Hoe bereken je de overbrengingsverhouding voor een cycloïdale versnellingsbak?

Het gebruik van een cycloïdale versnellingsbak kan in uiteenlopende situaties zeer nuttig zijn. Het is echter belangrijk om te begrijpen hoe je deze correct gebruikt voordat je hem implementeert. Dit artikel bespreekt de voordelen van het gebruik van een cycloïdale versnellingsbak, hoe je de overbrengingsverhouding berekent en hoe je de effecten van dynamische en inertiële krachten op de versnellingsbak bepaalt.

Dynamische en inertiële effecten

Er zijn diverse studies verricht naar de dynamische en inertiële effecten van cycloïdale tandwielkasten. Deze studies zijn uitgevoerd met behulp van numerieke, analytische en experimentele methoden. Afhankelijk van de aard van de belasting en de verdeling ervan over het tandwiel, zijn verschillende modellen ontwikkeld. Deze modellen maken gebruik van de eindige-elementenmethode om nauwkeurige contactspanningen te bepalen. Sommige van deze modellen zijn ontwikkeld om rekening te houden met de niet-lineaire elasticiteit van contacten.
Inertie-onbalans in een cycloïdale tandwielkast veroorzaakt trillingen en kan de efficiëntie van het apparaat beïnvloeden. Dit kan leiden tot verhoogde mechanische verliezen en slijtage. De efficiëntie van het apparaat is ook afhankelijk van het koppel dat op de cycloïdale schijf wordt uitgeoefend. De effectiviteit van het apparaat neemt toe naarmate de belasting toeneemt. Op dezelfde manier zijn de niet-lineaire contactdynamiek ook gerelateerd aan een toename van de efficiëntie.
Er is een nieuw model ontwikkeld voor een cycloïdale reductiekast om de effecten van verschillende bedrijfsomstandigheden te voorspellen. Het model is gebaseerd op starre-lichaamdynamica en maakt gebruik van een niet-lineaire stijfheidscoëfficiënt. Het model is gevalideerd met behulp van numerieke en analytische methoden. Het model biedt een drastische verlaging van de rekenkosten. Het model maakt een snelle analyse van verschillende bedrijfsomstandigheden mogelijk.
De belangrijkste bijdrage van dit artikel is het onderzoek naar de lastverdeling op de cycloïdale schijf. De studie van dit aspect is belangrijk omdat het een analyse van de roterende onderdelen en spanningen mogelijk maakt. Het geeft ook een indicatie van welke tandwielprofielen het meest geschikt zijn voor het optimaliseren van de koppeloverdracht. Het onderzoek is uitgevoerd met verschillende cycloïdale tandwielkasten en is nuttig voor het bepalen van de prestaties van verschillende typen cycloïdale tandwielkasten.
Om de lastverdeling op de cycloïdale schijf te bestuderen, onderzochten de auteurs de relatie tussen contactkracht, cycloïdale tandwielkasten en verschillende tandwielprofielen. Ze ontdekten dat de niet-lineaire contactdynamiek een grote invloed heeft op de efficiëntie van een cycloïdale tandwielkast. De cycloïdale tandwielkast is een ideale oplossing voor toepassingen met zeer dynamische servo's. Hij kan ook worden gebruikt in werktuigmachines en de voedingsmiddelenindustrie.
Uit het onderzoek bleek dat er drie algemene ontwerpprincipes zijn voor cycloïdale reductoren: de verdeling van de contactkracht, de snelheidsreductie en het trochoïdale profiel van de cycloïdale schijf. Het trochoïdale profiel moet zorgvuldig worden gedefinieerd om een ​​correcte aansluiting van de roterende onderdelen te garanderen. Het trochoïdale profiel geeft een indicatie van welke tandwielprofielen het meest geschikt zijn voor het optimaliseren van de koppeloverdracht. De verdeling van de contactkracht kan worden verbeterd door de vertanding over de breedte van de schijf te verfijnen.
Naarmate de invoersnelheid toeneemt, neemt het rendement van de reductiekast toe. Dit komt doordat de contactkrachten constant veranderen in grootte en richting. Een cycloïdale reductiekast met een tandverschil van één kan de invoersnelheid in één trap met een factor tot 87:1 verlagen. Bovendien is deze in staat om snelle bewegingen zonder speling uit te voeren.

Berekening van de transmissieverhouding

Om de juiste overbrengingsverhouding voor een cycloïdale versnellingsbak te berekenen, is het belangrijk om te weten wat een versnellingsbak is en waarvoor deze wordt gebruikt. De juiste verhouding wordt berekend door de uitgaande snelheid van het uitgaande tandwiel te delen door de ingaande snelheid van het ingaande tandwiel. Dit wordt meestal gedaan met behulp van een stopwatch. In sommige gevallen kan een catalogus of productspecificatie nodig zijn. De juiste verhouding wordt bepaald door een combinatie van factoren, zoals het koppel dat op het mechanisme wordt uitgeoefend en de grootte van de betrokken tandwielen.
Een cycloïdaal tandwiel is een type tandwielprofiel dat kan worden weergegeven met behulp van een spiebaan. Het is ook mogelijk om een ​​tandwiel met een cycloïdaal profiel te modelleren door een spiebaan te gebruiken om punten te verbinden met het begin van een coördinatensysteem. Dit is belangrijk voor het ontwerp en de functionaliteit van een tandwiel.
In machines en apparaten worden veel verschillende tandwielen gebruikt. Voorbeelden hiervan zijn het visgraattandwiel, het schroeftandwiel en het kegeltandwiel. De beste overbrengingsverhoudingen worden doorgaans bereikt met een cycloïdale tandwielkast. Naast het garanderen van nauwkeurige positionering, biedt een cycloïdale tandwielkast een uitstekende speling. Cycloïdale tandwielkasten hebben een hoge mechanische efficiëntie, lage wrijving en een minimaal traagheidsmoment.
Een cycloïdale tandwielkast wordt vaak een planetaire tandwielkast genoemd, hoewel het technisch gezien een eentraps tandwielkast is. Naast een ringtandwiel heeft de tandwielkast een excentrisch lager dat de cycloïdale schijf in een excentrische rotatie aandrijft. Dit maakt de cycloïdale tandwielkast een goede keuze voor hoge overbrengingsverhoudingen in compacte ontwerpen.
De cycloïdeschijf is het belangrijkste onderdeel van een cycloïde tandwielkast. De cycloïdeschijf heeft n=9 lobben, en elke lob van de schijf beweegt één lob per omwenteling van de aandrijfas. De cycloïdeschijf is vervolgens gekoppeld aan een stationair ringtandwiel. De lobben van de cycloïdeschijf fungeren als tanden op het stationaire ringtandwiel.
Er bestaan ​​veel verschillende soorten tandwielen, die worden geclassificeerd op basis van het profiel van de tandwieltanden. De meest voorkomende tandwielen zijn de evolvente en de schroefvormige tandwielen. De meeste tandwielen voor bewegingsbesturing hebben rechte vertanding. Er zijn echter ook veel andere soorten tandwielen die in diverse toepassingen worden gebruikt. Het cycloïdale tandwiel is een van de complexere tandwielen om te ontwerpen. De omtrek van de cycloïdale schijf kan worden weergegeven met markeringen of vloeiende lijnen, maar een spreidingsdiagram is ook geschikt.
De lobben van de cycloïde schijf draaien om een ​​referentiesteekcirkel van pinnen. Deze pinnen draaien 40 graden tijdens de excentrische rotatie van de aandrijfas. De pinnen draaien rond de schijf om een ​​constante rotatie van de uitgaande as te bewerkstelligen.
Een ander opvallend, en mogelijk nog belangrijker, kenmerk van de cycloïde schijf is het 'magische' aantal pinnen. Dit is het aantal pinnen dat door het oppervlak van de schijf steekt. De schijf heeft gaten die groter zijn dan de pinnen. Hierdoor kunnen de pinnen door de schijf heen steken en zich aan de uitgaande as hechten.

Sollicitatie

Of je nu een robotaandrijving bouwt of gewoon op zoek bent naar een versnellingsbak om de snelheid van je voertuig te verlagen, een cycloïdale versnellingsbak is een uitstekende manier om een ​​hoge reductieverhouding te bereiken. Cycloïdale versnellingsbakken hebben een wrijvingsarme, lichtgewicht constructie met een extreem stabiele overbrenging. Ze zijn geschikt voor industriële robots en kunnen in veel toepassingen worden gebruikt, waaronder positioneringsrobots.
Cycloïdale tandwielkasten verlagen de snelheid door gebruik te maken van excentrische beweging. Deze excentrische beweging zorgt ervoor dat het gehele binnenste tandwiel in een wiebelende cycloïdale beweging roteert, die vervolgens wordt omgezet in een cirkelvormige rotatie. Hierdoor is het niet nodig om meerdere tandwieltrappen op elkaar te stapelen. Cycloïdale tandwielkasten hebben bovendien minder wrijving, een hogere sterkte en een grotere duurzaamheid dan conventionele tandwielkasten.
De cycloïdale tandwielkast wordt ook gebruikt in diverse toepassingen, waaronder scheepsaandrijfsystemen en robotaandrijvingen. Cycloïdale tandwielkasten verminderen trillingen door middel van verspringende tandwielen die trillingen opheffen.
Cycloïdale tandwielen hebben een lagere wrijving, een hogere sterkte en een betere torsiestijfheid dan evolvente tandwielen. Ze hebben ook een lagere Hertzische contactspanning, waardoor ze beter geschikt zijn voor toepassingen met schokbelastingen dan evolvente tandwielen. Bovendien zijn ze kleiner en lichter dan conventionele tandwielkasten en hebben ze een hogere overbrengingsverhouding dan evolvente tandwielen.
Cycloïdale tandwielen worden doorgaans gebruikt om de snelheid van motoren te verlagen, maar ze bieden ook een aantal andere voordelen. Cycloïdale tandwielkasten hebben een kleinere afmeting dan andere tandwielkasten, waardoor ze in krappe ruimtes passen. Ze hebben ook weinig speling, wat zorgt voor nauwkeurige bewegingen. Cycloïdale tandwielen hebben een hoger rendement, wat resulteert in een lager energieverbruik en minder slijtage.
De cycloïdale schijf is een van de belangrijkste onderdelen van de versnellingsbak. Cycloïdale schijven worden doorgaans ontworpen met een korte cycloïde, waardoor de excentriciteit van de schijf wordt geminimaliseerd. Ze zijn ook ontworpen met een verkorte flank, wat resulteert in een betere sterkte en minder spanningsconcentratie. Cycloïdale schijven zijn meestal gekoppeld aan een stationair ringtandwiel. De cycloïde is ontworpen om rond de stationaire ringpennen te rollen, die tegen de cirkelvormige gaten in de schijf drukken. Cycloïdale versnellingsbakken hebben doorgaans twee schakelgraden.
Cycloïdale aandrijvingen zijn ideaal voor toepassingen met zware belastingen. Ze hebben een hoge torsiestijfheid, waardoor ze zeer goed bestand zijn tegen schokbelastingen. Cycloïde aandrijvingen bieden ook een hoge overbrengingsverhouding, die kan worden bereikt zonder dat een grote ingaande as nodig is. Bovendien zijn ze compact en hebben ze een lange levensduur.
De uitgaande as van een cycloïdale tandwielkast heeft altijd twee versnellingsgraden, waardoor de ingaande en uitgaande as altijd met een verschillende snelheid draaien. De uitgaande as is een penbehuizing rond de aandrijfschijven, wat onderhoud vergemakkelijkt.
Cycloïdale tandwielkasten zijn bovendien zeer compact en licht van gewicht, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in industriële robots. De cycloïdale tandwielkast is de meest stabiele en trillingsarme reductiekast voor industriële robots en heeft een breed overbrengingsverhoudingsbereik.

Bewerkt door CX 2023-06-08