第2章(3)：機(jī)械系統(tǒng)的部件選擇與設(shè)計(jì)(齒輪)

1、 當(dāng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要當(dāng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要求要有足夠的剛度，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量求要有足夠的剛度，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小，精度要求較高；小，精度要求較高； 齒輪傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)比 i 應(yīng)滿足驅(qū)動(dòng)部件與應(yīng)滿足驅(qū)動(dòng)部件與負(fù)載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配負(fù)載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配要求。要求。 為了降低制造成本，采用各種調(diào)為了降低制造成本，采用各種調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減小嚙整齒側(cè)間隙的方法來消除或減小嚙合間隙。合間隙。 選定執(zhí)行元件（步進(jìn)電機(jī)）步距角選定執(zhí)行元件（步進(jìn)電機(jī)）步距角 、系統(tǒng)脈沖當(dāng)量系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 、和絲杠基本導(dǎo)程、和絲杠基本導(dǎo)程L0之后，之后，其減速比其減速比 i 應(yīng)滿足以下

2、關(guān)系：應(yīng)滿足以下關(guān)系： 3600Li 齒輪副級(jí)數(shù)的確定和各級(jí)傳動(dòng)比的分配，齒輪副級(jí)數(shù)的確定和各級(jí)傳動(dòng)比的分配，按以下三種不同原則進(jìn)行：按以下三種不同原則進(jìn)行：1）最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則）最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則2）質(zhì)量最小原則）質(zhì)量最小原則3）輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則）輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則1）對(duì)于以提高傳動(dòng)精度和減?。?duì)于以提高傳動(dòng)精度和減小回程誤差為主的降速齒輪傳動(dòng)回程誤差為主的降速齒輪傳動(dòng)鏈，可按輸出轉(zhuǎn)角誤差最小原鏈，可按輸出轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計(jì)；則設(shè)計(jì)；2）對(duì)于要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、啟停頻繁和）對(duì)于要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、啟停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的伺服減速傳動(dòng)鏈，動(dòng)態(tài)性能好的伺服減速傳動(dòng)鏈，可按最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

3、和輸出軸可按最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)角誤差最小原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；3）對(duì)于要求質(zhì)量盡可能小的降速）對(duì)于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動(dòng)鏈，可按質(zhì)量最小原則進(jìn)傳動(dòng)鏈，可按質(zhì)量最小原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；行設(shè)計(jì)；4）對(duì)于傳動(dòng)比很大的齒輪傳動(dòng)）對(duì)于傳動(dòng)比很大的齒輪傳動(dòng)鏈，可把定軸輪系和行星輪系鏈，可把定軸輪系和行星輪系結(jié)合使用；結(jié)合使用；5）對(duì)于相當(dāng)大的傳動(dòng)比，并且要）對(duì)于相當(dāng)大的傳動(dòng)比，并且要求傳動(dòng)精度與傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)求傳動(dòng)精度與傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、體積小重量輕時(shí)，可選用平穩(wěn)、體積小重量輕時(shí)，可選用新型的諧波齒輪傳動(dòng)。新型的諧波齒輪傳動(dòng)。 諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比諧波齒輪傳動(dòng)具有

4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大（幾十到幾百）、傳動(dòng)精度高、回程誤大（幾十到幾百）、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。故在工業(yè)機(jī)器人、航空、效率高等優(yōu)點(diǎn)。故在工業(yè)機(jī)器人、航空、火箭等機(jī)電一體化系統(tǒng)中日益得到廣泛的火箭等機(jī)電一體化系統(tǒng)中日益得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。 鋼輪鋼輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器剛性輪剛性輪柔性輪柔性輪諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器rgHgHrHrgZZi 柔柔輪輪的的齒齒數(shù)數(shù)剛剛輪輪的的齒齒數(shù)數(shù)波波形形發(fā)發(fā)生生器器的的角角速速度度柔柔輪輪的的角角速速度度剛剛輪輪的的角角速速度度 rgHrgZZ 設(shè)設(shè)zr=200,zg=202時(shí)，時(shí)，

5、iHg=101說明剛輪與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相同。說明剛輪與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相同。rgHgHHrgZZi rgggHHgzzzi 設(shè)設(shè)zr=200,zg=202時(shí)，時(shí)，iHg=-101說明剛輪與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反。說明剛輪與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反。rgHHgZZ 0grrrHHrzzzi 圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)1）偏心套調(diào)整法）偏心套調(diào)整法2）軸向墊片調(diào)整法）軸向墊片調(diào)整法3）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法斜齒輪傳動(dòng)斜齒輪傳動(dòng)雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。偏心套偏心套電機(jī)電機(jī)減速箱減速箱小齒輪小齒輪大齒輪大齒輪特

6、點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)隙不能自其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。動(dòng)補(bǔ)償。小齒輪小齒輪大齒輪大齒輪墊片墊片周向彈簧式周向彈簧式可調(diào)拉簧式可調(diào)拉簧式特點(diǎn)：特點(diǎn)： 輸出扭矩小，適用于讀數(shù)裝置而不適用于輸出扭矩小，適用于讀數(shù)裝置而不適用于驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置薄片齒輪薄片齒輪薄片齒輪薄片齒輪凸耳凸耳彈簧彈簧螺母螺母螺釘螺釘 墊片錯(cuò)齒調(diào)整法墊片錯(cuò)齒調(diào)整法特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，調(diào)整較費(fèi)時(shí)，且齒側(cè)調(diào)整較費(fèi)時(shí)，且齒側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。薄片齒輪薄片齒輪薄片齒輪薄片齒輪寬齒輪寬齒輪墊片墊片調(diào)整螺母調(diào)整螺母彈簧彈簧薄片齒輪薄片齒輪寬齒輪寬齒輪特點(diǎn)：特點(diǎn)： 齒側(cè)隙可以自動(dòng)齒側(cè)隙可以自動(dòng)

7、補(bǔ)償，但軸向尺寸較補(bǔ)償，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)欠緊湊。大，結(jié)構(gòu)欠緊湊。 同步齒形帶傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng) 鋼帶傳動(dòng)鋼帶傳動(dòng) 鏈條傳動(dòng)鏈條傳動(dòng) 鋼絲繩及尼龍繩傳動(dòng)等鋼絲繩及尼龍繩傳動(dòng)等驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸從動(dòng)輪從動(dòng)輪伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)齒輪電動(dòng)機(jī)齒輪字車字車字車驅(qū)動(dòng)同步帶字車驅(qū)動(dòng)同步帶色帶驅(qū)動(dòng)帶色帶驅(qū)動(dòng)帶壓帶輪壓帶輪色帶驅(qū)動(dòng)輪色帶驅(qū)動(dòng)輪優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 傳動(dòng)效率高（可達(dá)傳動(dòng)效率高（可達(dá)98%），能吸振，噪聲），能吸振，噪聲低，傳動(dòng)平穩(wěn)，能高速運(yùn)行，維護(hù)保養(yǎng)方低，傳動(dòng)平穩(wěn)，能高速運(yùn)行，維護(hù)保養(yǎng)方便等；便等；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 帶在帶輪上有相對(duì)滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的帶在帶輪上有相對(duì)滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比

8、；傳動(dòng)效率較低，帶的壽命較短；傳動(dòng)比；傳動(dòng)效率較低，帶的壽命較短；傳動(dòng)的外廓尺寸大；帶傳動(dòng)需要張緊，支傳動(dòng)的外廓尺寸大；帶傳動(dòng)需要張緊，支承帶輪的軸和軸承受力較大。承帶輪的軸和軸承受力較大。 在設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制裝置、在設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制裝置、機(jī)械傳動(dòng)部分和伺服電機(jī)的這幾部分的機(jī)械傳動(dòng)部分和伺服電機(jī)的這幾部分的相互影響。相互影響。1）齒輪）齒輪-絲杠傳動(dòng)絲杠傳動(dòng)2）聯(lián)軸器）聯(lián)軸器-絲杠傳動(dòng)絲杠傳動(dòng)3）齒輪）齒輪-齒條傳動(dòng)齒條傳動(dòng)4）蝸輪）蝸輪-蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)5）同步帶傳動(dòng)）同步帶傳動(dòng)采用齒輪的目的是達(dá)到一定的降采用齒輪的目的是達(dá)到一定的降速比要求；速比要求；必須采取消除間隙的措施

9、盡量減必須采取消除間隙的措施盡量減少齒輪側(cè)隙；少齒輪側(cè)隙；機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。錐環(huán)無鍵連接或高精度十字聯(lián)軸器連接錐環(huán)無鍵連接或高精度十字聯(lián)軸器連接電機(jī)電機(jī)u 具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度，并大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)；度，并大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)；u 適用于加工中心和精度要求較適用于加工中心和精度要求較高的數(shù)控機(jī)床中。高的數(shù)控機(jī)床中。 若工作行程大于若工作行程大于4m，則傳動(dòng)系統(tǒng)，則傳動(dòng)系統(tǒng)剛度難以保證，可選擇齒條傳動(dòng)；剛度難以保證，可選擇齒條傳動(dòng)； 可改變傳動(dòng)方向，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可改變傳動(dòng)方向，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般盡量不采用此種傳動(dòng)方式一般盡量不采用此種傳動(dòng)方式電機(jī)電機(jī)同步帶同步帶u機(jī)械機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可避免齒輪傳機(jī)械機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲；動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲；u適用于低扭矩特性要求的場(chǎng)所；適用于低扭矩特性要求的場(chǎng)所；u安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，且同步帶安裝時(shí)