如何使用旋风式变速箱

通常，摆线齿轮箱用于实现电机或泵的扭矩传递。这种齿轮箱因其诸多优于普通齿轮箱的优势而成为常用选择。其主要优势在于易于制造，这意味着它可以应用于各种不同的场合。然而，如果您想使用摆线齿轮箱，则需要了解一些相关知识，包括其工作原理、结构以及由此产生的动态和惯性效应。

动态和惯性效应

已有若干研究针对摆线齿轮的静态和动态特性展开。对这些特性的研究有助于摆线减速器的优化设计。
本文利用CZPT程序包研究了两级摆线减速器的动力学和惯性效应。此外，还建立了一种基于非线性接触动力学的摆线减速器新模型。该新模型旨在预测多种运行工况。
第一级和第二级摆线盘的法向激励接触力非常相似，但接触点的总变形却不同。这种差异主要是由于系统自身的振荡造成的。第二级摆线盘绕环形齿轮滚子旋转180°，该角度是扭矩载荷的重要来源。第一级和第二级摆线盘上的总激励力分别为1848 N和2068.7 N。
为了分析接触应力，研究了不同的齿轮轮廓。啮合密度被视为一项重要的设计准则。研究发现，较大的孔径会降低摆线盘的材料含量，从而导致更大的应力。
此外，通过改变几何参数，可以更有效地降低接触力。这可以通过沿圆盘宽度方向进行网格细化来实现。摆线圆盘对输出结果的影响最大。
摆线传动的效率随负载的增加而提高。摆线减速器的效率还取决于输入轴和摆线盘的偏心距。小负载下的效率曲线呈线性关系。然而，对于较大的负载，效率曲线会变得更加非线性。这是因为随着负载的增加，摆线减速器的刚度也会增加。

结构

尽管摆线齿轮箱看起来像一个复杂的工程谜题，但其结构实际上相当简单。关键部件包括底座、负载板和推力轴承。所有这些部件协同工作，构成了一个稳定、紧凑的齿轮箱。
底座为圆形截面，外缘环绕着数个圆柱形销钉。这些销钉固定在一个固定环上，该固定环使它们沿圆形路径运动。该固定环用作参考圆。圆的直径约为5毫米。
载荷板由一系列螺纹孔组成，这些螺纹孔距离中心15毫米，用于固定外部结构。载荷板必须绕X轴和Y轴旋转。
推力轴承位于载荷板上方。该轴承内径为35毫米，外径为52毫米。它用于实现绕Z轴的旋转。
摆线盘是摆线齿轮箱的核心部件。该盘片上设有用于驱动输出轴的销钉孔。这些孔比输出滚子销的孔径更大。此外，该盘片的偏心率也更小。
销轴通过滚销连接到摆线盘上。销轴采用特殊材料制成，可在高扭矩情况下为驱动装置提供机械支撑。销轴外径为9毫米。摆线盘有多个叶片，轴每旋转一周，叶片就转动一个。
摆线齿轮箱还有一个顶盖，用于固定各个部件。顶盖上有一个工具袋，并且带有螺纹，可以旋入壳体。

工作原理

在众多齿轮传动装置中，摆线齿轮箱广泛应用于重型机械和多轴机器人。它们高效、结构紧凑、传动比高，并且具有过载能力。
摆线盘由绕固定环销旋转的偏心轴驱动。摆线盘上的滚销与摆线盘上的孔啮合。这些滚销驱动摆线盘，摆线盘再将运动传递到输出轴。
与传统齿轮传动不同，摆线传动具有低齿隙和高扭转刚度，非常适合重载应用和各种传动技术。摆线盘质量轻、结构紧凑，也使其具有高效率和定位精度。
摆线盘在变速箱运动学中起着核心作用。它绕着一个固定的齿圈做圆周运动。当摆线盘被压向齿圈时，销轴与摆线盘啮合，滚子销绕着销轴旋转。这种旋转运动产生振动，并通过从动轴传递。
摆线盘通常设计成短摆线，以最大限度地减少偏心率。这可以降低高速运转时的不平衡力。理想情况下，摆线上的叶片数应小于周围销的数量。这可以减少赫兹接触应力。
与行星齿轮不同，摆线齿轮精度高，能够承受冲击载荷。它们的摩擦力小，齿面磨损也小。此外，它们的效率和承载能力也更高。
摆线齿轮的制造难度通常比渐开线齿轮更高。摆线齿轮不适用于齿轮级叠置。它们对制造精度要求极高。然而，由于其尺寸小、齿隙小、扭转刚度高、振动小，因此非常适合用于重型机械。

渐开线齿轮齿廓

几乎所有齿轮都采用渐开线齿形制造。摆线齿轮也采用这种齿形。与渐开线齿轮相比，摆线齿轮强度更高，能传递更大的动力。然而，它们的制造难度也更大，因此成本更高。
渐开线齿轮齿廓是一条光滑的曲线，它源自圆的渐开线。基圆的切线是渐开线上任意一点的法线。
这条曲线的特性使得渐开线齿轮能够将运动传递到垂直方向。它也是绳子末端从圆柱体上展开时所描绘的路径。
渐开线齿廓的优点在于易于加工。即使中心距存在偏差，它也能实现平滑啮合。这种齿廓也优于摆线齿廓，但并非在所有方面都是最佳选择。
摆线齿轮的齿形也由两条曲线构成。与渐开线齿轮不同，摆线齿轮的齿形半径是恒定的。摆线齿轮产生噪音的可能性较小，但其制造成本也更高。
渐开线齿轮由于只有一条曲线，因此更容易加工。摆线齿轮也可以用齿条式刀具加工，这降低了制造成本。然而，它们需要专业的设计。摆线齿轮也可以用包含小齿轮刀具的齿轮成形机加工。
满足齿轮啮合定律的齿廓有时被称为共轭齿廓。渐开线齿廓是其中最常见的。它能够实现恒定扭矩传递。

反弹

通常，摆线传动装置能提供高传动比且无齿隙。这是因为摆线盘由偏心轴驱动。旋转时，摆线盘绕着一个固定环旋转。该固定环的旋转也独立于重心。
为了减小偏心率，摆线盘通常会被缩短。这有助于最大限度地减少高速运转时可能出现的不平衡力。此外，摆线盘的传动比也比传统齿轮更大，从而提供更高的定位精度。
摆线传动装置还具有很高的扭转刚度。这使其具有更强的抗扭韧性和抗冲击能力。这在很多情况下都非常重要，例如在重载应用中。
摆线驱动器的质量也更轻。这些优势使其成为所有驱动技术的理想选择。这种设计还具有更高的扭转刚度和更长的使用寿命。此外，这些驱动器的体积也小得多。
摆线传动装置也用于降低速度。由于摆线具有很高的扭转刚度，因此也具有很高的定位精度。
摆线传动装置非常适用于多种应用，包括电动机、发电机和泵电机。它们还具有很高的抗冲击载荷能力，这在很多应用中都至关重要。这种设计非常适合需要在紧凑结构中实现大传动比的应用。
摆线传动装置的另一个优点是能够最大限度地减小配合部件之间的间隙。这有助于消除干涉并确保紧密配合。这一点在齿轮箱中尤为重要。此外，它还允许使用称重传感器和电位计来确定齿轮箱的齿隙。

editor by CX 2023-11-13