Syklonivaihteisto vs. evolventtivaihteisto

Käytitpä sitten sykloidivaihteistoa tai evolventtivaihteistoa sovelluksessasi, on muutamia asioita, jotka sinun tulisi tietää. Tässä artikkelissa korostetaan joitakin näistä asioista, mukaan lukien: sykloidivaihteisto vs. evolventtivaihteisto, paino, puristusvoima, tarkkuus ja vääntömomenttitiheys.

Puristusvoima

Vaihteiden staattisia ominaisuuksia on analysoitu useissa tutkimuksissa. Tässä artikkelissa kirjoittajat tutkivat sykloidivaihteiston rakenteellisia ja kinemaattisia periaatteita. Sykloidivaihteisto on vaihdelaatikko, jossa käytetään epäkeskolaakeria pyörivän rungon sisällä. Sillä ei ole yhteistä hammaspyörä-hammaspyörä-paria, ja siksi se on ihanteellinen korkealle alennussuhteelle.
Tämän artikkelin tarkoituksena on tutkia sykloidisen kiekon jännitysjakaumaa. Erilaisia ​​hammaspyöräprofiileja tutkitaan kuormituksen jakautumisen ja dynaamisten vaikutusten tutkimiseksi.
Sykloidivaihteistot ovat alttiita puristukselle ja välykselle, mikä edellyttää oikeiden välityssuhteiden käyttöä laakerinopeudelle ja toleranssialueelle (TSA). Artikkelissa keskitytään myös alennusvaihteen kinemaattisiin periaatteisiin. Lisäksi kirjoittajat käyttävät akselille/rattaalle ja sykloidilevylle standardianalyysitekniikoita.
Kirjoittajat ovat aiemmin työskennelleet sykloidisen reduktorin jäykän rungon dynaamisen simuloinnin parissa. Analyysissä käytettiin trohoidista profiilia sykloidisen kiekon kehällä. Trohoidinen profiili saadaan valmistuspiirustuksesta ja siinä otetaan huomioon toleranssit.
Sykloidisen kiekon verkkotiheys tallentaa osien tarkan geometrian. Se tarjoaa tarkat kosketusjännitysten mittaustulokset.
Sykloidinen kiekko koostuu yhdeksästä lohkosta, jotka liikkuvat yhden lohkon verran käyttöakselin kierrosta kohden. Kun kiekkoa pyöritetään tappien ympäri, sykloidinen kiekko ei kuitenkaan liiku painopisteen ympäri. Siksi sykloidinen kiekko jakaa vääntömomenttikuorman viiden ulomman rullan kanssa.
Sykloidisen vaihteiston alhainen alennussuhde johtaa suurempaan indusoituun jännitykseen sykloidilevyssä. Tämä johtuu suuremmasta reiästä, joka on suunniteltu vähentämään levyssä olevan materiaalin määrää.

Vääntömomentin tiheys

Useita magneettivaihteistojen tyyppejä on tutkittu. Joillakin magneettivaihteistoilla on suurempi vääntömomenttitiheys kuin toisilla, mutta ne eivät vieläkään pysty kilpailemaan mekaanisten vaihteistojen kanssa.
Uusi, Halbach-roottoreita käyttävä, suuren vääntömomenttitiheyden omaava sykloidinen magneettivaihteisto on kehitetty ja sitä testataan parhaillaan. Suunnittelu validoitiin rakentamalla CPCyMG-prototyyppi. Tulokset osoittivat, että simuloitu liukumomentti oli verrattavissa kokeelliseen liukumomenttiin. Mitattu huippumomentti oli p3 = 14 spatiaalinen harmoninen, ja se vastaa aktiivisen alueen vääntömomenttitiheyttä 261,4 N*m/L.
Tässä sykloidivaihteistossa on myös korkea välityssuhde. Se on testattu saavuttavan 147,8 Nm:n huippumomentin, joka on yli kaksinkertainen perinteisen sykloidivaihteiston vääntömomenttitiheyteen verrattuna. Rakenne sisältää ferromagneettisen selkätuen, joka tarjoaa mekaanista tukea valmistukselle.
Tämä sykloidivaihteisto osoittaa myös, kuinka pienellä halkaisijalla voidaan saavuttaa suuri vääntömomenttitiheys. Se on suunniteltu 50 mm:n aksiaalipituudelle. Radiaaliset taipumavoimat eivät ole merkittäviä tällä pituudella. Suunnittelussa käytetään pientä ilmarakoa radiaalisten taipumavoimien vähentämiseksi, mutta se ei ole ainoa suunnitteluvaihtoehto.
Kompromissirakenteella on myös suuri volumetrinen vääntömomenttitiheys. Siinä on pienempi ilmarako ja suurempi massavääntömomenttitiheys. Se on toteuttamiskelpoinen ja mekaanisesti kestävä. Rakenne on myös luokkansa tehokkaimpia.
Kierukkavaihteisto on uudempi tekniikka, joka tuo sykloidivaihteistoon korkeamman tarkkuuden. Sen avulla servomoottori pystyy käsittelemään raskaita kuormia suurilla syklitaajuuksilla. Se on myös hyödyllinen sovelluksissa, jotka vaativat pienempiä suunnittelualueita.

Paino

Planeettavaihteistoihin verrattuna sykloidivaihteistojen paino ei ole yhtä merkittävä. Niillä on kuitenkin joitakin etuja. Yksi merkittävimmistä ominaisuuksista on niiden välyksetön toiminta, joka auttaa niitä liikkumaan tasaisesti ja tarkasti.
Lisäksi ne tarjoavat korkean hyötysuhteen, mikä tarkoittaa, että servomoottorit voivat toimia suuremmilla nopeuksilla. Parasta on, että niitä ei tarvitse pinota päällekkäin suuren välityssuhteen saavuttamiseksi.
Sykloidivaihteistojen toinen etu on, että ne ovat yleensä edullisempia kuin planeettavaihteistot. Tämä tarkoittaa, että ne sopivat valmistusteollisuuteen ja robotiikkaan. Ne sopivat myös raskaisiin robotteihin, jotka vaativat kestävän vaihteiston.
Ne tarjoavat myös paremman alennussuhteen. Sykloidivaihteilla voidaan saavuttaa alennussuhteet 30:1 - 300:1, mikä on valtava parannus planeettavaihteisiin verrattuna. Saatavilla on kuitenkin vain vähän malleja, joiden välityssuhde on alle 30:1.
Sykloidivaihteet tarjoavat myös paremman kulumiskestävyyden, mikä tarkoittaa, että ne voivat kestää pidempään kuin planeettavaihteet. Ne ovat myös kompaktimpia, mikä auttaa niitä saavuttamaan suuria välityssuhteita pienemmässä tilassa. Sykloidivaihteiden rakenne tekee niistä myös vähemmän alttiita välykselle, mikä on yksi planeettavaihteistojen suurimmista puutteista.
Lisäksi sykloidivaihteet voivat tarjota paremman paikannustarkkuuden. Itse asiassa tämä on yksi tärkeimmistä syistä valita sykloidivaihteet planeettavaihteiden sijaan. Tämä johtuu siitä, että sykloidilevy pyörii laakerin ympäri riippumatta tuloakselista.
Planeettavaihteistoihin verrattuna sykloidivaihteet ovat myös paljon lyhyempiä. Tämä tarkoittaa, että ne tarjoavat parhaan paikannustarkkuuden. Ne ovat myös kevyempiä, mikä tarkoittaa, että niiden halkaisija on pienempi.

Tarkkuus

Useat asiantuntijat ovat tutkineet sykloidivaihteistoa tarkkuusvaihteistoissa. Heidän tutkimuksensa keskittyy pääasiassa sykloidivaihteiden matemaattiseen malliin ja tarkkuuden arviointimenetelmään.
Sykloidisten hammaspyörien perinteinen modifikaatiosuunnittelu toteutetaan pääasiassa asettamalla erilaisia ​​työstöparametreja ja hiomalaikan keskiasentoa. Sillä on kuitenkin joitakin haittoja, kuten epävakaa kytkennän tarkkuus ja hallitsematon hammasprofiilin käyrän muoto.
Tässä tutkimuksessa esitetään uusi menetelmä sykloidivaihteiden modifikaatiosuunnitteluun. Menetelmä perustuu kytkentävälyksen ja painekulmajakauman laskentaan. Sen avulla voidaan tehokkaasti esiohjata sykloiditappivaihteiden siirtotarkkuutta ja varmistaa hyvät kytkentäominaisuudet.
Ehdotettua menetelmää voidaan soveltaa pyörivien vektorialennusvaihteiden valmistuksessa. Se soveltuu myös robottien tarkkuusalennusvaihteisiin.
Sykloidisten hammaspyörien matemaattinen malli voidaan laatia käyttämällä painekulmaa a riippuvana muuttujana. On mahdollista laskea painekulmajakauma ja profiilipainekulma. Se voidaan ilmaista myös muodossa DL=f(a). Sitä voidaan soveltaa tarkkuusvaihteiden suunnittelussa.
Tutkimuksessa otetaan huomioon myös juurivälys, hammaspyörän hampaiden välys ja profiilikulma. Näillä tekijöillä on suora vaikutus sykloidivaihteiston voimansiirtosuorituskykyyn. Se osoittaa myös parempaa liiketarkkuutta ja pienempää välystä. Muokattu profiili voi myös heijastaa pienempää siirtovirhettä.
Lisäksi ehdotettu menetelmä perustuu menetettyyn liikkeeseen laskemiseen. Se määrittää ensimmäisen hampaan kosketuskulman. Tämä kulma on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa modifikaation laatuun. Siirtovirhe toisen sykloidimenetelmän jälkeen on pienin.
Lopuksi esitetään CZPT RV-35N -ratasparia koskeva tapaustutkimus ehdotetun menetelmän todistamiseksi.

Evolventtivaihteet vs. sykloidivaihteet

Evolventteihin verrattuna sykloidivaihteilla on alhaisempi melu, vähemmän kitkaa ja ne kestävät pidempään. Ne ovat kuitenkin kalliimpia. Sykloidivaihteiden valmistus voi olla vaikeampaa. Ne eivät välttämättä sovi yhtä hyvin tiettyihin sovelluksiin, kuten avaruusmanipulaattoreihin ja robottiniveliin.
Yleisin hammaspyöräprofiili on ympyrän evolventtikäyrä. Tämä käyrä muodostuu kuvitteellisen kireän langan päätepisteestä, joka purkautuu ympyrästä.
Toinen käyrä on episykloidikäyrä. Tämä käyrä muodostuu ympyrään jäykästi kiinnitetyn pisteen vieriessä toisen ympyrän yli. Tätä käyrää on vaikea tuottaa ja se on paljon kalliimpaa kuin evolventtikäyrä.
Ympyrän sykloidikäyrä on myös esimerkki monikursorista. Tämä käyrä luodaan ympyrän kehällä olevan pisteen uran avulla.
Sykloidikäyrällä on sama halkaisija kuin evolventtikäyrällä, mutta se kaartuu tangentiaalisesti ympyrän halkaisijan suuntaisesti. Tämä käyrä luokitellaan myös tavalliseksi käyräksi. Sillä on useita muita toimintoja. FE-menetelmää käytettiin sykloidisten nopeudenalennusventtiilien venymätilan analysointiin.
On monia muitakin käyriä, mutta evolventtikäyrä on yleisimmin käytetty hammaspyöräprofiili. Ympyrän evolventtikäyrä on spiraalimainen käyrä, joka piirretään kuvitteellisen kireän jänteen päätepisteen kautta.
Evolventtipyörät ovat hyvin samanlaisia ​​kuin Lego-palikat. Niillä on todella hauska leikkiä. Niillä on myös paljon etuja. Ne esimerkiksi kestävät keskiosien siivilöitä paremmin kuin sykloidipyörät. Niitä on myös paljon helpompi valmistaa, joten evolventtipyörien hinta on alhaisempi. Ne ovat kuitenkin vanhentuneita.
Sykloidivaihteita on myös vaikeampi valmistaa kuin evolventtivaihteita. Niillä on kupera pinta, mikä johtaa suurempaan kulumiseen. Niillä on myös yksinkertaisempi muoto kuin evolventtivaihteilla. Niissä on myös vähemmän hampaita. Niitä käytetään pyörivissä liikkeissä, kuten ruuvikompressorien roottoreissa.

editor by CX 2023-05-31