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什么是多级减速机?何时使用?

发布时间:2021-12-13 10:57:14

  减速机通常用于运动控制应用中,以改变从电机到从动部件的输出速度和扭矩。通过使用齿数较少的较小齿轮(通常称为小齿轮)驱动齿数较多的较大齿轮,传递给负载的扭矩增加,而负载的转速降低。
  在使用正齿轮、斜齿轮或伞齿轮的减速机中,齿轮比(扭矩倍增和减速量)只是从动(较大)齿轮上的齿数与主动(较小或小齿轮)齿轮上的齿数之比。
  理论上,任何传动比都可以通过调整主动齿轮和从动齿轮上的齿数来获得,但在实际操作中,高传动比会带来设计挑战,例如需要非常小的小齿轮(主动齿轮)、轮齿上的高应力以及有限的扭矩传输能力。幸运的是,对于机器设计师来说,这些挑战可以通过多级减速机轻松解决。
  单级行星减速机的传动比计算取决于哪些齿轮是从动、静止和输出部件。在大多数用于运动控制的行星减速机中,太阳是从动齿轮,齿圈是静止的,托架驱动输出轴。对于这种配置,传动比(ip)等于1加上环形齿轮齿(Zr)与太阳齿轮齿(Zs)的比值,或ip=1+Zr/Zs。
  多级减速机简单地将两对或多对齿轮组合在一起,一级的输出连接到下一级的输入。产生的传动比是每个阶段传动比的乘积。例如,两级减速机由一级5:1齿轮比和第二级3:1齿轮比组成,输出比为15:1(5 x 3),因此,传递给负载的扭矩是电机提供的扭矩的15倍(不包括传输损耗),传递给负载的速度是电机速度的1/15。
  与由平行齿轮组成的多级减速机不同,多级行星减速机由同心连接的级组成,在需要非常高的减速比时,它们比并联设计更紧凑。
  多级减速机可以在每个阶段由不同类型的齿轮组成。例如,直角行星减速机可由行星级和螺旋伞齿轮级构成。如上例所示,每一级的减速量可能不同,但多级减速机通常设计为输入端具有较高的传动比,输出端具有较低的传动比。
  多级减速机的总效率(或合适的估算值)可以通过乘以每个级的效率来计算。需要注意的是,每一级都会反转输入和输出之间的旋转方向(行星级除外,行星级的旋转方向保持在输入和输出之间)。
  对于大多数单级减速机,输入轴和输出轴的旋转方向是相反的,而对于两级减速机,第二级的附加方向变化使输出轴旋转与输入轴相同,如下图所示。
旋转方向两级齿轮箱
在大多数单级减速机中,输出轴以与输入轴相反的方向旋转。但每增加一个阶段,旋转的方向就会再次反转。因此,在这里所示的两级齿轮配置中,输出旋转方向与输入旋转方向相同。
  虽然效率在一定程度上有所降低,但多级减速机提供的传动比高于大多数单级齿轮设计所能实现的传动比。它们是在一个紧凑的封装中实现的,可以进行优化,以实现扭矩传递能力、低惯性和高效率的了理想组合。
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