齿轮箱通常用于运动控制应用,以改变输出速度和扭矩从电机到驱动组件。通过使用一个较小的齿轮与更少的齿(通常称为小齿轮)驱动一个较大的齿轮与更高的齿数,扭矩交付的负载增加,而转速的负载下降。
在变速箱使用刺激,螺旋,或斜齿轮,齿轮比-扭矩倍增和速度减少的数量-是简单的比率的齿数的从动(较大)齿轮上的齿数驱动(较小,或小齿轮)齿轮。
理论上,任何传动比都可以通过调整驱动齿轮和从动齿轮的齿数来获得,但在实际操作中,高传动比会带来设计上的挑战——例如需要非常小的小齿轮(驱动齿轮),齿轮齿上的高应力,以及有限的扭矩传递能力。幸运的是,对于机械设计人员来说,这些挑战可以通过多级齿轮箱轻松解决。
的计算单级行星齿轮箱的传动比取决于哪些齿轮是驱动,固定和输出组件。在大多数用于运动控制的行星齿轮箱中,太阳为从动齿轮,环形齿轮为静止齿轮,载体驱动输出轴。对于这种配置,齿轮传动比(ip)等于1加上环齿(Zr)到太阳齿轮齿(Z年代),或者我p= 1 + zr/ Z年代.
多级齿轮箱只是将两对或多对齿轮组合在一起,一级的输出与下一级的输入相连接。最终的传动比是每一级传动比的乘积。例如,两级齿轮箱由一个具有5:1齿轮比的阶段和一个具有3:1齿轮比的阶段组成,提供15:1 (5 × 3)的输出比,因此传递给负载的扭矩是由电机提供的扭矩的15倍-不包括传输损失-和传递给负载的速度是电机速度的1/15。
不同于多级齿轮箱由平行齿轮组成,多级行星齿轮箱,如Neugart在视频中所示,由同心连接的级组成,在需要非常高的减速比时,比平行设计更紧凑的足迹。
多级齿轮箱可以-经常-在每个阶段由不同类型的齿轮组成。例如,直角行星齿轮箱可以由行星级和螺旋锥度级构成。正如上面的例子所示,每一级的减少量可以是不同的,但多级齿轮箱通常设计为在输入侧较高的齿轮比和在输出侧较低的齿轮比。
多级齿轮箱的总效率(或一个合适的估计)可以通过乘以每一级的效率得到。值得注意的是,每一级输入输出之间的旋转方向都是相反的——除了行星级,在行星级中,输入输出之间的旋转方向是保持不变的。
对于大多数单级变速箱,输入轴和输出轴的旋转方向是相反的,而对于两级变速箱,第二级在方向上的额外改变使输出轴与输入轴的旋转相同,如下图所示。
尽管效率在一定程度上下降,多级齿轮箱提供了比大多数单级齿轮设计更高的齿轮传动比。它们是在一个紧凑的组合中实现的,可以进行优化,以实现扭矩传递能力、低惯性和高效率的最佳组合。
蜗杆传动装置在单级设计中提供非常高的比例——在某些情况下可达60:1或更高——无需复杂的多档位设计,尽管它们的效率往往低于多档位设计。
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