Kuinka laskea sykloidivaihteiston välityssuhde

Sykloidisen vaihteiston käyttö voi olla erittäin hyödyllistä monissa erilaisissa tilanteissa. On kuitenkin tärkeää ymmärtää, miten sitä käytetään oikein ennen sen käyttöönottoa. Tässä artikkelissa käsitellään sykloidisen vaihteiston käytön etuja, välityssuhteen laskemista ja dynaamisten ja inertiavoimien vaikutusten määrittämistä vaihteistoon.

Dynaamiset ja inertiavaikutukset

Sykloidisten vaihteistojen dynaamisia ja inertiavaikutuksia on tutkittu useissa tutkimuksissa. Nämä tutkimukset on suoritettu käyttäen numeerisia, analyyttisiä ja kokeellisia menetelmiä. Kuorman luonteesta ja sen jakautumisesta vaihdetta pitkin riippuen on kehitetty erilaisia ​​malleja. Nämä mallit käyttävät äärellisten elementtien menetelmää tarkkojen kosketusjännitysten määrittämiseen. Joitakin näistä malleista on kehitetty kosketusten epälineaarisen elastisuuden käsittelemiseksi.
Sykloidisen vaihteiston inertiaalinen epätasapaino aiheuttaa tärinää ja voi vaikuttaa laitteen hyötysuhteeseen. Tämä voi lisätä mekaanisia häviöitä ja lisätä kulumista. Laitteen hyötysuhde riippuu myös sykloidilevyyn kohdistetusta vääntömomentista. Laitteen hyötysuhde kasvaa kuormituksen kasvaessa. Vastaavasti epälineaarinen kosketusdynamiikka liittyy myös hyötysuhteen kasvuun.
Uusi sykloidireduktorimalli on kehitetty ennustamaan useiden käyttöolosuhteiden vaikutuksia. Malli perustuu jäykän kappaleen dynamiikkaan ja käyttää epälineaarista jäykkyyskerrointa. Malli on validoitu numeerisilla ja analyyttisillä menetelmillä. Malli tarjoaa dramaattisen alennuksen laskentakustannuksissa. Malli mahdollistaa useiden käyttöolosuhteiden nopean analysoinnin.
Artikkelin pääkontribuutio on sykloidilevyllä tapahtuvan kuormituksen jakautumisen tutkiminen. Tämän näkökohdan tutkiminen on tärkeää, koska se mahdollistaa pyörivien osien ja jännitysten analysoinnin. Se antaa myös viitteitä siitä, mitkä vaihdeprofiilit sopivat parhaiten vääntömomentin siirron optimointiin. Tutkimus on tehty useilla sykloidivaihteistoilla, ja se on hyödyllinen erityyppisten sykloidivaihteistojen suorituskyvyn määrittämisessä.
Sykloidilevyn kuormituksen jakautumisen tutkimiseksi kirjoittajat selvittivät kosketusvoiman, sykloidivaihteistojen ja erilaisten vaihdeprofiilien välistä suhdetta. He havaitsivat, että epälineaarisella kosketusdynamiikalla on suuri vaikutus sykloidivaihteiston hyötysuhteeseen. Sykloidivaihteisto on ihanteellinen ratkaisu sovelluksiin, joissa on erittäin dynaamisia servomoottoreita. Sitä voidaan käyttää myös työstökoneissa ja elintarviketeollisuudessa.
Tutkimuksessa havaittiin, että sykloidialennusvaihteissa on kolme yleistä suunnitteluperiaatetta. Nämä ovat kosketusvoiman jakautuminen, nopeuden alennus ja sykloidilevyn trokoidiprofiili. Trokoidiprofiili on määriteltävä huolellisesti pyörivien osien oikean sovituksen varmistamiseksi. Trokoidiprofiili antaa viitteitä siitä, mitkä hammaspyöräprofiilit sopivat parhaiten vääntömomentin siirron optimointiin. Kosketusvoiman jakautumista voidaan parantaa hienosäätämällä hammaspyörän ristikkoa levylevyn leveyssuunnassa.
Syöttönopeuden kasvaessa alennusvaihteen hyötysuhde kasvaa. Tämä johtuu siitä, että kosketusvoimien suuruus ja suunta muuttuvat jatkuvasti. Yhden hampaan erolla varustettu sykloidialennusvaihteisto voi pienentää syöttönopeutta jopa 87:1 yhdessä vaiheessa. Se pystyy myös käsittelemään paljon syklejä sisältäviä liikkeitä ilman välystä.

Vaihteistosuhteen laskeminen

Sykloidisen vaihteiston oikean välityssuhteen laskeminen edellyttää hyvää ymmärrystä siitä, mikä vaihteisto on, sekä tuotteesta, johon sitä käytetään. Oikea välityssuhde lasketaan jakamalla lähtövaihteen lähtönopeus tulovaihteen tulonopeudella. Tämä tehdään yleensä sekuntikelloa käyttämällä. Joissakin tapauksissa saatetaan tarvita luettelo tai tuotespesifikaatio. Oikea välityssuhde määräytyy useiden tekijöiden yhdistelmän perusteella, kuten mekanismiin kohdistetun vääntömomentin määrän sekä käytettyjen vaihteiden koon perusteella.
Sykloidinen hammaspyörä on hammaspyörän hammasprofiilin tyyppi, joka voidaan esittää splinen avulla. Vaihteisto voidaan mallintaa myös sykloidiprofiililla yhdistämällä pisteitä splinen avulla koordinaatiston alkuun. Tämä on tärkeää hammaspyörän suunnittelun ja toiminnallisuuden kannalta.
Koneissa ja laitteissa käytetään monia erilaisia ​​vaihteita. Näitä ovat kalanruotohammaspyörä, kierrehammaspyörä ja kartiohammaspyörä. Parhaat välityssuhteet saavutetaan tyypillisesti sykloidivaihteistolla. Paikannustarkkuuden varmistamisen lisäksi sykloidivaihteisto tarjoaa erinomaisen välyksen. Sykloidivaihteilla on korkea mekaaninen hyötysuhde, pieni kitka ja minimaalinen hitausmomentti.
Sykloidista vaihteistoa kutsutaan usein planeettavaihteistoksi, vaikka se teknisesti ottaen on yksivaiheinen vaihteisto. Kehäpyörän lisäksi vaihteistossa on epäkeskolaakeri, joka pyörittää sykloidilevyä epäkeskisesti. Tämä tekee sykloidivaihteistosta hyvän valinnan suurille välityssuhteille kompakteissa malleissa.
Sykloidilevy on sykloidivaihteiston keskeinen osa. Sykloidilevyssä on n = 9 lohkoa, ja jokainen levyn lohko liikkuu yhden lohkon verran käyttöakselin jokaista kierrosta kohden. Sykloidilevy on sitten kytketty kiinteään kehäpyörään. Sykloidilevyn lohkot toimivat kuin hampaat kiinteässä kehäpyörässä.
Hammaspyöriä on monenlaisia, ja ne luokitellaan niiden hampaiden profiilin perusteella. Yleisimmät vaihteet ovat evolventti- ja vinohampaiset vaihteet. Useimmat liikkeenohjausvaihteet ovat lieriöhammaspyöriä. On kuitenkin olemassa myös monia muita vaihteistotyyppejä, joita käytetään erilaisissa sovelluksissa. Sykloidipyörä on yksi monimutkaisimmista vaihteista suunnitella. Sykloidipyörän ääriviivat voidaan esittää merkeillä tai tasaisilla viivoilla, mutta myös pistekaavio käy.
Sykloidilevyn nokareet pyörivät tappien muodostaman vertailujakoympyrän ympäri. Nämä tapit kiertyvät 40 astetta käyttöakselin epäkeskisen pyörimisen aikana. Tapit pyörivät levyn ympäri, jotta saavutetaan lähtöakselin tasainen pyöriminen.
Sykloidilevyn toinen ilmeinen ja mahdollisesti tärkeämpi ominaisuus on "maaginen" tappien lukumäärä. Tämä tarkoittaa levyn pinnan läpi työntyvien tappien lukumäärää. Levyssä on tappeja suurempia reikiä. Tämä mahdollistaa tappien työntymisen levyn läpi ja kiinnittymisen ulostuloakseliin.

Hakemus

Olitpa sitten rakentamassa robottikäyttöä tai etsimässä yksinkertaisesti vaihteistoa ajoneuvosi nopeuden vähentämiseen, sykloidivaihteisto on loistava tapa saavuttaa korkea alennussuhde. Sykloidivaihteistot ovat pienikitkaisia, kevyitä ja erittäin vakaan vaihteiston omaavia. Ne sopivat teollisuusroboteille ja niitä voidaan käyttää monissa sovelluksissa, mukaan lukien paikannusrobotit.
Sykloidiset vaihteistot vähentävät nopeutta käyttämällä epäkeskistä liikettä. Epäkeskinen liike mahdollistaa koko sisäisen hammaspyörän pyörimisen epätasaisessa sykloidisessa liikkeessä, joka sitten muuttuu takaisin pyöreäksi pyörimiseksi. Tämä poistaa tarpeen pinota vaihdekerroksia. Sykloidisilla vaihteistoilla on myös vähemmän kitkaa, suurempi lujuus ja kestävyys kuin perinteisillä vaihteistoilla.
Sykloidista vaihteistoa käytetään myös useissa sovelluksissa, kuten meripropulsiojärjestelmissä ja robottien käyttölaitteissa. Sykloidiset vaihteistot vähentävät tärinää käyttämällä offset-vaihteistoa tärinöiden poistamiseksi.
Sykloidivaihteilla on pienempi kitka, suurempi lujuus ja parempi vääntöjäykkyys kuin evolventtivaihteilla. Niillä on myös pienempi hertsiläinen kosketusjännitys, mikä tekee niistä evolventtivaihteita parempia iskukuormien käsittelyyn. Ne ovat myös kooltaan ja painoltaan pienempiä kuin perinteiset vaihteistot, ja niillä on suurempi alennussuhde kuin evolventtivaihteilla.
Sykloidivaihteita käytetään tyypillisesti moottorien nopeuden vähentämiseen, mutta niillä on myös useita muita etuja. Sykloidivaihteistoilla on pienempi jalanjälki kuin muilla vaihteistoilla, minkä ansiosta ne sopivat ahtaisiin tiloihin. Niillä on myös pieni välys, mikä mahdollistaa tarkan liikkeen. Sykloidivaihteilla on korkeampi hyötysuhde, mikä johtaa pienempään tehontarpeeseen ja vähäisempään kulumiseen.
Sykloidinen kiekko on yksi vaihteiston tärkeimmistä osista. Sykloidisissa kiekoissa on yleensä lyhyt sykloidi, joka minimoi kiekon epäkeskisyyden. Ne on myös suunniteltu lyhyemmällä kyljellä, mikä johtaa parempaan lujuuteen ja pienempään jännityksen keskittymiseen. Sykloidiset kiekot on tyypillisesti kytketty kiinteään hammaskehään. Sykloidi on suunniteltu pyörimään kiinteiden rengastappien ympäri, jotka painautuvat kiekon pyöreitä reikiä vasten. Sykloidisissa vaihteistoissa käytetään tyypillisesti kahta siirtoastetta.
Sykloidikäyttöiset voimansiirrot sopivat erinomaisesti raskaisiin kuormitussovelluksiin. Niillä on myös korkea vääntöjäykkyys, mikä tekee niistä erittäin kestäviä iskukuormille. Sykloidikäyttöisissä voimansiirroissa on myös korkea alennussuhde, joka voidaan saavuttaa ilman suurta tuloakselia. Ne ovat myös kompakteja ja niillä on pitkä käyttöikä.
Sykloidivaihteiston lähtöakselilla on aina kaksi siirtoastetta, mikä varmistaa, että tulo- ja lähtöakselit pyörivät aina eri nopeudella. Lähtöakseli olisi tappikotelo vetolevyjen ympärillä, mikä myös helpottaisi huoltoa.
Sykloidiset vaihteistot ovat myös erittäin kompakteja ja kevyitä, joten ne sopivat erinomaisesti käytettäväksi teollisuusroboteissa. Sykloidinen vaihteiston alennusvaihde on teollisuusrobottien vakain ja vähävärähtelyisin alennusvaihde, ja sillä on laaja välityssuhdealue.

toimittaja CX 2023-06-08