旋风式变速箱与渐开线式变速箱

无论您的应用中使用的是摆线齿轮箱还是渐开线齿轮箱，您都应该了解一些事项。本文将重点介绍其中的一些事项，包括：摆线齿轮箱与渐开线齿轮箱的区别、重量、压缩力、精度和扭矩密度。

压缩力

已有不少研究分析了齿轮的静态特性。本文作者探讨了摆线齿轮箱的结构和运动学原理。摆线齿轮箱是一种在旋转框架内使用偏心轴承的齿轮箱。它没有共用的小齿轮-大齿轮副，因此非常适合高减速比。
本文旨在研究摆线盘上的应力分布。通过研究各种齿轮轮廓，分析了载荷分布和动态效应。
摆线齿轮箱会受到压缩和齿隙的影响，因此需要使用合适的轴承传动比和轴间隙比。本文还重点阐述了减速器的运动学原理。此外，作者还采用了标准的分析方法对轴/齿轮和摆线盘进行了分析。
作者此前曾对摆线减速器进行刚体动力学仿真。该分析采用摆线盘外缘的摆线轮廓。该摆线轮廓取自制造图纸，并考虑了公差。
摆线盘的网格密度能够精确捕捉零件的几何形状，并提供准确的接触应力。
摆线盘由九个叶片组成，驱动轴每旋转一周，叶片移动一个。然而，当摆线盘绕销轴旋转时，它并不绕其重心旋转。因此，摆线盘与五个外侧滚子共同承担扭矩载荷。
摆线齿轮箱中较低的减速比会导致摆线盘内部产生较高的应力。这是因为为了减少摆线盘内部材料而设计的孔径较大。

扭矩密度

人们已经研究了几种类型的磁力减速器。一些磁力减速器的扭矩密度高于其他类型，但它们仍然无法与机械减速器相媲美。
一种采用哈尔巴赫转子的新型高扭矩密度摆线磁力减速器已研制成功并正在进行测试。通过构建CPCyMG原型机验证了该设计。结果表明，模拟滑移扭矩与实验滑移扭矩相当。测得的峰值扭矩为p3 = 14空间谐波，对应的有效区扭矩密度为261.4 N·m/L。
这款摆线齿轮箱还具有高传动比。经测试，其峰值扭矩可达147.8牛·米，是传统摆线齿轮箱扭矩密度的两倍以上。该设计采用了铁磁性背支撑，为机械加工提供支撑。
这款摆线齿轮箱也展示了小直径如何实现高扭矩密度。它的轴向长度设计为50mm。在这个长度下，径向偏转力并不显著。该设计采用较小的气隙来减小径向偏转力，但这并非唯一的方案。
这种折衷设计方案具有较高的体积扭矩密度，更小的气隙和更高的质量扭矩密度，易于制造且机械强度高，同时也是同类设计中最有效的方案之一。
螺旋齿轮设计是一种较新的技术，它能为摆线齿轮箱带来更高的精度。它使伺服电机能够在高循环频率下处理重负载。此外，它也适用于对设计空间要求较小的应用。

重量

与行星齿轮箱相比，摆线齿轮箱的重量并不显著。然而，它们也具有一些优势。其中最显著的特点之一是其无齿隙运行，这有助于实现平稳、精确的运动。
此外，它们还具有高效率，这意味着伺服电机可以以更高的速度运行。最重要的是，它们无需堆叠即可实现高传动比。
摆线齿轮箱的另一个优点是价格通常比行星齿轮箱低。这意味着它们适用于制造业和机器人行业。它们也适用于需要坚固耐用齿轮箱的重型机器人。
它们还提供了更高的减速比。摆线齿轮的减速比可达到 30:1 至 300:1，这比行星齿轮有了巨大的提升。然而，目前市面上很少有减速比低于 30:1 的型号。
摆线齿轮的耐磨性更强，这意味着它们的寿命比行星齿轮更长。此外，摆线齿轮结构更紧凑，有助于在更小的空间内实现更高的传动比。摆线齿轮的设计也使其不易产生齿隙，而齿隙正是行星齿轮箱的主要缺点之一。
此外，摆线齿轮还能提供更高的定位精度。事实上，这正是选择摆线齿轮而非行星齿轮的主要原因之一。这是因为摆线盘绕轴承旋转，与输入轴无关。
与行星齿轮箱相比，摆线齿轮箱的齿轮长度也短得多。这意味着它们能提供最佳的定位精度。此外，它们的重量也更轻，这意味着它们的直径更小。

精确

多位专家对精密减速器中的摆线齿轮箱进行了研究。他们的研究主要集中在摆线齿轮的数学模型和精度评估方法上。
传统的摆线齿轮修正设计主要通过设定各种加工参数和砂轮中心位置来实现。但由于啮合精度不稳定和齿廓曲线形状难以控制等缺点，这种方法存在一定的局限性。
本研究提出了一种新的摆线齿轮修正设计方法。该方法基于啮合齿隙和压力角分布的计算，能够有效预控摆线销齿轮的传动精度，并保证良好的啮合特性。
所提出的方法可应用于旋转矢量减速器的制造，也适用于机器人精密减速器。
以压力角α为因变量，可以建立摆线齿轮的数学模型。由此可以计算压力角分布和齿廓压力角。该模型也可表示为DL=f(α)。它可应用于精密减速器的设计。
该研究还考虑了齿根间隙、齿轮齿隙和齿廓角。这些因素直接影响摆线齿轮的传动性能。研究还表明，改进后的齿轮廓能够提高运动精度并减小齿隙。此外，改进后的齿轮廓也能降低传动误差。
此外，所提出的方法还基于损失运动的计算，确定第一齿接触角。该角度是影响修正质量的重要因素。采用第二种摆线法后，传动误差最小。
最后，通过对 CZPT RV-35N 齿轮副的案例研究来证明所提出的方法。

渐开线齿轮与摆线齿轮

与渐开线齿轮相比，摆线齿轮噪音更低、摩擦更小、寿命更长。然而，它们的成本更高。摆线齿轮的制造难度也更大。它们可能不太适合某些应用，例如空间机械臂和机器人关节。
最常见的齿轮轮廓是圆的渐开线曲线。这条曲线是由一根假想的绷紧的绳子从圆周上展开后，其末端所形成的。
另一种曲线是外摆线。这条曲线是由一个点刚性地固定在一个圆上，并绕着另一个圆滚动而形成的。外摆线的制作难度很高，而且比渐开线的制作成本要高得多。
圆的摆线也是多光标的一个例子。这条曲线是由圆周上一点的轨迹生成的。
摆线与渐开线直径相同，但沿圆的直径切向弯曲。这种曲线也被归类为普通曲线。它还有其他一些功能。采用有限元方法分析了摆线减速器的应变状态。
齿轮轮廓曲线有很多种，但渐开线是最常用的。圆的渐开线是由一根假想的绷紧绳子的端点描绘出的螺旋曲线。
渐开线齿轮很像乐高积木，玩起来很有趣，而且有很多优点。例如，它们比摆线齿轮更能适应中心偏移。此外，它们的制造也更容易，因此渐开线齿轮的成本更低。然而，它们现在已经过时了。
摆线齿轮的制造难度也高于渐开线齿轮。摆线齿轮的凸面会导致更大的磨损。此外，摆线齿轮的形状也比渐开线齿轮更简单，齿数也更少。摆线齿轮常用于旋转运动，例如螺杆压缩机的转子。

editor by CX 2023-04-28