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什么是多級(jí)減速機(jī)?何時(shí)使用?

發(fā)布時(shí)間:2021-12-13 10:57:14

  減速機(jī)通常用于運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中,以改變從電機(jī)到從動(dòng)部件的輸出速度和扭矩。通過使用齒數(shù)較少的較小齒輪(通常稱為小齒輪)驅(qū)動(dòng)齒數(shù)較多的較大齒輪,傳遞給負(fù)載的扭矩增加,而負(fù)載的轉(zhuǎn)速降低。
  在使用正齒輪、斜齒輪或傘齒輪的減速機(jī)中,齒輪比(扭矩倍增和減速量)只是從動(dòng)(較大)齒輪上的齒數(shù)與主動(dòng)(較小或小齒輪)齒輪上的齒數(shù)之比。
  理論上,任何傳動(dòng)比都可以通過調(diào)整主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪上的齒數(shù)來獲得,但在實(shí)際操作中,高傳動(dòng)比會(huì)帶來設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),例如需要非常小的小齒輪(主動(dòng)齒輪)、輪齒上的高應(yīng)力以及有限的扭矩傳輸能力。幸運(yùn)的是,對(duì)于機(jī)器設(shè)計(jì)師來說,這些挑戰(zhàn)可以通過多級(jí)減速機(jī)輕松解決。
  單級(jí)行星減速機(jī)的傳動(dòng)比計(jì)算取決于哪些齒輪是從動(dòng)、靜止和輸出部件。在大多數(shù)用于運(yùn)動(dòng)控制的行星減速機(jī)中,太陽是從動(dòng)齒輪,齒圈是靜止的,托架驅(qū)動(dòng)輸出軸。對(duì)于這種配置,傳動(dòng)比(ip)等于1加上環(huán)形齒輪齒(Zr)與太陽齒輪齒(Zs)的比值,或ip=1+Zr/Zs。
  多級(jí)減速機(jī)簡(jiǎn)單地將兩對(duì)或多對(duì)齒輪組合在一起,一級(jí)的輸出連接到下一級(jí)的輸入。產(chǎn)生的傳動(dòng)比是每個(gè)階段傳動(dòng)比的乘積。例如,兩級(jí)減速機(jī)由一級(jí)5:1齒輪比和第二級(jí)3:1齒輪比組成,輸出比為15:1(5 x 3),因此,傳遞給負(fù)載的扭矩是電機(jī)提供的扭矩的15倍(不包括傳輸損耗),傳遞給負(fù)載的速度是電機(jī)速度的1/15。
  與由平行齒輪組成的多級(jí)減速機(jī)不同,多級(jí)行星減速機(jī)由同心連接的級(jí)組成,在需要非常高的減速比時(shí),它們比并聯(lián)設(shè)計(jì)更緊湊。
  多級(jí)減速機(jī)可以在每個(gè)階段由不同類型的齒輪組成。例如,直角行星減速機(jī)可由行星級(jí)和螺旋傘齒輪級(jí)構(gòu)成。如上例所示,每一級(jí)的減速量可能不同,但多級(jí)減速機(jī)通常設(shè)計(jì)為輸入端具有較高的傳動(dòng)比,輸出端具有較低的傳動(dòng)比。
  多級(jí)減速機(jī)的總效率(或合適的估算值)可以通過乘以每個(gè)級(jí)的效率來計(jì)算。需要注意的是,每一級(jí)都會(huì)反轉(zhuǎn)輸入和輸出之間的旋轉(zhuǎn)方向(行星級(jí)除外,行星級(jí)的旋轉(zhuǎn)方向保持在輸入和輸出之間)。
  對(duì)于大多數(shù)單級(jí)減速機(jī),輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向是相反的,而對(duì)于兩級(jí)減速機(jī),第二級(jí)的附加方向變化使輸出軸旋轉(zhuǎn)與輸入軸相同,如下圖所示。
旋轉(zhuǎn)方向兩級(jí)齒輪箱
在大多數(shù)單級(jí)減速機(jī)中,輸出軸以與輸入軸相反的方向旋轉(zhuǎn)。但每增加一個(gè)階段,旋轉(zhuǎn)的方向就會(huì)再次反轉(zhuǎn)。因此,在這里所示的兩級(jí)齒輪配置中,輸出旋轉(zhuǎn)方向與輸入旋轉(zhuǎn)方向相同。
  雖然效率在一定程度上有所降低,但多級(jí)減速機(jī)提供的傳動(dòng)比高于大多數(shù)單級(jí)齒輪設(shè)計(jì)所能實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比。它們是在一個(gè)緊湊的封裝中實(shí)現(xiàn)的,可以進(jìn)行優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)扭矩傳遞能力、低慣性和高效率的了理想組合。
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