減速機(jī)分析
發(fā)布時(shí)間:
2025-08-21
來(lái)源:
網(wǎng)絡(luò)
作者:
永坤電機(jī)
當(dāng)下人形機(jī)器人正進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵階段,各環(huán)節(jié)進(jìn)入最后定型階段,圍繞軟硬件的升級(jí)優(yōu)化及二者的適配和耦合成為后續(xù)的迭代重心。
其中減速器環(huán)節(jié)技術(shù)路線較多,目前尚未完全定型,是未來(lái)迭代的重點(diǎn)方向之一。減速器是處于動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)中間的裝置,是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu),其基本原理是通過(guò)不同大小的齒輪嚙合,將高速低扭矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為低速高扭矩的動(dòng)力輸出。由于多數(shù)機(jī)械設(shè)備不適宜用原動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),因此需要通過(guò)減速器來(lái)降低轉(zhuǎn)速、增加扭矩。
減速器的主要作用包括:
1) 降低轉(zhuǎn)速:在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,電機(jī)可以提供較高的轉(zhuǎn)速,但不同的應(yīng)用場(chǎng)景和功能需求需要匹配不同的轉(zhuǎn)速,因此需要使用減速器對(duì)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速。
2) 增大扭矩:轉(zhuǎn)速的降低換來(lái)的是扭矩的提高,從而使得額定輸出功率不變的電機(jī)能夠應(yīng)對(duì)更大的負(fù)載、對(duì)抗更大的阻力。
3) 增加傳動(dòng)精度:減速器能夠提高電機(jī)的傳動(dòng)精度,減小了傳動(dòng)誤差和回程誤差,適用于對(duì)傳動(dòng)精度要求較高的場(chǎng)合。
4) 增加負(fù)載能力:減速電機(jī)通過(guò)減速器提高了輸出扭矩,增加了系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的適應(yīng)能力,能夠承受更大的負(fù)載和沖擊負(fù)荷。
減速器技術(shù)路線較多,主要有以下四種減速器:行星減速器、諧波減速器、擺線針輪減速器以及RV減速器:
行星減速器主要由太陽(yáng)輪、行星輪、行星架、內(nèi)齒圈構(gòu)成,其減速傳動(dòng)原理就是齒輪減速原理。行星減速器工作時(shí),通常是伺服電機(jī)等原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn),太陽(yáng)輪與行星輪的嚙合驅(qū)動(dòng)行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。同時(shí),由于行星輪另外一側(cè)與減速器殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合,最終行星輪在自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下將沿著與太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)相同方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動(dòng),形成圍繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)。行星輪通過(guò)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)行星架旋轉(zhuǎn),行星架與輸出軸聯(lián)接,帶動(dòng)輸出軸輸出扭矩。通常,每臺(tái)精密行星減速器都會(huì)有多個(gè)行星輪,它們會(huì)在輸入軸和太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下,同時(shí)圍繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn),共同輸出動(dòng)力,帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。
諧波減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波,其構(gòu)造主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)、波發(fā)生器三個(gè)基本構(gòu)件組成。在諧波減速器的內(nèi)部,有一個(gè)非常重要的部件,叫做波發(fā)生器。它的形狀通常是一個(gè)橢圓形的齒輪,通過(guò)它的轉(zhuǎn)動(dòng),可以產(chǎn)生一種特殊的波形,其兩端與柔性齒輪的內(nèi)壁相互壓緊,柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪,當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),它會(huì)推動(dòng)柔輪的齒,使柔輪產(chǎn)生彈性變形,迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形,其長(zhǎng)軸兩端的齒與剛輪的齒完全嚙合,而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開(kāi)。
擺線針輪減速器主要由輸入軸、偏心軸、針輪和輸出機(jī)構(gòu)等組成。輸入軸與電機(jī)軸相連,偏心軸有2個(gè),徑向?qū)ΨQ地安裝于輸入軸上,分別用于安裝相位相差180°的2個(gè)擺線輪,理論上一個(gè)擺線輪就能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞,但實(shí)際機(jī)構(gòu)一般采用兩個(gè)相同的擺線輪沿徑向?qū)ΨQ安裝,以使擺線輪在與針輪嚙合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)靜力平衡,減輕振動(dòng),提高減速器的承載能力;偏心軸與擺線輪之間通過(guò)滾動(dòng)軸承連接。針輪是擺線針輪減速器的關(guān)鍵部件之一,主要由針齒殼、針齒銷和針齒套組成。
當(dāng)擺線輪與針齒套相嚙合時(shí),針齒套可繞針齒銷轉(zhuǎn)動(dòng),因而將其與擺線輪嚙合中的相對(duì)滑移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為純滾動(dòng),以減少嚙合摩擦損失。輸出機(jī)構(gòu)主要由法蘭盤、若干柱銷和擺線輪上開(kāi)有的柱銷孔組成。柱銷的一端固定在輸出軸的法蘭盤上,另一端插入兩擺線輪端面的等分孔中,在柱銷的懸臂上裝有可移動(dòng)的柱銷套以減少摩擦損失。擺線輪上柱銷孔推動(dòng)著柱銷轉(zhuǎn)動(dòng),柱銷固連著減速器兩端的圓盤作為輸出機(jī)構(gòu),由此將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)通過(guò)柱銷輸出。
減速機(jī),減速電機(jī),擺線針輪減速機(jī)
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