Mengembangkan Model Matematika dari Kotak Gigi Siklon

Dibandingkan dengan gearbox planet, gearbox sikloidal sering dianggap sebagai pilihan ideal untuk berbagai aplikasi. Gearbox ini memiliki desain yang ringkas, gesekan rendah, dan rasio reduksi yang tinggi.

Gesekan rendah

Mengembangkan model matematika dari gearbox sikloidal merupakan sebuah tantangan. Model tersebut mampu menunjukkan pengaruh berbagai parameter geometris terhadap tegangan kontak. Model ini mampu memodelkan gesekan statis di semua kuadran. Model ini mampu menunjukkan korelasi yang jelas antara hasil simulasi dan pengukuran di dunia nyata.
Model ini didasarkan pada pendekatan baru yang memungkinkan pemodelan gesekan statis di semua kuadran gearbox. Model ini juga mampu menampilkan arus bukan nol saat diam. Dikombinasikan dengan algoritma simulasi yang baik, model ini dapat digunakan untuk meningkatkan perilaku dinamis dari sistem yang dikendalikan.
Gearbox sikloidal adalah aktuator kompak yang digunakan untuk otomatisasi industri. Jenis gearbox ini memberikan rasio gigi yang tinggi, keausan rendah, dan kekakuan torsi yang baik. Selain itu, ia memiliki kapasitas beban kejut yang baik.
Model ini didasarkan pada cakram sikloidal yang terhubung dengan pin pada roda gigi cincin stasioner. Fungsi gesekan yang dihasilkan terjadi ketika rotor mulai berputar. Fungsi ini juga terjadi ketika rotor membalikkan arah putarannya. Model ini memiliki dua kurva, satu untuk mode motor dan satu untuk mode generator.
Profil trokoidal pada bagian tepi cakram sikloidal diperlukan untuk penyambungan yang tepat antara bagian-bagian yang berputar. Selain itu, profil tersebut harus didefinisikan secara akurat. Hal ini akan memungkinkan distribusi gaya kontak yang merata.
Model ini digunakan untuk membandingkan kinerja relatif gearbox sikloidal dengan gearbox involute. Perbandingan ini menunjukkan bahwa gearbox sikloidal dapat menahan beban lebih besar daripada gearbox involute. Gearbox sikloidal juga mampu bertahan lebih lama. Selain itu, gearbox sikloidal mampu menghasilkan rasio gigi tinggi dalam ruang yang kecil.
Model yang digunakan mampu menangkap geometri bagian-bagian secara tepat. Model ini juga memungkinkan analisis tegangan yang lebih baik.

Kompak

Berbeda dengan roda gigi heliks, kotak roda gigi sikloidal kompak dapat memberikan rasio reduksi yang lebih tinggi. Kotak roda gigi ini lebih kompak dan lebih ringan. Selain itu, kotak roda gigi ini memberikan akurasi pemosisian yang lebih baik.
Penggerak sikloid memberikan torsi dan kapasitas beban yang tinggi. Penggerak ini juga sangat efisien dan kuat. Ideal untuk aplikasi dengan beban berat atau beban kejut. Selain itu, penggerak ini memiliki celah balik yang rendah dan kekakuan torsi yang tinggi. Kotak roda gigi sikloid tersedia dalam berbagai desain.
Cakram sikloid dipasang pada poros masukan eksentrik, yang menggerakkannya mengelilingi roda gigi cincin stasioner. Roda gigi cincin terdiri dari banyak pin, dan cakram sikloid menggerakkan satu lobus untuk setiap putaran poros masukan. Poros keluaran berisi pin rol, yang berputar mengelilingi lubang pada cakram sikloid.
Penggerak sikloid sangat ideal untuk beban berat dan beban kejut. Penggerak ini memiliki kekakuan torsi yang tinggi dan rasio reduksi yang tinggi, sehingga sangat efisien. Kotak roda gigi sikloid memiliki celah balik yang rendah dan torsi yang tinggi serta sangat kompak.
Gearbox sikloid digunakan untuk berbagai macam aplikasi, termasuk sistem propulsi kapal, pusat permesinan CNC, teknologi medis, dan robot manipulasi. Gearbox ini sangat berguna dalam aplikasi dengan akurasi posisi yang kritis, seperti sistem pemosisian bedah. Gearbox sikloid memiliki kehilangan histeresis yang sangat rendah dan celah balik yang rendah dalam jangka waktu penggunaan yang lama.
Cakram sikloid biasanya dirancang dengan diameter sikloid yang lebih kecil untuk meminimalkan gaya ketidakseimbangan pada kecepatan tinggi. Penggerak sikloid juga memiliki celah balik minimal, rasio reduksi tinggi, dan akurasi posisi yang sangat baik. Kotak roda gigi sikloid juga memiliki masa pakai yang lama, dibandingkan dengan penggerak roda gigi lainnya. Penggerak sikloid sangat kuat, dan menawarkan rasio reduksi yang lebih tinggi daripada penggerak roda gigi heliks.
Gearbox sikloid memiliki biaya rendah dan mudah dicetak. Gearbox CZPT tersedia dalam berbagai ukuran dan dapat menghasilkan torsi tinggi pada sumbu keluaran.

Rasio reduksi tinggi

Di antara berbagai jenis gearbox yang tersedia, gearbox sikloidal dengan rasio reduksi tinggi merupakan pilihan populer di bidang otomasi. Gearbox ini digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan output presisi dan efisiensi tinggi.
Roda gigi sikloid dapat memberikan torsi tinggi dan mentransmisikannya dengan baik. Roda gigi ini memiliki gesekan rendah dan celah balik yang kecil. Roda gigi ini banyak digunakan pada sambungan robot. Namun, pembuatannya membutuhkan alat khusus. Beberapa bahkan telah dicetak menggunakan printer 3D.
Kotak roda gigi sikloidal biasanya merupakan struktur tiga tahap yang mencakup hub masukan, hub keluaran, dan dua roda gigi sikloidal yang berputar mengelilingi satu sama lain. Hub masukan memasang pin dan rol yang dapat bergerak, sedangkan hub keluaran memasang roda gigi cincin stasioner.
Poros masukan digerakkan oleh bantalan eksentrik. Cakram kemudian didorong ke arah roda gigi cincin, yang menyebabkannya berputar mengelilingi bantalan. Saat cakram berputar, pin pada roda gigi cincin menggerakkan pin pada poros keluaran.
Poros masukan berputar maksimal sembilan putaran, sedangkan poros keluaran berputar tiga putaran. Ini berarti poros masukan harus berputar lebih dari sebelas juta kali sebelum poros keluaran dapat berputar. Poros keluaran juga berputar berlawanan arah dengan poros masukan.
Pada peredam kecepatan sikloidal diferensial dua tahap, poros input menggunakan desain poros engkol. Poros engkol menghubungkan roda gigi sikloidal pertama dan kedua dan menggerakkannya secara bersamaan.
Tahap pertama adalah cakram sikloidal, yang merupakan profil gigi roda. Cakram ini memiliki n=7 lobus pada kelilingnya. Setiap lobus bergerak mengelilingi lingkaran jarak acuan berupa pin. Cakram kemudian bergerak maju dalam langkah 360 derajat.
Tahap kedua adalah cakram sikloidal, juga dikenal sebagai "roda gigi penggiling". Jumlah gigi pada roda gigi luar lebih sedikit daripada jumlah gigi pada roda gigi dalam. Hal ini memungkinkan roda gigi untuk diperkecil kecepatannya berdasarkan jumlah gigi.

Kinematika

Berbagai ilmuwan telah mempelajari kinematika gearbox sikloidal. Mereka telah mengembangkan berbagai pendekatan untuk memodifikasi profil gigi roda gigi sikloidal. Beberapa pendekatan ini melibatkan perubahan bentuk cakram sikloidal, dan perubahan posisi pusat roda gerinda.
Makalah ini menjelaskan pendekatan baru untuk modifikasi profil roda gigi sikloid. Pendekatan ini didasarkan pada model matematika dan menggabungkan beberapa parameter penting seperti sudut tekanan, celah, dan jarak bebas akar. Studi ini menawarkan cara baru untuk desain modifikasi roda gigi sikloid pada reduktor presisi untuk robot.
Sudut tekanan profil gigi adalah sudut antar segmen antara arah normal dan arah kecepatan pada titik persambungan. Distribusi sudut tekanan penting untuk menentukan kinerja transmisi gaya gigi roda gigi dalam persambungan. Tren distribusi dapat diperoleh dengan menghitung persamaan (5).
Model matematika untuk modifikasi profil gigi dapat diperoleh dengan menetapkan hubungan antara distribusi sudut tekanan dan fungsi modifikasi. Variabel dependennya adalah modifikasi DL dan variabel independennya adalah sudut tekanan a.
Posisi titik referensi A merupakan pertimbangan utama dalam desain modifikasi. Hal ini memastikan kinerja transmisi gaya pada segmen yang saling terkait optimal. Posisi ini ditentukan oleh sudut tekanan profil terkecil. Posisi ini juga bergantung pada jenis roda gigi yang sedang dimodifikasi. Selain itu, posisi ini juga dipengaruhi oleh celah antar gigi.
Model matematika yang mengatur distribusi sudut tekanan dikembangkan dengan DL=f(a). Ini adalah fungsi piecewise yang menentukan distribusi sudut tekanan profil gigi. Ini juga dapat dinyatakan sebagai DL=ph.
Sudut tekanan gigi juga merupakan sudut antara arah normal umum pada titik persambungan dan arah kecepatan rotasi roda gigi sikloid.

Gearbox planet vs gearbox sikloid

Secara umum, terdapat dua jenis gearbox yang digunakan untuk aplikasi kontrol gerak: gearbox sikloidal dan gearbox planet. Gearbox sikloidal digunakan untuk gerakan frekuensi tinggi, sedangkan gearbox planet cocok untuk aplikasi kecepatan rendah. Keduanya merupakan gearbox yang sangat akurat dan presisi yang mampu menangani beban berat pada tingkat siklus tinggi. Namun, keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda. Oleh karena itu, para insinyur perlu menentukan jenis gearbox mana yang paling sesuai untuk aplikasi mereka.
Gearbox sikloid umum digunakan dalam otomatisasi industri. Gearbox ini memberikan kinerja yang sangat baik dengan rasio serendah 10:1. Gearbox ini menawarkan desain yang lebih ringkas, kepadatan torsi yang lebih tinggi, dan perlindungan beban berlebih yang lebih baik. Gearbox ini juga membutuhkan ruang yang lebih sedikit dan lebih murah daripada gearbox planet.
Di sisi lain, gearbox planet memiliki bobot ringan dan menawarkan kepadatan torsi yang lebih tinggi. Gearbox ini juga mampu menangani rasio yang lebih tinggi. Gearbox planet memiliki umur pakai yang lebih panjang, lebih presisi, dan lebih tahan lama. Gearbox planet tersedia dalam berbagai gaya, termasuk desain rangka persegi, rangka bulat, dan rangka ganda. Gearbox planet menawarkan berbagai kemampuan torsi dan kecepatan serta digunakan untuk berbagai aplikasi.
Gearbox sikloid dapat diproduksi dengan berbagai jenis cam sikloid, termasuk cam sikloid tunggal atau majemuk. Cam sikloid adalah elemen silindris yang memiliki pengikut cam yang berputar secara eksentrik. Pengikut cam bertindak seperti gigi pada roda gigi internal. Cam sikloid adalah konsep sederhana, tetapi memiliki banyak keuntungan. Cam ini memiliki celah balik yang rendah dalam jangka waktu yang lama, memungkinkan pemosisian yang lebih akurat. Cam ini juga memiliki tegangan tekan internal dan faktor tumpang tindih antara elemen penggulir.
Gearbox planet dicirikan oleh tiga elemen dasar penghantar gaya: roda gigi cincin, roda gigi matahari, dan roda gigi planet. Gearbox ini umumnya merupakan gearbox dua tahap. Roda gigi matahari terhubung ke poros input, yang selanjutnya terhubung ke servomotor. Roda gigi cincin memutar roda gigi matahari dan roda gigi planet memutar poros output.

editor by CX 2023-05-15