Die Grundlagen der Konstruktion eines Cyclone-Getriebes

Im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben bietet das Zykloidgetriebe eine Reihe von Vorteilen, darunter ein höheres Übersetzungsverhältnis, Robustheit gegenüber Stoßbelastungen und eine höhere Positioniergenauigkeit. Die Konstruktion eines Zykloidgetriebes kann jedoch komplex sein. Dieser Artikel erläutert einige grundlegende Konstruktionsprinzipien und behandelt darüber hinaus Themen wie Größe, Positioniergenauigkeit und Übersetzungsverhältnisse.

Grundlegende Gestaltungsprinzipien

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Hohlradgetriebe nutzt ein Zykloidgetriebe eine Zykloidscheibe zur Drehmomentverstärkung. Die Abtriebsrichtung der Zykloidscheibe ist der Drehrichtung der Eingangswelle entgegengesetzt. Dies ermöglicht eine kompaktere Getriebebauweise und eine höhere Belastbarkeit.
Die Kinematik von Zykloidengetrieben mag komplex erscheinen, ist aber tatsächlich recht einfach. Anstatt sich wie herkömmliche Zahnräder um den Schwerpunkt zu drehen, rotiert die Zykloidenscheibe um feststehende Bolzen. Dies ermöglicht ein höheres Untersetzungsverhältnis.
Zur Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen werden mehrere Zykloidscheiben eingesetzt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Trägerbolzenvorrichtungen und sorgt für eine bessere Rotationsbalance. Darüber hinaus verringern die mehreren Zykloidscheiben das axiale Moment der Trägerbolzenvorrichtungen.
Die Zykloidgetriebescheibe wird von einem separaten Scheibenlager gestützt. Diese Konstruktion ermöglicht eine geringe Bauteilanzahl und reduziert den Verschleiß. Diese Kinematik eignet sich auch für Elektromotoren mit hoher Leistungsdichte.
Die Zykloidscheibe bietet ein hohes Untersetzungsverhältnis und ermöglicht dadurch eine kompakte Bauweise. Im Gegensatz zum Hohlrad hat die Zykloidscheibe weniger Zähne. Sie bietet zudem ein höheres Untersetzungsverhältnis, was bei Anwendungen mit hohen Eingangsdrehzahlen von Vorteil ist.
Zykloiden-Zahnräder weisen zylindrische Bohrungen auf, durch die Trägerbolzen hindurchragen. Dies ist vorteilhaft, da die Trägerbolzen entlang der Innenwand der zylindrischen Bohrung im Zahnrad abrollen können.
Eine Lastplatte dient auch zur Verankerung von Außenkonstruktionen. Diese Platte weist Gewindeschraubenlöcher auf, die 15 mm vom Mittelpunkt entfernt angeordnet sind. Sie hat einen Außendurchmesser von 9 mm und eine 3 mm große Durchgangsbohrung.

Übersetzungsverhältnisse bis zu 300:1

Zykloidgetriebe finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, von Werkzeugmaschinen bis hin zu medizinischen Bildgebungsgeräten. Im Vergleich zu Planetengetrieben bieten sie eine höhere Positioniergenauigkeit, Torsionssteifigkeit, geringeres Spiel und bessere Dauerfestigkeit.
Zykloidgetriebe übertragen höhere Drehmomente als Planetengetriebe. Zudem weisen sie eine geringere Hertzsche Kontaktspannung und einen höheren Überlastschutz auf. Zykloidgetriebe ermöglichen Übersetzungsverhältnisse von bis zu 300:1 in kompakter Bauweise.
Zykloidgetriebe weisen zudem ein geringeres Zahnflankenspiel über längere Zeiträume auf und eignen sich daher ideal für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit. Sie zeichnen sich außerdem durch gute Verschleißfestigkeit und geringe Reibung aus. Zykloidgetriebe sind leicht und torsionssteif, wodurch sie sich optimal für Anwendungen mit hohen Belastungen eignen.
Zykloidgetriebe gibt es in verschiedenen Ausführungen. Sie ermöglichen Übersetzungsverhältnisse bis zu 300:1 ohne zusätzliche Vorstufen. Zykloidgetriebe erfordern zudem präzisere Fertigungsprozesse als Evolventengetriebe. Sie eignen sich auch für Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf und Stoßfestigkeit.
Zykloidgetriebe lassen sich an die meisten gängigen Servomotoren anpassen. Sie zeichnen sich durch einen modularen Aufbau, umfassenden Korrosionsschutz und einfache Montage aus. Zykloidgetriebe verfügen über einen radialen Klemmring, der die Massenträgheit um bis zu 391 TP3T reduziert.
Die CZPT Precision Europe GmbH, eine Tochtergesellschaft der CZPT-Gruppe, hat einen innovativen Online-Konfigurator entwickelt, der die Konfiguration von Getrieben vereinfacht. Die Zykloidgetriebe von CZPT zeichnen sich durch hohe Präzision, Robustheit und Zuverlässigkeit aus. Ihr zweistufiges Untersetzungsprinzip minimiert Vibrationen und sorgt für eine gleichmäßige Kraftverteilung.
Zykloidgetriebe ermöglichen Übersetzungsverhältnisse von 30:1 bis 300:1. Hohe Übersetzungsverhältnisse werden durch die geringere Anzahl beweglicher Teile und das geringe Zahnflankenspiel erreicht.

Robustheit gegenüber Stoßbelastungen

Im Gegensatz zu herkömmlichen Getrieben, die durch Stoßbelastungen leicht beschädigt werden, ist das Zykloidgetriebe äußerst robust. Es ist eine vielseitige Lösung, die sich ideal für Fördertechnik, Lebensmittelverarbeitung und Werkzeugmaschinen eignet.
Die mechanische Konstruktion eines Zykloidgetriebes besteht aus mehreren Komponenten. Dazu gehören Zykloidräder, Lager, Übersetzungselemente und Nadeln. Es zeichnet sich außerdem durch eine hohe Torsionssteifigkeit und ein hohes Kippmoment aus. Hinzu kommt ein stark nichtlineares Reibungsverhalten.
Um die Robustheit des Zykloidgetriebes gegenüber Stoßbelastungen zu beurteilen, wurde ein mathematisches Modell entwickelt. Mit diesem Modell wurde die Spannungsverteilung auf der Zykloidenscheibe berechnet. Es kann als Grundlage für komplexere mechanische Modelle dienen.
Das Modell basiert auf einem neuen Ansatz, der die Modellierung der Haftreibung in allen Quadranten des Zykloidengetriebes ermöglicht. Darüber hinaus kann es zur Aktorsteuerung eingesetzt werden.
Das mathematische Modell wird zusammen mit dem Verfahren zur Messung der Kontaktspannung vorgestellt. Die Ergebnisse werden mit der Messung am realen System verglichen. Modell und Messung stimmen sehr gut überein.
Das Modell ermöglicht zudem die Analyse verschiedener Zahnradprofile hinsichtlich der Lastverteilung. Darüber hinaus können Kontaktspannungen mit unterschiedlichen geometrischen Parametern analysiert werden. Die Netzverfeinerung entlang der Scheibenbreite trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Kontaktkräfte bei.
Die Haftreibungsgeschwindigkeit wird motorseitig berechnet. Der resultierende Strom wird dann eingangsseitig des Getriebes abgeleitet. Zusätzlich wird während des Drehzahlrichtungswechsels eine kurze stationäre Phase modelliert. Die Simulationsergebnisse werden mit den Messwerten verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Modell äußerst genau ist.

Positioniergenauigkeit

Die präzise Positionierung eines Zykloidgetriebes zu erreichen, ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Das liegt an der kompakten Bauweise der Zahnräder und den relativ geringen Toleranzen. Dadurch ist mit einem hohen Drehmoment an der Abtriebswelle zu rechnen. Dies ist jedoch nur ein Teilaspekt. Weitere wichtige Faktoren sind beispielsweise Zahnflankenspiel, kinematische Fehler und die Belastung.
Um mit einem Zykloidgetriebe die bestmögliche Positioniergenauigkeit zu erzielen, ist die Wahl eines hochwertigen und korrekt konfigurierten Getriebes entscheidend. Ein optimal gewähltes Getriebe eliminiert wiederholbare Ungenauigkeiten und gewährleistet jederzeit absolute Positioniergenauigkeit. Darüber hinaus bietet diese Getriebeart gegenüber herkömmlichen Getrieben mehrere Vorteile, darunter ein hoher Wirkungsgrad, geringes Zahnflankenspiel und ein hoher Überlastschutz.
Um die korrekte Positioniergenauigkeit eines Getriebes zu erreichen, ist die Wahl eines kompetenten Lieferanten entscheidend. Die besten Anbieter verfügen über Erfahrung mit dem Produkt, bieten eine breite Produktpalette und gewährleisten Support und Service für die korrekte Installation und Wartung. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Herstellergarantie. Ein seriöser Hersteller bietet Garantien für das Getriebe. Die genannten Faktoren stellen sicher, dass sich Ihre Investition in ein Zykloidgetriebe über Jahre hinweg auszahlt.
Um die korrekte Positioniergenauigkeit Ihres Zykloidgetriebes zu erreichen, ist die Wahl eines auf diese Produktart spezialisierten Herstellers entscheidend. Dies gilt insbesondere für Anwendungen in der Robotik, der automatisierten Lackierung oder anderen industriellen Prozessen, die höchste Präzision erfordern. Ein guter Hersteller bietet modernste Technologie und verfügt über das nötige Know-how, um die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden. So ist der Erfolg Ihres Produkts von Anfang bis Ende gewährleistet.

Größe

Die Wahl der richtigen Größe eines Zykloidgetriebes ist für dessen effizienten Betrieb entscheidend. Dies ist jedoch keine einfache Aufgabe. Der Prozess erfordert komplexe Bearbeitungsschritte und die Anfertigung zahlreicher Teile. Zykloidgetriebe sind in verschiedenen Größen erhältlich, und einige grundlegende Faustregeln können Ihnen bei der Auswahl der passenden Größe helfen.
Die erste Faustregel für die Wahl der richtigen Größe eines Zykloidgetriebes lautet: Verwenden Sie ein Getriebe mit dem gleichen Durchmesser wie die Eingangswelle. Das bedeutet, dass das Getriebe mindestens 5 mm dick sein muss. Das Zykloidgetriebe benötigt außerdem einen Sockel und ein Lager zur Fixierung der Antriebswelle. Der Sockel muss groß genug sein, um die Stifte aufzunehmen. Das Lager muss den gleichen Durchmesser wie die Eingangswelle haben.
Als Faustregel gilt, dass die Zykloidenwelle eine Bohrung für die Abtriebswelle haben sollte. Dadurch ist die Abtriebswelle rückwärtsantreibbar und weist ein geringes Zahnflankenspiel auf. Es sollten mindestens vier bis sechs Abtriebsbohrungen vorhanden sein. Der Durchmesser der Bohrungen sollte so gewählt sein, dass die Mittellinie der Zykloidenwelle dem Durchmesser der Lagermitte entspricht.
Mithilfe eines Desmos-Diagramms können Sie anschließend die Zahnradparameter erstellen. Die Anzahl der Stifte sollte der Zähnezahl des Zykloidengetriebes entsprechen, und der Stiftdurchmesser sollte doppelt so groß wie der Zahnraddurchmesser sein. Der Stiftradius sollte dem Wert C aus Desmos entsprechen, und der Durchmesser des Stiftkreises sollte dem Wert R entsprechen.
Die letzte Faustregel lautet, sicherzustellen, dass die Zykloide keine scharfen Kanten oder Unstetigkeiten aufweist. Sie sollte außerdem eine glatte Linie haben.

Bearbeitet von CX am 22.11.2023