减速电机建模传动系统详细设计

日期:2023-02-08 12:54:14浏览量:34984

减速电机建模

分析得知传动顺序是:电机/Z1——Z2/Z3——Z4/Z5——Z6/Z7——Z8/Z9——Z10

齿轮Z1直径只有21,而接线器的宽度却有23,这带来一个问题:轴I上的齿轮Z6、Z7(它们与齿轮Z2是相同的)有可能碰到接线器,因为它们靠的太近了。

为解决这个问题,在电机和轴I之间增加了一个齿轮Zx和一根轴X。

齿轮Zx不改变传动比(因为它同时与齿轮Z1和Z2啮合),只改变转速方向——轴I的转速比跟刚才反了过来。所以Zx的齿数无关紧要,它的设计原则跟Z1一样,也是能小尽量小。但是由于啮合齿轮的模数必须相等,所以设计出来大小跟Z1差不多。

这里把Zx设计成跟Z5一样的齿轮。即使在这样一个小减速电机建模中,也是要尽量减少零件种类,增加零件的通用性。比如齿轮Zx坏了或丢了,可以拿备用的Z5齿轮顶上,否则就得多做一种备用齿轮,这是一种生产浪费。

上述原则在后面的传动链里也有体现:Zx、Z5、Z9相同;Z2、Z6、Z10相同;Z3、Z7相同;Z4、Z8相同。加上Z1,总共有11个齿轮,分为5种。

减速电机建模

前面说过,传动比的设计方案里有这样一条:轴I和轴II上相邻两个双联齿轮之间的速度是10倍减速关系。即从Z3到Z4/Z5再到Z6,速度降了10倍。写成传动比计算公式的形式就是:

(Z4/Z3)×(Z6/Z5)=10

原则上讲,Z3、Z4、Z5、Z6可以任意配置,只要都是整数即可。但是有两个情况需要考虑:

1)中心距。由于Z4/Z3和Z6/Z5两对啮合齿轮的中心距是相同的,都是轴I和轴II的轴距,所以,应该有Z3+Z4≈Z5+Z6,即两轴间相啮合的一对齿轮的齿数和应大致相等,以免齿高相差过大。

2)小齿轮的最小尺寸。为了能让两对啮合齿轮的小齿轮(Z3和Z5)尽量都用最小尺寸,两个小齿轮的半径应该是差不多的,所以两个大齿轮(Z4和Z6)的半径(等于轴I轴II中心距减去小齿轮半径)也应该差不多,所以传动比也差不多,即Z4/Z3≈Z6/Z5。

经过一番衡量,减速电机建模最终选用了如下齿数:

Z3=12;Z4=40

Z5=12;Z6=36

它们的传动比计算式(40/12)×(36/12)=10是正确的,两个传动比接近,分别为10/3和3。

下一步是确定减速电机建模小齿轮的直径,需要考虑两个因素:

1)当中的轴孔直径。轴的直径定为8mm,这是普通圆杆铅笔的直径,最初打算用铅笔做轴,就定了这个尺寸。市面上板材切割的机械玩具中,轴大致有两种:牙签和细钢棒,直径均在2mm以下。但是两个都有些问题:牙签两端是架在盲孔中,有强度问题,不够皮实,损坏频繁;细钢棒则需要专门的定位件(一般是个韧性很好的带孔塑料件,直径5mm左右)。且这两种轴都是光轴,如果需要跟轴上的齿轮一起动,就只能靠过盈装配合和摩擦力了。后来决定不用铅笔了,改用切割轴片组装成十字轴(见下节),但8mm的轴径保留了下来。

2)安装双联齿轮卡子的方孔大小。方孔的一个尺寸与板厚相等,3mm,另一个尺寸(径向尺寸)可以取保证强度的最小尺寸,大约4~5mm。从齿轮中心孔到齿槽底部这段距离必须能放得下方孔。

上面两个因素都兼顾的情况下,小齿轮的最小直径大约在20mm多的样子,跟电机轴直接驱动的小齿轮差不多。

这里先确定Z5的直径,取个整数:D5=25mm,则D6=D5×(Z6/Z5)=75mm;

轴I和轴II的中心距可以算出来了,即两个齿轮的半径和:(D5+D6)/2=50mm;

对另一对啮合的齿轮Z3和Z4,它们的中心距是一样的,也是50mm,所以可以用方程组把D3和D4解出来:

(D3+D4)/2=50

D4/D3=40/12

算出来D3≈23.08mm;D4≈76.92mm

这四个齿轮设计出来,其他齿轮也就都确定下来了。

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