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微型行星齿轮传动如何进行设计

发布日期:2016-06-07 点击数:

 微型行星齿轮传动如何进行设计?对于该种类型的齿轮传动设计需要有一定的技术,今天,小编就跟各位设计者详细介绍下微型行星齿轮传动设计方面的知识。

K系列斜齿轮

K系列斜齿轮减速机

 

微型行星齿轮传动设计方法

 

微机械是一门节能、低损耗和技术密集型的高新技术,它已成为人们在微米(μm)范围内认识和改造普通机械传动的一种新型工具。由于微机械具有微小外形或其操作度极小的特点,所以,微机械现已被列入“使今后十年工业科技大改观的十大关键技术”之首,现受到工业发达国家科技界、产业和政府部门的广泛重视,且已投入了较大的人力和物力进行开发。

 

早在20世纪70年代,随着集成电路的刻蚀技术的发展,在一片很小的硅片上制造出了新型的微机械,如各种微传感器等。此后,在一些工业发达的国家又相继制造出了微电动机和各种微机构,如微型齿轮、微型蜗轮和微型弹簧以及微型连杆机构、滑块机构和齿轮机构等。目前科学家们正在研究简单通用的机器人。总之,微机械是当今生产力民展的必然产物。国内外具有远见卓识的科学家现已意识到微机将在国民经济、现代国防和科学技术等许多方面有着诱人的广阔应用前景,不少的工业发达国家都很重视其研究和开发工作。众所周知,机器通常是由原动机、工作机和传动机构三部分组成的。而微型机器的组成也应是如此。由此可知,实现微型机器的重要课题在于如何使电动机(原动机之一)和动力传递机构等部件更加微小化。换言之,微型电动机和微型齿轮机构的出现为实现微型机器奠定了重要的基础。 

 

众所周知,机器通常是由原动机、工作机和传动机构三部分组成的。而微型机器的组成也应是如此。由此可知,实现微型机器的重要课题在于如何使电动机(原动机之一)和动力传递机构等部件更加微小化。换言之,微型电动机和微型齿轮机构的出现为实现微型机器奠定了重要的基础。

 

目前已获得了日益广泛使用的行星齿轮传动机构均被作为动力传递机构之一。该行星齿轮传动机构使用了多个行星轮来进行功率分流,从而有效地提高了其承载能力;同时还具有良好的同轴性。过去人们一直认为行星齿轮机构是一种结构紧凑、质量小、体积小,且能传递较大扭矩的传动机构。当然,这是将它与普通的齿轮传动机构相比较而言的。然而,当今如何使星齿轮传动微型化确是一个尚未掌握的新技术领域,即微型行星齿轮减速器的研制和生产在我国目前尚属空白。近年来,随着微细加工技术的出现和发展,而产生了微型齿轮减速器的技术背景。 

 

随着工业生产的发展,机器人已获得了日益广泛的使用。然而,对于机器人的结构而言,手臂越长则其惯性负荷就越大。若使用结构紧凑的微型行星齿轮减速器后,可以减轻其惯性负荷,即可选用与微型行星齿轮减速器相匹配的微电动机便可以高效率地驱动其手臂。因此,可以看作为转矩放大器的行星齿轮减速器,既可以弥补电动机功率的不足,同时又可以减速手臂的惯性负荷。可见,使用结构紧凑和具有较大传动比的行星齿轮减速器,将会为实现性能优良的机器人做出重大的贡献。行星齿轮减速器的这个功用不仅限于机器人,对于需要使用结构紧凑和较大传动比的大多数的伺服机构来说,微型行星齿轮减速器也同样地直到了上述的作用。 

 

总之,由于微型行星齿轮减速器具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大和同轴性好等许多优点,它可以广泛地应用于航空航天、兵器、石油化工、纺织、轻工食品、精密机械、医疗器械、仪器仪表、机器人和工业机械手以及高级电动玩具等各个领域和部门。特别适用于各种伺服控制系统中。人们完全可以预料该微型行星齿轮减速器在现代的军用和民用工业中具有极广阔的应用前景。 

 

一、微型行星齿轮减速器结构 

微型行星齿轮传动通常有2Z-X型、Z-X-V型和3Z型三种传动类型。原则上,它们都可以用来制作微型行星齿轮减速器。但是,由于选取不同的传动类型而制作出来的微型行星齿轮减速器,其传动性能和功用就不完全一样。作者从参考文献28中较早地发现:选取3Z(Ⅱ)型—具有单齿圈行星轮的3Z型行星齿轮传动作为微型行星齿轮减速器确是一种选。人们称该传动型式为奇异型行星齿轮传动。仔细地分析一下,3Z(Ⅱ)型行星传动具有许多独特的优点:转臂x不承受外载荷,故转臂x 不是基本构件,因而又称转臂x 为行星架容易。其传动比范围大。因此,人们称3Z(Ⅱ)型行星齿轮传动是一种结构紧凑和减速比大的奇异行星齿轮传动。 

 

为了尽量使行星齿轮减速器微型化,就需要很小直径的齿轮。因齿轮的分度圆直径为d=mz。因此,需要缩小齿轮的模数m,减少齿轮的齿数z。表3-7列出该微型行星减速器所使用齿轮的数据。各齿轮的模数均为m=0.08mm。它们均是渐开线齿形的变位的圆柱直齿轮。各轮的齿数为za=15,zb=36,ze=39,zc=11。其中,行星轮直径小,其顶圆直径约为dac=1.074mm。

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