的硅片上制造出了新型的微機(jī)械,如各種微傳感器等。此后,在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家又相繼制造出了微電動(dòng)機(jī)和各種微機(jī)構(gòu),如微型齒輪、微型蝸輪和微型彈簧以及微型連桿機(jī)構(gòu)、滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)等。目前科學(xué)家們正在研究簡(jiǎn)單通用的機(jī)器人??傊C(jī)械是當(dāng)今生產(chǎn)力民展的必然產(chǎn)物。國(guó)內(nèi)外具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的科學(xué)家現(xiàn)已意識(shí)到微機(jī)將在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代國(guó)防和科學(xué)技術(shù)等許多方面有著誘人的廣闊應(yīng)用前景,不少的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視其研究和開(kāi)發(fā)工作。眾所周知,機(jī)器通常是由原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成的。而微型機(jī)器的組成也應(yīng)是如此。由此可知,實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器的重要課題在于如何使電動(dòng)機(jī)(原動(dòng)機(jī)之一)和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)等部件更加微小化。換言之,微型電動(dòng)機(jī)和微型齒輪機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器奠定了重要的基礎(chǔ)。
眾所周知,機(jī)器通常是由原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成的。而微型機(jī)器的組成也應(yīng)是如此。由此可知,實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器的重要課題在于如何使電動(dòng)機(jī)(原動(dòng)機(jī)之一)和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)等部件更加微小化。換言之,微型電動(dòng)機(jī)和微型齒輪機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器奠定了重要的基礎(chǔ)。
目前已獲得了日益廣泛使用的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均被作為動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)之一。該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用了多個(gè)行星輪來(lái)進(jìn)行功率分流,從而有效地提高了其承載能力;同時(shí)還具有良好的同軸性。過(guò)去人們一直認(rèn)為行星齒輪機(jī)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小,且能傳遞較大扭矩的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)然,這是將它與普通的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比較而言的。然而,當(dāng)今如何使星齒輪傳動(dòng)微型化確是一個(gè)尚未掌握的新技術(shù)領(lǐng)域,即微型行星齒輪減速器的研制和生產(chǎn)在我國(guó)目前尚屬空白。近年來(lái),隨著微細(xì)加工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,而產(chǎn)生了微型齒輪減速器的技術(shù)背景。
隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,機(jī)器人已獲得了日益廣泛的使用。然而,對(duì)于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)而言,手臂越長(zhǎng)則其慣性負(fù)荷就越大。若使用結(jié)構(gòu)緊湊的微型行星齒輪減速器后,可以減輕其慣性負(fù)荷,即可選用與微型行星齒輪減速器相匹配的微電動(dòng)機(jī)便可以高效率地驅(qū)動(dòng)其手臂。因此,可以看作為轉(zhuǎn)矩放大器的行星齒輪減速器,既可以彌補(bǔ)電動(dòng)機(jī)功率的不足,同時(shí)又可以減速手臂的慣性負(fù)荷??梢?jiàn),使用結(jié)構(gòu)緊湊和具有較大傳動(dòng)比的行星齒輪減速器,將會(huì)為實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的機(jī)器人做出重大的貢獻(xiàn)。行星齒輪減速器的這個(gè)功用不僅限于機(jī)器人,對(duì)于需要使用結(jié)構(gòu)緊湊和較大傳動(dòng)比的大多數(shù)的伺服機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō),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(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力大和同軸性好等許多優(yōu)點(diǎn),它可以廣泛地應(yīng)用于航空航天、兵器、石油化工、紡織、輕工食品、精密機(jī)械、醫(yī)療器械、儀器儀表、機(jī)器人和工業(yè)機(jī)械手以及高級(jí)電動(dòng)玩具等各個(gè)領(lǐng)域和部門(mén)。特別適用于各種伺服控制系統(tǒng)中。人們完全可以預(yù)料該微型行星齒輪減速器在現(xiàn)代的軍用和民用工業(yè)中具有極廣闊的應(yīng)用前景。
一、微型行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)
微型行星齒輪傳動(dòng)通常有2Z-X型、Z-X-V型和3Z型三種傳動(dòng)類(lèi)型。原則上,它們都可以用來(lái)制作微型行星齒輪減速器。但是,由于選取不同的傳動(dòng)類(lèi)型而制作出來(lái)的微型行星齒輪減速器,其傳動(dòng)性能和功用就不完全一樣。作者從參考文獻(xiàn)28中較早地發(fā)現(xiàn):選取3Z(Ⅱ)型—具有單齒圈行星輪的3Z型行星齒輪傳動(dòng)作為微型行星齒輪減速器確是一種選。人們稱(chēng)該傳動(dòng)型式為奇異型行星齒輪傳動(dòng)。仔細(xì)地分析一下,3Z(Ⅱ)型行星傳動(dòng)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)臂x不承受外載荷,故轉(zhuǎn)臂x 不是基本構(gòu)件,因而又稱(chēng)轉(zhuǎn)臂x 為行星架容易。其傳動(dòng)比范圍大。因此,人們稱(chēng)3Z(Ⅱ)型行星齒輪傳動(dòng)是一種結(jié)構(gòu)緊湊和減速比大的奇異行星齒輪傳動(dòng)。
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(shù)m,減少齒輪的齒數(shù)z。表3-7列出該微型行星減速器所使用齒輪的數(shù)據(jù)。各齒輪的模數(shù)均為m=0.08mm。它們均是漸開(kāi)線齒形的變位的圓柱直齒輪。各輪的齒數(shù)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。