Tsüklonkäigukasti matemaatilise mudeli väljatöötamine

Võrreldes planetaarkäigukastidega peetakse tsükloidkäigukaste sageli ideaalseks valikuks laia rakenduste hulga jaoks. Neil on kompaktne konstruktsioon, mis on sageli väikese hõõrdumise ja kõrge ülekandearvuga.

Madal hõõrdumine

Tsükloidkäigukasti matemaatilise mudeli väljatöötamine oli väljakutse. Mudel suutis näidata mitmesuguste geomeetriliste parameetrite mõju kontaktpingetele. See suutis modelleerida hõõrdumist kõigis kvadrantides. See suutis näidata selget korrelatsiooni simulatsiooni tulemuste ja reaalsete mõõtmiste vahel.
Mudel põhineb uuel lähenemisviisil, mis võimaldab modelleerida hõõrdumist käigukasti kõigis kvadrantides. See suudab kuvada ka nullist erinevat voolu seisu ajal. Koos hea simulatsioonialgoritmiga saab mudelit kasutada juhitava süsteemi dünaamilise käitumise parandamiseks.
Tsükloidkäigukast on kompaktne ajam, mida kasutatakse tööstusautomaatikas. Seda tüüpi käigukast pakub kõrgeid ülekandearvusid, väikest kulumist ja head väändejäikust. Lisaks on sellel hea löökkoormustaluvus.
Mudel põhineb tsükloidsetel ketastel, mis haakuvad statsionaarse hammasratta tihvtidega. Tekkiv hõõrdefunktsioon tekib siis, kui rootor hakkab pöörlema. See tekib ka siis, kui rootor pöörab oma pöörlemissuunda vastupidiseks. Mudelil on kaks kõverat, üks mootori ja teine ​​generaatori režiimi jaoks.
Tsükloidketta perimeetri trohoidne profiil on vajalik pöörlevate osade korrektseks sobitamiseks. Lisaks tuleks profiil täpselt määratleda. See võimaldab kontaktjõudude ühtlast jaotumist.
Mudelit kasutati tsükloidkäigukasti ja evolventkäigukasti suhtelise jõudluse võrdlemiseks. See võrdlus näitab, et tsükloidkäigukast talub suuremat koormust kui evolventkäigukast. See on ka vastupidavam ja suudab väikeses ruumis toota suuri ülekandearvusid.
Kasutatav mudel suudab jäädvustada osade täpse geomeetria. See võimaldab ka pingeid paremini analüüsida.

Kompaktne

Erinevalt kaldhammasülekannetest pakuvad kompaktsed tsükloidkäigukastid suuremaid ülekandearvusid. Need on kompaktsemad ja kergemad. Lisaks pakuvad nad paremat positsioneerimistäpsust.
Tsükloidajamid pakuvad suurt pöördemomenti ja kandevõimet. Need on ka väga tõhusad ja vastupidavad. Need sobivad ideaalselt raskete koormuste või löökkoormustega rakenduste jaoks. Neil on ka väike lõtk ja suur väändejäikus. Tsükloidkäigukastid on saadaval erinevates konstruktsioonides.
Tsükloidkettad on paigaldatud ekstsentrilisele sisendvõllile, mis ajab neid ümber statsionaarse hammasratta. Hammasratas koosneb paljudest tihvtidest ja tsükloidketas liigutab iga sisendvõlli pöörde kohta ühe laba. Väljundvõllil on rulltihvtid, mis pöörlevad tsükloidketta aukude ümber.
Tsükloidajamid sobivad ideaalselt raskete koormuste ja löökkoormuste jaoks. Neil on suur väändejäikus ja kõrged ülekandearvud, mis muudab need väga tõhusaks. Tsükloidkäigukastidel on väike lõtk ja suur pöördemoment ning need on väga kompaktsed.
Tsükloidseid käigukaste kasutatakse väga erinevates rakendustes, sealhulgas laevade jõuseadmetes, CNC-töötluskeskustes, meditsiinitehnoloogias ja manipuleerimisrobotites. Need on eriti kasulikud rakendustes, kus positsioneerimistäpsus on kriitiline, näiteks kirurgilistes positsioneerimissüsteemides. Tsükloidsetel käigukastidel on äärmiselt madal hüstereesikaotus ja väike lõtk pikema kasutusaja jooksul.
Tsükloidkettad on tavaliselt konstrueeritud vähendatud tsükloidi läbimõõduga, et minimeerida tasakaalustamatuse jõude suurtel kiirustel. Tsükloidajamitele on iseloomulik ka minimaalne tagasilöök, kõrge ülekandearv ja suurepärane positsioneerimistäpsus. Tsükloidkäigukastidel on ka pikk kasutusiga võrreldes teiste hammasülekannetega. Tsükloidajamid on väga vastupidavad ja pakuvad suuremaid ülekandearvusid kui kaldhammasülekanded.
Tsükloidkäigukastid on madala hinnaga ja neid on lihtne printida. CZPT käigukastid on saadaval laias valikus suurustes ja suudavad väljundteljel tekitada suure pöördemomendi.

Kõrge reduktsioonisuhe

Saadaval olevate käigukastide tüüpide seas on automatiseerimise valdkonnas populaarne valik suure ülekandearvuga tsükloidkäigukast. Seda käigukasti kasutatakse rakendustes, mis nõuavad täpset väljundit ja suurt efektiivsust.
Tsükloidhammasrattad suudavad pakkuda suurt pöördemomenti ja edastada seda hästi. Neil on väike hõõrdumine ja väike lõtk. Neid kasutatakse laialdaselt robotühendustes. Nende valmistamiseks on aga vaja spetsiaalseid tööriistu. Mõned neist on isegi 3D-prinditud.
Tsükloidkäigukast on tavaliselt kolmeastmeline konstruktsioon, mis sisaldab sisendrummu, väljundrummu ja kahte teineteise ümber pöörlevat tsükloidset hammasratast. Sisendrummul on liikuvad tihvtid ja rullid, väljundrummul aga statsionaarne hammasratas.
Sisendvõlli paneb liikuma ekstsentriline laager. Seejärel surutakse ketast vastu hammasratast, mis paneb selle laagri ümber pöörlema. Ketta pöörlemisel panevad hammasratta tihvtid liikuma väljundvõlli tihvte.
Sisendvõll pöörleb maksimaalselt üheksa pööret, väljundvõll aga kolm pööret. See tähendab, et enne väljundvõlli pöörlemist peab sisendvõll pöörlema ​​üle üheteistkümne miljoni korra. Väljundvõll pöörleb ka sisendvõlli vastassuunas.
Kaheastmelises diferentsiaaltsükloidaalses kiiruse reduktoris on sisendvõll väntvõlli konstruktsiooniga. Väntvõll ühendab esimest ja teist tsükloidset käiku ning käivitab neid samaaegselt.
Esimene aste on tsükloidne ketas, mis on hammasratta profiil. Selle ümbermõõdul on n = 7 laba. Iga laba liigub ümber tihvtide võrdlusringi. Seejärel liigub ketas 360-kraadise sammuga edasi.
Teine aste on tsükloidne ketas, tuntud ka kui "lihvija hammasratas". Välimisel hammasrattal on vähem hambaid kui sisemisel hammasrattal. See võimaldab hammasratast hammaste arvu põhjal madalamale keerata.

Kinemaatika

Tsükloidkäigukasti kinemaatikat on uurinud mitmed teadlased. Nad on välja töötanud erinevaid lähenemisviise tsükloidkäigukastide hambaprofiili muutmiseks. Mõned neist lähenemisviisidest hõlmavad tsükloidketta kuju ja lihvketta keskpunkti asendi muutmist.
See artikkel kirjeldab uut lähenemisviisi tsükloidhammasrataste profiili modifitseerimisele. See põhineb matemaatilisel mudelil ja hõlmab mitmeid olulisi parameetreid, nagu rõhunurk, lõtk ja hammaste vahe. Uuring pakub uut viisi robotite täppisreduktorite tsükloidhammasrataste modifitseerimise projekteerimiseks.
Hambaprofiili rõhunurk on hambumispunktis hammaste normaalisuuna ja kiirussuuna vaheline nurk. Rõhunurga jaotus on oluline hammasratta hammaste jõuülekande jõudluse määramiseks hambumises. Jaotustrendi saab arvutada võrrandi (5) abil.
Hambaprofiili modifitseerimise matemaatilise mudeli saab leida rõhunurga jaotuse ja modifikatsioonifunktsiooni vahelise seose abil. Sõltuv muutuja on modifikatsioon DL ja sõltumatu muutuja on rõhunurk a.
Võrdluspunkti A asukoht on modifikatsiooni kavandamisel oluline kaalutlus. See tagab hambumissegmendi optimaalse jõuülekande. Selle määrab väikseim profiili rõhunurk. Asukoht sõltub ka modifitseeritava hammasratta tüübist. Seda mõjutab ka hammaste lõtk.
Rõhunurga jaotust kirjeldav matemaatiline mudel on välja töötatud valemiga DL=f(a). See on tükipõhine funktsioon, mis määrab hambaprofiili rõhunurga jaotuse. Seda saab väljendada ka kui DL=ph.
Hamba rõhunurk on ka nurk hambumispunktis oleva tavalise normaali suuna ja tsükloidse hammasratta pöörlemiskiiruse suuna vahel.

Planetaarkäigukastid vs tsükloidkäigukastid

Üldiselt on liikumisjuhtimise rakendustes kahte tüüpi käigukaste: tsükloidkäigukast ja planetaarkäigukast. Tsükloidkäigukaste kasutatakse kõrgsageduslike liikumiste jaoks, samas kui planetaarkäigukastid sobivad madala kiirusega rakenduste jaoks. Mõlemad on väga täpsed ja korrektsed käigukastid, mis on võimelised käsitsema suuri koormusi suure tsükli sagedusega. Kuid neil on erinevad eelised ja puudused. Seega peavad insenerid kindlaks määrama, milline käigukasti tüüp sobib nende rakendusega kõige paremini.
Tsükloidseid käigukaste kasutatakse tavaliselt tööstusautomaatikas. Need pakuvad suurepärast jõudlust ülekandearvudega alates 10:1. Neil on kompaktsem disain, suurem pöördemomendi tihedus ja parem ülekoormuskaitse. Samuti vajavad nad vähem ruumi ja on odavamad kui planetaarkäigukastid.
Teisest küljest on planetaarkäigukastid kerged ja pakuvad suuremat pöördemomendi tihedust. Samuti on nad võimelised käsitlema suuremaid ülekandeid. Neil on pikem eluiga ning nad on täpsemad ja vastupidavamad. Neid on saadaval mitmesugustes stiilides, sealhulgas kandilise, ümara ja topeltraamiga konstruktsioonidena. Need pakuvad laia valikut pöördemomendi ja kiiruse võimalusi ning neid kasutatakse arvukates rakendustes.
Tsükloidseid käigukaste saab toota erinevat tüüpi tsükloidnukkidega, sealhulgas ühe- või liittsükloidnukkidega. Tsükloidnukid on silindrilised elemendid, millel on ekstsentriliselt pöörlevad nukijälgijad. Nukijälgijad toimivad sisemise hammasratta hammastena. Tsükloidnukid on lihtne kontseptsioon, kuid neil on arvukalt eeliseid. Neil on pikema aja jooksul väike lõtk, mis võimaldab täpsemat positsioneerimist. Neil on ka sisemised survepinged ja veeremielementide vaheline kattumistegur.
Planetaarkäigukastidele on iseloomulikud kolm peamist jõuülekande elementi: rõngashammasratas, päikesehammasratas ja planetaarhammasratas. Need on üldiselt kaheastmelised käigukastid. Päikesehammasratas on kinnitatud sisendvõlli külge, mis omakorda on kinnitatud servomootori külge. Rõngashammasratas pöörab päikesehammasratast ja planetaarhammasratas pöörab väljundvõlli.

editor by CX 2023-05-23