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齒輪減速機
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減速機齒輪在模擬器上的運用
   新聞來源:減速機網    時間:2011-05-12    點擊:1957

一,概述。

  在各種儀器和設備中齒輪的應用是非常廣泛的,在光學系統中,各種擺鏡,透鏡的運動一般都采用齒輪傳動方式,由于光學儀器或設備本身的外形輪廓小,內部空間一般都比較緊張,因此,要求齒輪具有較大的傳動比和較少的齒數,采用小模數以減少結構尺寸。材料一般根據具體要求選擇鋼,銅,鋁或尼龍,通常情況下,光學儀器中的傳動速度都不會很高,因此,除個別情況外,一般不進行強度計算。

  在某型紅外目標模擬器的設計開發過程中,針對不同情況下的要求,采用了不同形式的齒輪傳動結構形式,本文就光學系統中的齒輪傳動結構設計問題進行研究。

  二,目標模擬器工作原理。

  某型紅外目標模擬器是生產裝調過程中對產品進行綜合測試和調整的主要設備。它提供在幾種特定技術狀態下的主目標和兩個相互獨立的干擾目標。干擾目標的能量,運動方向,運動速度以及出現的時間,可以在技術要求的范圍內進行設定。該設備所用光學器件少,光路短,空間尺寸小,控制精度高,使用方便。

  目標模擬器采用帶有黑體的平行光管目標模擬器,帶兩個干擾目標的目標模擬器共用三個平行光管,即一個主目標模擬,兩個干擾目標模擬。整個目標模擬器安裝在電動轉臺上。

  三,漸開線齒輪傳動。

  目標模擬器的主目標和干擾目標的運動由光學擺鏡的擺動來實現,傳動比較大。一般情況下齒輪傳動比分配的原則是:盡量采用較大的傳動比,以減少齒輪的級數及零件的數量;單級傳動比太大,會使齒輪的外形輪廓尺寸增加,因此,為結構緊湊,應將過大的傳動比適當分級;在減速傳動中,使最后一級的減速比最大。這樣使前幾級的傳動誤差經過最后的較大的減速后,減小很多,有利于提高總傳動精度。

  在光學儀器中一般只使用漸開線齒形的齒輪,其優點是:便于制造;齒輪中心距改變時,漸開線嚙合的傳動比保持不變,便于裝配調整;只要齒形角和模數相同,任何齒數的齒輪都可以嚙合,互換性好。

  齒輪的材料選用錫青銅,重量輕,強度大,經熱處理后齒尖硬度大,耐磨性好。

  在裝配調試中發現,齒輪傳動始終存在間隙,這是因為齒輪的精度再高,受齒輪軸,軸固定孔加工尺寸誤差和裝配誤差的影響,齒輪間隙不可能完全消除。這就要求在設計時就要考慮到怎樣消除齒輪間隙的問題。

  消除齒輪間隙有以下幾個措施:減小中心距;在齒輪上加彈簧,利用彈簧力消除齒輪間隙,主要適用于直齒;在結構空間許可的情況下,加一級過渡齒輪;由于增加了零件數量,使結構復雜,對高速傳動不利;使用固定雙片分裂齒輪;適用于高轉速,大載荷的情況。

  消除齒輪間隙,只是如何提高齒輪傳動鏈傳動精度的一種方法,在進行結構設計時,就應綜合考慮,怎樣能最大限度的降低各種誤差的影響,以下是目標模擬器齒輪傳動結構設計時的一些經驗:應盡可能選用圓柱直齒齒輪。在各種形式的傳動中,其經濟加工精度不同。圓柱直齒齒輪的經濟加工精度最高,斜齒次之,以下依次是蝸桿蝸輪,圓錐齒輪和螺旋齒輪。同樣精度等級的各種傳動其各項精度的偏差值是一樣的;傳動比一定,在滿足結構尺寸條件下,取齒輪分度圓直徑大一些,其角精度高,模數和齒數可綜合考慮,以加大分度圓直徑。模數在0.5mm或0.5mm以下的小模數齒輪,其運動精度高于模數大于0.5mm的齒輪;直徑小的齒輪,精度等級的降低或增高,其運動精度的角度值降低或增高比直徑大的齒輪明顯。因此,對于直徑較小的齒輪,應嚴格控制其尺寸誤差,以降低或增高精度等級;齒輪的寬度應小一些,以減少齒向誤差。但是齒寬不能太窄以免加工中變形;齒輪與軸的連接盡可能消除間隙與偏心,或齒輪與軸做成整體。

  此外,新型的齒輪傳動方式的應用,也可以大幅提高傳動精度,諧波齒輪傳動就是一種。

  四,諧波齒輪傳動。

  諧波齒輪傳動是一種依靠彈性變形運動來實現傳動的新型傳動,它突破了機械傳動采用剛性構件機構的模式,而是使用了一個柔性構件機構來實現機械傳動。

  其特點:傳動比大,單級傳動比為60~3000,最大可以到30000;側隙小,由于其嚙合原理不同于一般齒輪傳動,側隙很小,甚至可實現無側隙傳動;精度高,同時嚙合齒數可達到總齒數的20%,在相隔180°的兩個對稱方向上同時嚙合,因此誤差被平均化,從而達到高運動精度;體積小,重量輕,與一般減速器比較,輸出力矩相同,通常其體積可減小2/3,重量可減小1/2;運轉平穩,效率高,承載能力大,而且可以在密閉空間傳遞運動。

  構成諧波齒輪傳動的三個主要部件是:剛輪,柔輪和波發生器。諧波齒輪傳動原理如下。

  當剛輪固定,波發生器為主動,柔輪為從動時,柔輪在橢圓凸輪作用下產生變形,在波發生器長軸兩端處的柔輪輪齒與剛輪輪齒完全嚙合;在短軸兩端處的柔輪輪齒與剛輪輪齒完全脫開;在波發生器長軸與短軸區間,柔輪輪齒與剛輪輪齒有的處于半嚙合狀態,稱為嚙入;有的則逐漸退出嚙合處于半脫開狀態,稱為嚙出。由于波發生器的連續轉動,使得嚙入,完全嚙合,嚙出,完全脫開這四種情況依次變化,循環不已。由于柔輪比剛輪的齒數少2,所以當波發生器轉動一周時,柔輪向相反方向轉過兩個齒的角度,從而實現了大的減速比由此可見,諧波齒輪傳動有普通齒輪傳動所無比的優點,對于設計人員來說,只需根據結構的傳動要求和技術指標,可直接向生產諧波齒輪的廠家購買,既可以買成件的減速器,也可以只買三大部件,根據自己需要組裝。

  諧波齒輪傳動設計中應注意的問題:采用對稱原則,保證零件承載均勻,系統平衡和傳動裝置零件的結構工藝性。避免外界的周期作用力與零件的固有振蕩頻率相同,從而產生大幅度的振動;當整個傳動系統的輸出轉矩確定以后,應盡可能增加整個系統的傳動比。這就要求柔輪齒數增加,若節圓直徑不變,柔輪的模數將減。ㄓ捎谥C波齒輪傳動多齒嚙合的特點,其輪齒的承載能力相當富裕),從而減少了柔輪的變形量,改善了柔輪的疲勞性能;當采用多級傳動,諧波減速器為前級傳動時,整個傳動系統的尺寸較大,但諧波減速器所承受的負載減小。放在后級時,整個傳動系統的尺寸較小。設計時,只要諧波減速器的承載能力允許,應盡量作為后級傳動;一般來說,單級諧波減速器原則上都能實現增速。增速的難易程度與柔輪的壁厚,波發生器的結構形式及其具體參數均有關系。系統經跑合后,由于效率的提高,就更容易達到增速效果。

  五,結論。

  光學系統中的齒輪傳動結構設計是一項非常復雜的工作,必須綜合考慮各個方面的因素和影響。,傳動結構設計中還應該考慮電機的選用,固定及位置的微調,在安裝調試過程中還要對電機的技術參數進行調節,以使系統的低速平穩性,高速可靠性及重復定位精度達到最佳。裝配的過程也是一個重要的因素,尤其是諧波齒輪的裝配,對系統的傳動性能和精度影響都很大。

 

 

 
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