Cara Menghitung Rasio Transmisi untuk Kotak Gigi Sikloidal

Penggunaan gearbox sikloidal dapat sangat bermanfaat dalam berbagai situasi. Namun, penting untuk memahami cara menggunakannya dengan benar sebelum menerapkannya. Artikel ini membahas manfaat penggunaan gearbox sikloidal, cara menghitung rasio transmisi, dan cara menentukan pengaruh gaya dinamis dan inersia pada gearbox.

Efek dinamis dan inersia

Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mempelajari efek dinamis dan inersia dari gearbox sikloidal. Penelitian ini dilakukan menggunakan metode numerik, analitik, dan eksperimental. Bergantung pada sifat beban dan distribusinya di sepanjang roda gigi, berbagai model telah dikembangkan. Model-model ini menggunakan metode elemen hingga untuk menentukan tegangan kontak yang akurat. Beberapa model ini telah dikembangkan untuk mengatasi elastisitas kontak nonlinier.
Ketidakseimbangan inersia pada gearbox sikloidal menyebabkan getaran dan dapat memengaruhi efisiensi perangkat. Hal ini dapat meningkatkan kerugian mekanis dan meningkatkan keausan. Efisiensi perangkat juga bergantung pada torsi yang diterapkan pada cakram sikloidal. Efektivitas perangkat meningkat seiring dengan peningkatan beban. Demikian pula, dinamika kontak nonlinier juga terkait dengan peningkatan efisiensi.
Sebuah model baru dari reduktor sikloidal telah dikembangkan untuk memprediksi efek dari beberapa kondisi operasional. Model ini didasarkan pada dinamika benda kaku dan menggunakan koefisien kekakuan non-linier. Model ini telah divalidasi melalui metode numerik dan analitik. Model ini menawarkan pengurangan biaya komputasi yang drastis. Model ini memungkinkan analisis cepat dari beberapa kondisi operasional.
Kontribusi utama makalah ini adalah investigasi distribusi beban pada cakram sikloidal. Studi aspek ini penting karena memungkinkan analisis bagian yang berputar dan tegangan. Studi ini juga memberikan indikasi profil roda gigi mana yang paling sesuai untuk mengoptimalkan transmisi torsi. Studi ini telah dilakukan dengan berbagai jenis gearbox sikloidal dan bermanfaat dalam menentukan kinerja berbagai jenis gearbox sikloidal.
Untuk mempelajari distribusi beban pada cakram sikloidal, para penulis meneliti hubungan antara gaya kontak, kotak roda gigi sikloidal, dan profil roda gigi yang berbeda. Mereka menemukan bahwa dinamika kontak non-linier memiliki dampak besar pada efisiensi kotak roda gigi sikloidal. Kotak roda gigi sikloidal merupakan solusi ideal untuk aplikasi yang melibatkan servo yang sangat dinamis. Kotak roda gigi ini juga dapat digunakan dalam aplikasi mesin perkakas dan industri pengolahan makanan.
Studi ini menemukan bahwa ada tiga prinsip desain umum reduktor sikloidal. Prinsip-prinsip tersebut adalah distribusi gaya kontak, pengurangan kecepatan, dan profil trokoidal dari cakram sikloidal. Profil trokoidal harus didefinisikan dengan cermat untuk memastikan penyambungan yang tepat dari bagian-bagian yang berputar. Profil trokoidal memberikan indikasi profil roda gigi mana yang terbaik untuk mengoptimalkan transmisi torsi. Distribusi gaya kontak dapat ditingkatkan dengan memperhalus jalinan di sepanjang lebar cakram.
Seiring peningkatan kecepatan input, efisiensi reduktor juga meningkat. Hal ini karena gaya kontak terus berubah besaran dan orientasinya. Reduktor sikloidal dengan perbedaan satu gigi dapat mengurangi kecepatan input hingga 87:1 dalam satu tahap. Reduktor ini juga memiliki kemampuan untuk menangani pergerakan siklus tinggi tanpa celah (backlash).

Perhitungan rasio transmisi

Mendapatkan perhitungan rasio transmisi yang tepat untuk gearbox sikloidal membutuhkan pemahaman yang baik tentang apa itu gearbox, serta produk yang digunakan. Rasio yang tepat dihitung dengan membagi kecepatan keluaran roda gigi keluaran dengan kecepatan masukan roda gigi masukan. Ini biasanya dilakukan dengan menggunakan stopwatch. Dalam beberapa kasus, katalog atau spesifikasi produk mungkin diperlukan. Rasio yang tepat ditentukan oleh kombinasi faktor, seperti jumlah torsi yang diterapkan pada mekanisme, serta ukuran roda gigi yang terlibat.
Gigi sikloidal adalah jenis profil gigi roda gigi yang dapat direpresentasikan menggunakan spline. Dimungkinkan juga untuk memodelkan roda gigi dengan profil sikloidal dengan menggunakan spline untuk menghubungkan titik-titik terhadap awal sistem koordinat. Hal ini penting dalam desain dan fungsionalitas roda gigi.
Terdapat banyak jenis roda gigi yang digunakan dalam mesin dan perangkat. Ini termasuk roda gigi tulang ikan (herringbone gear), roda gigi heliks (helical gear), dan roda gigi bevel spiral (spiral bevel gear). Rasio transmisi terbaik biasanya diperoleh dengan gearbox sikloidal. Selain memastikan akurasi posisi, gearbox sikloidal memberikan backlash yang sangat baik. Roda gigi sikloidal memiliki efisiensi mekanis yang tinggi, gesekan rendah, dan momen inersia minimal.
Gearbox sikloidal sering disebut sebagai gearbox planet, meskipun secara teknis merupakan gearbox satu tahap. Selain memiliki roda gigi cincin, gearbox ini memiliki bantalan eksentrik yang menggerakkan cakram sikloidal dalam rotasi eksentrik. Hal ini menjadikan gearbox sikloidal pilihan yang baik untuk rasio gigi tinggi dalam desain yang kompak.
Cakram sikloid adalah elemen kunci dari gearbox sikloid. Cakram sikloid memiliki n=9 lobus, dan setiap lobus cakram bergerak satu lobus untuk setiap putaran poros penggerak. Cakram sikloid kemudian dihubungkan ke roda gigi cincin stasioner. Lobus cakram sikloid bertindak seperti gigi pada roda gigi cincin stasioner.
Terdapat banyak jenis roda gigi yang diklasifikasikan berdasarkan profil gigi roda giginya. Roda gigi yang paling umum adalah roda gigi involute dan heliks. Sebagian besar roda gigi pengontrol gerak menggunakan desain roda gigi lurus (spur). Namun, ada banyak jenis roda gigi lain yang digunakan dalam berbagai aplikasi. Roda gigi sikloidal adalah salah satu roda gigi yang lebih rumit untuk dirancang. Garis luar cakram sikloid dapat direpresentasikan menggunakan penanda atau garis halus, meskipun grafik sebaran juga dapat digunakan.
Lobus cakram sikloid berputar pada lingkaran acuan berupa pin. Pin-pin ini berputar 40 derajat selama rotasi eksentrik poros penggerak. Pin-pin tersebut berputar mengelilingi cakram untuk mencapai rotasi poros keluaran yang stabil.
Fitur lain yang jelas, dan mungkin lebih penting, dari cakram sikloid adalah jumlah pin 'ajaib'. Ini adalah jumlah pin yang menonjol melalui permukaan cakram. Cakram tersebut memiliki lubang yang lebih besar daripada pin. Hal ini memungkinkan pin untuk menonjol melalui cakram dan terhubung ke poros keluaran.

Aplikasi

Baik Anda sedang membangun penggerak robot atau sekadar mencari gearbox untuk mengurangi kecepatan kendaraan Anda, gearbox sikloidal adalah cara yang bagus untuk mencapai rasio reduksi yang tinggi. Gearbox sikloidal memiliki desain ringan dan gesekan rendah yang menghasilkan transmisi yang sangat stabil. Gearbox ini cocok untuk robot industri dan dapat digunakan dalam banyak aplikasi, termasuk robot pemosisian.
Gearbox sikloidal mengurangi kecepatan dengan menggunakan gerakan eksentrik. Gerakan eksentrik memungkinkan seluruh roda gigi internal berputar dalam gerakan sikloidal yang berayun, yang kemudian diterjemahkan kembali menjadi rotasi melingkar. Ini menghilangkan kebutuhan untuk menumpuk tahapan roda gigi. Gearbox sikloidal juga memiliki gesekan yang lebih rendah, kekuatan yang lebih tinggi, dan daya tahan yang lebih besar daripada gearbox konvensional.
Gearbox sikloidal juga digunakan dalam sejumlah aplikasi, termasuk sistem propulsi kapal dan penggerak robot. Gearbox sikloidal mengurangi getaran dengan menggunakan roda gigi yang saling bergeser untuk menghilangkan getaran.
Roda gigi sikloidal memiliki gesekan yang lebih rendah, kekuatan yang lebih tinggi, dan kekakuan torsi yang lebih baik daripada roda gigi involut. Roda gigi ini juga memiliki tegangan kontak Hertzian yang lebih rendah, sehingga lebih baik daripada roda gigi involut untuk digunakan dengan beban kejut. Selain itu, roda gigi ini memiliki ukuran dan berat yang lebih kecil daripada kotak roda gigi konvensional, dan memiliki rasio reduksi yang lebih tinggi daripada roda gigi involut.
Roda gigi sikloidal biasanya digunakan untuk mengurangi kecepatan motor, tetapi juga menawarkan sejumlah keunggulan lain. Kotak roda gigi sikloidal memiliki ukuran yang lebih kecil daripada kotak roda gigi lainnya, sehingga dapat dipasang di ruang yang terbatas. Selain itu, roda gigi ini memiliki celah (backlash) yang rendah, memungkinkan pergerakan yang presisi. Roda gigi sikloidal memiliki efisiensi yang lebih tinggi, sehingga menghasilkan kebutuhan daya yang lebih rendah dan keausan yang lebih sedikit.
Cakram sikloidal adalah salah satu komponen terpenting dari gearbox. Cakram sikloidal biasanya dirancang dengan sikloid yang pendek, yang meminimalkan eksentrisitas cakram. Cakram ini juga dirancang dengan sisi yang dipersingkat, sehingga menghasilkan kekuatan yang lebih baik dan konsentrasi tegangan yang lebih rendah. Cakram sikloidal biasanya dihubungkan ke roda gigi cincin stasioner. Sikloid dirancang untuk berputar di sekitar pin cincin stasioner, yang menekan lubang melingkar pada cakram. Gearbox sikloidal biasanya menggunakan dua derajat perpindahan gigi.
Penggerak sikloidal ideal untuk aplikasi beban berat. Penggerak ini juga memiliki kekakuan torsi yang tinggi, sehingga sangat tahan terhadap beban kejut. Penggerak sikloidal juga menawarkan rasio reduksi yang tinggi, yang dapat dicapai tanpa memerlukan poros input yang besar. Selain itu, penggerak ini kompak dan memiliki umur pakai yang panjang.
Poros keluaran dari gearbox sikloidal selalu memiliki dua derajat pergeseran, yang memastikan bahwa poros masukan dan keluaran selalu berputar dengan kecepatan yang berbeda. Poros keluaran berupa selubung pin di sekitar cakram penggerak, yang juga memungkinkan perawatan yang mudah.
Gearbox sikloidal juga sangat kompak dan ringan, sehingga ideal untuk digunakan pada robot industri. Reducer gearbox sikloidal adalah reducer yang paling stabil dan rendah getaran pada robot industri, serta memiliki rentang rasio transmisi yang luas.

Diedit oleh CX 2023-06-08