PX42-L2-15-P1機械設(shè)計（課程）——減速機的設(shè)計
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tilong001 發(fā)布時間：2023-08-20 17:11:42
庭龍傳動科技（廈門）有限公司 發(fā)布如下：
對于自動生產(chǎn)線的設(shè)計而言，減速機是一個必不可少的功能部件，當(dāng)然減速機有很多種，應(yīng)用的范圍也非常的廣泛，但我們在這里主要介紹的是減速機在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用和選擇，這種減速機的特點是外形相對較小，傳遞的扭矩相對較低，傳動精度較高，使用環(huán)境要求較高，維護要求也相對較高。我們先來一個理性的認識，上個圖片給大家見一見它的廬山真面目。
1、 減速機在自動生產(chǎn)線中的作用
1） 降低驅(qū)動系統(tǒng)中的最終轉(zhuǎn)速
換句話說就是提高伺服電機在使用過程中的轉(zhuǎn)速，讓電機的日常使用盡量接近其額定轉(zhuǎn)速運行，這樣不僅可以讓伺服電機比較恒定的輸出扭矩，提供更高的定位精度，也可以最大限度的保證電機的使用效率和使用壽命，我們來舉個例子，如果你的機械手用伺服電機加齒輪齒條的傳動方式，齒輪的直徑我們選擇D=72mm,在伺服電機額定轉(zhuǎn)速3000r/min的時候，那么機械手的運行速度S=2∏r*3000/1000=678m/min，這個速度太快了，我們根本就用不了這么快的速度，例如我們通常只能用到100 m/min的速度，那就意味著伺服電機必須一直恒定在440r/min的轉(zhuǎn)速，而這個轉(zhuǎn)速的輸出特性對于電機來說是不好的，離額定轉(zhuǎn)速太遠了，那怎么辦呢？我們減速，選擇一個1:7的減速機，那100m/min的運行速度要求的時候，伺服電機剛好在3000r/min左右，這樣就可以讓伺服電機在額定轉(zhuǎn)速下工作運行，這才是的匹配方式。
2） 提升驅(qū)動系統(tǒng)的最終扭矩
很多時候，我們選擇一個伺服電機，主要考慮的參數(shù)就是扭矩和功率，扭矩的大小直接決定了伺服電機的使用范圍，也決定你的設(shè)計是否成功，但是很多時候，無論從結(jié)構(gòu)上還是成本上我們都不足以去支撐選擇一個單純用伺服電機驅(qū)動就能滿足我們的現(xiàn)實情況對扭矩的需求。也就是說結(jié)構(gòu)和成本要求我們選個小的伺服電機，但是這個伺服電機的扭矩太小了，滿足不了現(xiàn)實應(yīng)用，那怎么辦？這時候就需要用到減速機，而且恰好上面我們也提到了，為了充分的榨取伺服電機的能效，我們需要利用減速機來提高伺服電機的使用轉(zhuǎn)速，這真是天作之合了，沒有比這更完美的事情了，例如上我們我們舉的那個例子，如果減速比為1:7的話，那伺服電機的扭矩就會被放大7倍，那我們在選擇伺服電機的時候，就可以選擇一個比時間需要扭矩小很多的電機，不但最大限度的節(jié)約了成本，也改善了設(shè)計上的結(jié)構(gòu)處理。
3） 提高慣性負載的安定性和降低振動
對于伺服電機在自動生產(chǎn)線中的使用，因為運行的速度叫快，我們通常還要考慮一個慣性的問題，尤其是在機械手啟動和停止的時候，負載越大，速度越大，慣性越大，而這個慣性在伺服電機停止的時候會反作用在伺服電機上，對伺服電機產(chǎn)生很大的沖擊，雖然伺服電機可以通過延時來改變加減速的加速度來減少這種慣性的沖擊，但是始終是有一部分沖擊力會最終傳遞到伺服電機上的，而減速機的使用就可以最大限度的減少這種慣性對電機的沖擊，因為慣性力通過減速機反作用的時候是一種增速，所以產(chǎn)生的力矩會相應(yīng)的減低變小，那最后對伺服電機的沖擊自然也就變小了。這種沖擊的變小也會最大限度的降低機械手傳動系統(tǒng)的振動，提升傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。
4） 降低了成本
因為扭矩的大幅度提升，伺服電機可以選擇得比我們實際需求的扭矩更小，甚至小很多，同時在結(jié)構(gòu)上也可以變得更緊湊與合理，這些綜合性能的提升都可以大幅度的降低成本，讓產(chǎn)品變得更有市場競爭力。
2、 減速機在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用
如何選擇一個減速機，從上面我們介紹的減速機的作用中，我們可以看出，要選擇一個減速機，你首先要確認你的機械手傳動系統(tǒng)的最大運行速度，最大載荷等參數(shù)，然后再根據(jù)計算的數(shù)據(jù)來選擇相應(yīng)的減速機，在這里提供一個經(jīng)驗數(shù)值，在通用的機械手移動中，減速比很少有大于1:10的，通常都是在1:7左右，因為在這個范圍既可以保證機械手運行的速度，也較好的提升了伺服電機的輸出扭矩，當(dāng)然我說的通常情況，如果你的使用場合中，減少及的速度就是需求很低，但是對扭矩的需求卻很高，那你適當(dāng)?shù)姆糯笠彩强梢缘?。但是我也提供一個采購方面的經(jīng)驗給大家，一般1:10內(nèi)的減速機是一個價格檔次，超過1:10就是另一個檔次了，所以如果當(dāng)你選擇的是1:15這種類型的時候，你就要切實的考慮一下了，是不是真的需要，因為貴的可不是一點點。
在這里也提供一個減速機供應(yīng)商的減速機徑向力的計算方式給大家，如果對載荷不確定的情況下，自己是可以根據(jù)計算公式來進行校核。
同時我們在旋轉(zhuǎn)減速機的時候，為了成本的考慮是可以采用轉(zhuǎn)接法蘭盤的形式的，例如你選擇的是90的伺服電機，但是你計算受力后發(fā)現(xiàn)，60的減速機可以也可以滿足，那也沒有問題，那就在60的減速機上做一個法蘭盤來對接90的伺服電機就可以了，但是廠家也有他們自己的一些生產(chǎn)考慮，并不是說什么型號都可以這樣接的，參考一下下面這個選擇表格。
看到了嗎，因為考慮到扭矩的大小和結(jié)構(gòu)剛性等問題，有的減速機比值是沒有的，例如42型的減速機沒有60比以上的，為什么呢？那是因為這個扭矩放得太大了，減速機內(nèi)的行星齒輪的強度無法滿足這樣的扭矩輸出，所以在這比值上是沒有貨的。
同時我們也來看一下，如何讀懂減速機選擇的各種參數(shù)。
從這個減速機的示意圖紙我們可以看出來，減速機與伺服電機配合的位置沒有標(biāo)注尺寸，那是因為這個位置都是廠家故意留下來沒有做完的，要等待客戶把伺服電機選擇好后，再將伺服電機的對接尺寸以圖紙的方式發(fā)給減速機供應(yīng)商，供應(yīng)商再按客戶的要求把后面部分按圖紙加工好，才能發(fā)貨，當(dāng)然很多廠家也會一定的標(biāo)準庫存，但是這個對今天的非標(biāo)市場來說也是一種冒險的行為，因為你不知道客戶是否會按標(biāo)準的來選，有可能，有的庫存一年都沒有買出去過一臺，所以當(dāng)你要選擇一個減速機的時候，你一定要把握好采購的周期，因為很有可能你選擇的是沒有現(xiàn)貨的。這是在現(xiàn)實設(shè)計中的一個訣竅。
再來看一個很多人都會忽略的地方，這個地方廠家也不會主動跟你說的，那就是減速比，你看到的樣本上的所謂比值都是簡化版的，其實很多比值不是整數(shù)比值的，這跟減速機的結(jié)構(gòu)有關(guān)系，例如齒輪的計算等等。我們來看一個真正的減速比。
看到了嗎，你選擇的1:6比值，真實的比值其實是1:5.8，這個很重要，在機械手運行速度和位置點設(shè)置的時候就有用了，否則你輸入的控制脈沖數(shù)量對應(yīng)的傳動距離就會有問題，例如你輸入一個脈沖對應(yīng)的傳動距離是0.01mm，如果這個比值不對，那你得到的傳動距離就不是0.01mm了，而是一個或大或小的值，這非常影響機械手的位置調(diào)整。所以你采購一個品牌的減速機的時候，一定要問他要一張上面這種比值對應(yīng)表，這樣才能真正把設(shè)計做好。
我們在來看一下減速機的安裝，雖然這是一個外購的標(biāo)準件，但是安裝也是有一定的注意事項的。
具體的注意事項我就不在這里啰嗦了，上面的視圖和表述都非常清楚了，自己注意就可以了。
3、減速的應(yīng)用案例
下面分析一個我的自動線機械手的局部案例，這里有很清楚的減少機的使用特征，希望可以給大家?guī)硪欢ǖ膮⒖純r值。
其實很多技術(shù)的使用，都是有其套路的，但是這種套路的獲得是需要成本的，例如我上面分享給大家的東西都是用錯誤和錢買來的，是從實際的設(shè)計和調(diào)試過程中反復(fù)思考和總結(jié)得出來的，當(dāng)然也肯定存在很多不完善的地方，因為我的應(yīng)用和涉及面畢竟有限，在以后的設(shè)計中如果有更新的知識，我也會隨時跟新這篇文章，分享更多的設(shè)計實戰(zhàn)知識給大家。
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