斜齿轮轴系结构的组装与设计(回程间隙优化和消隙)(1)

行星减速齿轮箱也称为行星减速电机,行星减速电机的运行其实就是一种动力传达机构,利用齿轮的速度转换器,将马达的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的机构。行星减速电机传动轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮以达到减速的目的。通常行星减速电机会有几对相同原理的齿轮啮合来达到设计预想的减速效果,大小齿轮的齿数之比,就是传动比。行星,顾名思义就是围绕着恒星转动,因此行星减速电机就是如此,有三个行星轮围绕一个太阳轮旋转的减速机构。

在减速齿轮箱家族中,行星减速电机以其体积小、传动效率高、减速范围广、精度高等诸多优点,而被广泛应用于汽车传动、智能家居、通讯设备、机器人、机械设备、工业自动化等传动系统中。行星齿轮减速机的减速范围广,在选择技术参数时,要进行减速比的计算,方能选择合理减速比的减速机。

斜齿轮轴系结构的组装与设计(回程间隙优化和消隙)(2)

行星式减速机按照精度分为普通行星减速机、精密行星减速机,精密行星减速机按照精度等级又分为多个精度等级。精密行星减速机具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高驱动效率(单级在97%-98%)、高的扭矩/体积比、终身免维护等特点,所以应用越来越广泛。

我们知道行星减速机可分多级,行星减速机级数是行星齿轮的套数,一级减速(一般为小于10:1)、二级减速(一般为大于10:1而小于等于200:1)、三级减速(一般微型行星减速齿轮箱做到三级会比较常见),但级数上来讲,微型行星减速器可做到五级,减速比最大做到4592:1。行星减速机精度等级划分:一级行星减速机的精度可以做到3弧分(Arcmin)以内,二级行星减速机的精度3-5弧分(Arcmin),三级行星减速机的精度5-8弧分(Arcmin),通常分为三个等级。

斜齿轮轴系结构的组装与设计(回程间隙优化和消隙)(3)

什么是行星减速齿轮箱的回程间隙?回程间隙的测量方法和消隙方法又是怎样?

回程间隙是指齿轮与齿轮之间的间隙,一般称为间隙,也称为背隙。回程间隙是行星减速机的性能参数,回程间隙的单位是“弧分”,即一度的1/60。一般回程间隙越低,行星减速机的传动精度越高。

回程间隙的测量方法:将输入端固定,使输出端顺时针和逆时针方向旋转,当输出端承受正负2%额定扭矩时,减速机输出端由一个微小的角位移,此角位移即为回程间隙,也称“背隙”。

斜齿轮轴系结构的组装与设计(回程间隙优化和消隙)(4)

弧分 [Arcmin]:一度分为60 弧分(=60 Arcmin=60′)。如回程间隙标为1 arcmin 时,意思是说减速机转一圈,输出端的角偏差为1/60°。在实际应用中,这个角偏差与轴直径有关b=2·π·r·a°/360°。小维来举个例子,当输出端半径为500mm,齿轮箱精度为jt=3′时,即a°=3/60,减速机转一圈的偏差为b=0.44mm。

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行星减速电机齿轮间隙测试方法:根据齿轮的实际使用的中心距安装,使一个齿轮不能固定转动,用塞尺从端面塞进齿廓间隙(可以转动另一个齿轮),塞尺刚好能塞紧的大读数就是齿侧间隙,或者用百分表测量靠近活动齿轮齿廓中段的齿头,旋转活动齿轮,读数为端侧间隙。

减速电机齿轮间隙调整方法:通过在主动锥齿轮的齿面上涂抹红色润滑油(红色粉末和发动机油的混合物),然后用手将主动锥齿轮旋转几次,因此从动锥齿轮齿的两个工作面上就会出现红色斑点。如果从动锥齿轮工作面压痕位于齿高中间,且占齿面宽度的60% 以上,就是正确的啮合。通过调整主减速器壳体与锥齿轮壳体之间垫片的总厚度(即移动锥齿轮的位置) ,可以获得正确的啮合位置。

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苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用料,作为一款强韧耐磨型工程塑料,在齿轮应用上最显著的特点是:耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。

在精密行星齿轮箱一级和/或二级行星齿轮以及内齿圈、各类平行轴减速齿轮箱、电动推杆、汽车转向系统EPS齿轮、按摩器齿轮、汽油机凸轮、电助力自行车中置电机齿轮等等工业齿轮的应用上,与传统的POM和PA66相比,Wintone Z33具有更好的耐磨性、静音、弹性、耐疲劳性和抗形变能力,Z33在保持了良好刚性的同时,进一步提升了弹性和韧性(这种优异的机械性能在摄氏-40度、0度和80度都有保持和体现),可以帮助解决齿轮断齿问题,同时大幅度降低摩擦噪音,经应用后比较,Wintone Z33也优于不少耐磨改性规格的POM和PA66(如聚四氟乙烯,硅酮类或二硫化钼改性)。

在微小型减速齿轮箱耐磨静音齿轮的应用上,Z33在耐磨耐疲劳性优于传统的PA12和TPEE(海翠料)的同时,还能帮助解决PA12和TPEE有时候扭力不够的问题,而且Z33具有更好的成本优势。

另外,Z33具有很好的耐腐蚀性,可以用于很多场景下接触各类化学物质的严苛环境,比如PCB设备齿轮、印染纺织机械上的齿轮,液压系统的挡圈和密封圈,等等,成功替代价格昂贵的PEEK,PA12,PVDF,PTFE,PA46,TPEE的部分应用领域。另外Z33的吸湿很少,综合性能受水份的影响很小,整包装Wintone Z33注塑前不需要提前烘料,可以直接注塑,注塑完无需水处理。

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相对于直齿轮,行星减速齿轮箱斜齿轮的优缺点是什么?

行星减速齿轮箱经常可以看到直齿轮的应用,毫无疑问,直齿轮是应用非常普遍的一类经典传动齿轮类型,不仅是行星减速电机,在各类平行轴减速机构中也经常应用,直齿轮在加工制造中成本比较有优势,在行星传动减速机构中不会有不良的轴向力,这都是直齿轮的优点,但直齿轮的缺点也同样明显,主要是直齿轮在运转过程中会产生振动,这一震动无法消除,无论是改变设计、优选材料或形变等方面的措施,传动中不良的振动都不能避免,而振动在齿轮传动中会引起较大的负载,又会进一步引发噪音。

另外直齿轮还有一个不利点就是,在齿与齿接触时间里有时由两对齿啮合所得到的附加强度并不能加以利用,因为应力是被循环中单齿啮合的状况所限定的,所以会照成能量的浪费。

相对于直齿轮,斜齿轮的几个优点:

1、啮合性能好。在斜齿轮轮齿的接触线为与齿轮轴线倾斜的直线,轮齿开始啮合和脱离啮合都是逐渐的,因而传动平稳、噪声小,同时这种啮合方式也减小了制造误差对传动的影响。

2、重合度大。可以降低每对轮齿的载荷,从而相对的提高了齿轮的承载能力,延长了齿轮的使用寿命,并使传动平稳。

3、斜齿标准齿轮不产生根切的最少齿数较直齿轮着少,因此,采用斜齿轮传动可以得到更为紧凑的机构。

这里小维想补充一点的是关于行星架这块,如果在行星减速齿轮箱中采用斜齿轮,从行星减速机结构上来讲,斜齿轮行星减速机的行星架需要双支撑结构才能支撑的上,而直齿轮行星减速机的行星架可以做单支撑,也可以做双支撑都能使用。只是精度、噪音 、及效率上直齿轮的单支撑远不如直齿轮的双支撑。那双支撑直齿轮行星减速机和斜齿轮行星减速机相比,因斜齿轮精度比直齿轮精度要做的更高,所以斜齿行星减速机的精度会更高。

但是,斜齿轮传动的也有缺点:在运动时会产生轴向推力,对轴向结构产生损坏,另外还有一点就是,斜齿轮的制造成本比直齿轮会高一些。

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行星减速齿轮箱提高精度常用的方法是什么?

1.行星减速机主轴回转精度的调整:行星减速电机主轴的回转精度,在主轴本身的加工误差符合要求的前提下,一般来说,很大程度上是由轴承来决定。主轴回转精度的调整关键是要调轴承的间隙。保持合理的轴承间隙量,对主轴部件的工作性能和轴承寿命有着重要意义。对于滚动轴承来说,在有较大间隙的情况下工作,不但会使载荷集中作用在处于受力方向上的那个滚动体上面,而且在轴承内、外圈滚道接触处会产生严重的应力集中现象,缩短轴承寿命,还会使主轴中心线产生漂移现象,容易引起主轴部件的振动。 因此,滚动轴承的调整必须预加载荷,使轴承内部产生一定的过盈量,造成滚动体和内、外圈滚道接触处出现一定的弹性变形量,以提高轴承的刚性。

2.通过对导轨精度进行调整,来调整行星减速机的整体精度。另外,如果导轨间隙不合适,必须及时进行调整。

3.调整间隙法:行星减速机在运动的过程时会产生摩擦,引起零件之间的尺寸、形状和表面质量的变化,并产生磨损,使零件之间的间隙配合增大,此时我们需对其进行合理范围的调整,以保证零件之间相对运动的准确性。

4.误差补偿法:把零件自身误差通过恰当的装配,使其在磨合期间相互抵消的现象,以保证设备运动轨迹的准确性。

5.综合补偿法:用行星减速机自身安装的工具来使加工已经转配调整正确无误的工作台面,以消除各项精度误差的综合结果。

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在电子密码挂锁、储物柜锁等10MM微型精密行星减速电机行星齿轮的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料,可以帮您摆脱常规的TPEE或者增韧的POM材料遇到的降噪和耐疲劳性难以兼顾的困扰,Z33材料在实现降噪的同时,可以显著提升行星减速齿轮箱的耐疲劳寿命。

在各类微小型减速电机传动齿轮的应用上,Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料可以帮助您解决以下问题:

1.POM和PA66齿轮噪音比较大,耐磨耐疲劳性不够的问题。

2.PA12和TPEE齿轮,太软扭矩太小,耐磨性不够,在60摄氏度以上时,扭力下降比较快。

3.POM和PA66齿轮的耐腐蚀性不够,以及断齿的问题。POM齿轮和耐磨功能件易粉屑化的问题。

4.尼龙46齿轮的降噪性不够,尺寸和扭力受水份影响比较大的问题。

Z33材料作为一款强韧耐磨型工程塑料,在齿轮应用上最显著的特点是:耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。Z33材料的典型成功应用为:微小型减速齿轮箱、电动推杆、汽车转向系统EPS齿轮、按摩器齿轮、汽油机凸轮、电助力自行车中置电机齿轮、电动剃须刀等等传动齿轮。

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斜齿轮轴系结构的组装与设计(回程间隙优化和消隙)(11)

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