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微型減速電機齒輪減速箱結(jié)構(gòu)

文章出處:新聞中心 責(zé)任編輯:廣東天孚電機科技有限公司 發(fā)表時間:2020-03-27
    微型電機應(yīng)用非常多,各種電動玩具、電動工具、個人護(hù)理產(chǎn)品等都會用到微型直流電機,而對于需要低轉(zhuǎn)速大扭矩的產(chǎn)品就需要用到微型減速電機了,如電子鎖、辦公用品等。
 

  微型減速是電機通過減速箱內(nèi)的多級齒輪傳動來進(jìn)行減速及增加扭矩的,正齒輪減速機是相對低扭矩應(yīng)用的最佳選擇。它們在運行時往往比較安靜,并且內(nèi)部摩擦也相對較小。


齒輪減速箱 


  如圖,假設(shè)齒輪A(10個齒)正在驅(qū)動齒輪B(30個齒)以實現(xiàn)精確的3:1減速比。齒輪A上的陰影齒將僅與齒輪B上的三個陰影齒重復(fù)嚙合。如果齒輪A上的陰影齒的輪廓不正確,則受不利影響的齒輪將被限制為齒輪B上相同的六個陰影齒( 假設(shè)是雙向旋轉(zhuǎn))。 這六個齒輪齒將僅與具有錯誤輪廓的齒輪嚙合而迅速磨損。

 

  盡管每次齒輪嚙合對齒輪B上的齒的破壞作用可能很小,但它們在每次旋轉(zhuǎn)時都會重復(fù)。 因此,累積的作用是促進(jìn)齒輪B的不均勻磨損。結(jié)果,齒輪傳動裝置不僅會產(chǎn)生過多的可聽噪聲,而且使用壽命有限。


齒輪減速箱 


  如果齒輪磨損可以均勻地分布在所有齒輪齒上,則可以大大改善這種情況。 圖2所示的齒輪傳動比與圖1相似,只是齒輪A現(xiàn)在有9個齒而齒輪B為31個齒,因此齒輪比為31/9或3.44444 ...:1。 齒輪A上帶有“缺陷輪廓”的齒輪齒被加陰影。

 

?


  齒輪B上齒輪齒之間的空間標(biāo)有數(shù)字,表示齒輪B每次旋轉(zhuǎn)最多9圈時“不良”輪廓將嚙合。 如果齒輪A和B如圖所示嚙合,并且A旋轉(zhuǎn)(驅(qū)動B),則在B的第一次旋轉(zhuǎn)中,有缺陷的齒廓將在標(biāo)記為“ 1”的那些點與B嚙合,在第二次旋轉(zhuǎn)的那些標(biāo)記為“ 2”的那些點 B的位置,在B的第三次旋轉(zhuǎn)等過程中標(biāo)記為“ 3”的點等等。齒輪B旋轉(zhuǎn)九圈后,循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。


  因此,有缺陷的齒廓將每九圈與齒輪B上的任何給定齒嚙合一次。 另外,在這9轉(zhuǎn)中,A上的缺陷齒將與B上的每個齒嚙合。 最終結(jié)果是,歸因于A上輪廓誤差的磨損將平均分配到B上所有齒輪齒之間。

 

 


  圖3示出了具有指定比率485∶1的齒輪箱的典型構(gòu)造。 計算9個齒輪齒與31個輸入齒輪的嚙合齒數(shù),可通過使用5個31/9齒輪行程獲得最終齒輪比。因此,微型電機減速機的精確傳動比為:


  (31/9)5 = (3.4444)5 = 484.8372:1


對于具有n 31/9減速比的齒輪箱的一般情況,確切的齒輪比由下式給出:


比= (31/9)n


可以通過添加或刪除到齒輪頭輸入端的31/9齒輪道來更改齒輪比。 使用此技術(shù)通過多個31/9齒輪傳動比,可產(chǎn)生以下傳動比:
 
指定比例 31/9次通過 準(zhǔn)確比例
11.8:1 2 11.8642
41:1 3 40.8656
141:1 4 140.7592
485:1 5 484.8372
1,670:1 6 1,669.9948
5,752:1 7 5,752.2041
19,813:1 8 19,813.1476
68,245:1 9 68,245.2861
235,067:1 10 235,067.0967


  通過將輸出軸齒輪上的齒數(shù)更改為26,并將驅(qū)動它的齒輪上的齒數(shù)更改為14,可以增加其他齒輪比。如果使用26/14的比重復(fù)圖3所示的分析,它將 可以看出,驅(qū)動齒輪上任何特定齒的嚙合都再次均勻地分布在從動齒輪的齒之間。

 

 


  如圖4所示,通過在齒輪箱的高扭矩端引入26/14的傳動比,可以產(chǎn)生一系列附加的傳動比。得出的比率由下式給出:


  比 = (n × 31/9) × (26/14)


  其中n = 3l / 9齒輪通過的次數(shù)。



  下表列出了通過增加26/14齒輪行程可以產(chǎn)生的齒輪箱速比:
 
  指定比例 31/9次通過 準(zhǔn)確比例
6.3:1 1 6.3968
22:1 2 22.0335
76:1 3 75.8932
262:1 4 261.4099
900:1 5 900.4119
3,101:1 6 3,101.4188
10,683:1 7 10,682.6648
36,741:1 8 36,795.8455
126,741:1 9 126,741.2457
 
 
除上述齒輪箱外,齒輪箱的設(shè)計中也使用了非整數(shù)齒輪比。 下表列出了齒輪箱系列22/2(正齒輪型)和16 / 7、23 / 1、30 / 1和38/1(行星齒輪系)通常指定的速比的精確速比:

22/2系列


指定比例 準(zhǔn)確比例
3.1:1 3.0625
5.4:1 5.4444
9.7:1 9.6979
17.2:1 17.2407
30.7:1 30.7101
54.6:1 54.5957
97.3:1 97.2486
173:1 172.8863
308:1 307.9538
548:1 547.4733
975:1 975.1869
1,734:1 1,733.6656
3,088:1 3,088.0918
5,490:1 5,489.9410
9,780:1 9,778.9573
 

16 / 7、23 / 1、30 / 1、38 / 1、38 / 2系列


  指定比例 準(zhǔn)確比例
14:1 13.7959
43:1 42.9206
66:1 66.2204
134:1 133.5309
159:1 159.4195
246:1 245.9615
415:1 415.4294
592:1 592.1296
989:1 988.8914
1,526:1 1,525.7182
 
  使用非整數(shù)齒輪比在降低齒輪噪音和延長使用壽命方面具有明顯的優(yōu)勢。 如果在定位伺服系統(tǒng)的設(shè)計中使用精確的齒輪比舍入到足夠精確的小數(shù)位數(shù),則消除了將軸位置與編碼器計數(shù)保持一致的問題。



  微型電機齒輪減速機旋轉(zhuǎn)方向

 
  圓柱齒輪減速機尺寸較小的數(shù)據(jù)表中包括一欄,指明“旋轉(zhuǎn)方向”。使用的符號為“ =”,代表CW(順時針旋轉(zhuǎn)),“≠”代表CCW(逆時針旋轉(zhuǎn))。 這些符號指定了假設(shè)電動機軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的齒輪箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向。旋轉(zhuǎn)方向的指定隨電動機/齒輪箱系統(tǒng)中齒輪通過總數(shù)的變化而變化。偶數(shù)的齒輪傳遞不會導(dǎo)致從電動機到齒輪箱輸出軸的方向感發(fā)生變化。 奇數(shù)次的通過導(dǎo)致反向旋轉(zhuǎn)。


  在指定旋轉(zhuǎn)方向時:


  減速機都可以以相同的性能沿順時針或逆時針方向驅(qū)動;


  旋轉(zhuǎn)方向規(guī)格僅指示電機的方向感在輸出軸上是否反轉(zhuǎn);


  使用所有行星齒輪系統(tǒng)的減速機始終保持電動機的方向感。
 
  某些齒輪比會逆轉(zhuǎn)電動機旋轉(zhuǎn)方向的事實并不是使用它們的限制因素。 在安裝過程中可以通過反轉(zhuǎn)導(dǎo)線來改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向。“ +”端子或?qū)Ь€上施加正電壓的順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)電機。
 


  微型電機行星齒輪減速機

 
  行星齒輪箱通常用于涉及相對較高扭矩的應(yīng)用中。 通過將力分配到每個級的多個齒輪上,而不是正齒輪中僅使用一個齒輪/小齒輪對,齒輪箱就能夠承受更高的扭矩,而不會損壞齒輪或過早潤滑。

行星齒輪箱由衛(wèi)星齒輪,帶動配合衛(wèi)星齒輪內(nèi)徑的齒輪架,通常在外部形成齒輪箱殼體并在其內(nèi)徑上切出齒輪齒的環(huán)形齒輪以及從行星齒輪減速器中得到的小齒輪組成。


 

 

  圖5示出了具有三個衛(wèi)星齒輪的單級行星齒輪箱。 在圖中附接到承載板上的是一根軸,該軸穿過齒輪箱殼體遠(yuǎn)端處的軸承伸出,以耦合到要驅(qū)動的負(fù)載。


 


  在多級減速機中(如圖6所示),只有最后一級的軸附接到承載板上。 在其他階段,還有一個齒輪(稱為太陽齒輪)連接到承載板上,該齒輪用于驅(qū)動系統(tǒng)中的下一個階段。 高齒比可以通過加長環(huán)形齒輪/殼體并堆疊多級來實現(xiàn)。


??


  對于行星齒輪箱的每個級,可以使用以下公式確定確切的齒輪比:


  比 = (R+S)/S


  其中:


  S = 小齒輪或太陽輪上的齒數(shù)


  R =  環(huán)形齒輪上的齒數(shù)

 
  對于多級減速機,總傳動比是各個傳動比的乘積。
 
  在正齒輪型齒輪箱中,表明使用非整數(shù)齒輪比有時可用來減少齒輪磨損和聽得見的噪音。 行星齒輪箱也是如此。 如14 / 1、16 / 7、23 / 1、30 / 1和38/1系列行星減速機均使用帶有57個齒的環(huán)形齒輪。 每個階段都使用21齒,27齒或15齒的太陽輪或小齒輪,在齒輪箱的輸入端,電機小齒輪始終有21個齒。

 


  如果計算出目錄表上每個列出的齒輪比的精確齒輪比,結(jié)果將類似于以下內(nèi)容:
 
 階段數(shù) 組成 準(zhǔn)確比例
1 (57+21)/21 3.7142857:1
2 [(57+2D/21]2 13.795918:1
3 K57+21)/21]2 x (57+27)/27 42.920635:1
3 [(57+2D/21]2 x (57+15)/15 66.220408:1
4 [(57+21)/21]2 x [(57+27)/27]2 133.530864:1
4 [(57+2D/21]3 x (57+27)/27 159.419501:1
4 [(57+21)/21]3 x (57+15)/15 245.961516:1
5 [(57+2D/21]2 x [(57+27)/27]3 415.429356:1
5 [(57+2D/21]4 x (57+27)/27 592.129576:1
5 [(57+21J/21]2 x [(57+15J/15]2 x [(57+27)/27] 988.891429:1
5 [(57+21)/21]2 x [(57+15)/15]3 1,525.718203:1
 
 
  使用行星減速機時,減速機輸出端的旋轉(zhuǎn)方向始終與輸入端的微型電機旋轉(zhuǎn)方向相同。行星減速機通常在空間有限的應(yīng)用中使用,使用類似尺寸的正齒輪減速機將導(dǎo)致不可接受的短使用壽命。但是,使用行星齒輪箱也有其缺點:


  在類似的工作條件下,行星齒輪箱通常比正齒輪齒輪箱更嘈雜;


  在給定類似比率的情況下,它們通常比直齒輪減速機效率低,并且比同類直齒輪減速機昂貴。

 


  但是,如果應(yīng)用需要相對較高的扭矩,并且要考慮尺寸,行星齒輪微型電機通常是合適的選擇。
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