摘要：舉例說明齒輪齒條的選型步驟，以及配套伺服電機(jī)和減速機(jī)的的選型計(jì)算。其中，齒輪齒條以臺灣峰茂為例，減速機(jī)以上海漣恒為例，伺服電機(jī)以臺達(dá)為例。選型后對伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量以及行星減速機(jī)的允許徑向力這兩個容易忽略的參數(shù)進(jìn)行校核。
關(guān)鍵詞：齒輪齒條、轉(zhuǎn)動慣量
一、機(jī)構(gòu)需求：
1、機(jī)構(gòu)：水平移動機(jī)構(gòu)：
2、重量：M=150kg
3、***大移動速度：V=500mm/s=0.5m/s
4、定位精度：e300=0.1mm
5、行程要求：L=8.8m
6、加速時間：t1=0.1s
采用齒輪齒條驅(qū)動。
二、計(jì)算：
1、計(jì)算系統(tǒng)加速度：a
a=V/t1=0.5/0.1=5m/s^2
2、計(jì)算水平推力:F，機(jī)構(gòu)采用直線導(dǎo)軌承重導(dǎo)向，移動系統(tǒng)摩擦系數(shù)μ=0.1
F=Ma+Mg*μ=150*5+150*9.8*0.1=897N
3、根據(jù)推力，查詢齒輪的參數(shù)，試選齒輪，校核扭矩。
說明：為什么要采用試算法，因?yàn)槲覀円鶕?jù)推力校核所選齒輪齒條的扭矩，而齒輪齒條嚙合的扭矩又和齒輪齒數(shù)有關(guān)，所以一個關(guān)關(guān)系式有2各變量沒辦法直接確認(rèn)2個變量的值，只能選擇試算法。
根據(jù)推力897N的這個值我們選擇齒輪的參數(shù)：參照下表
選擇直齒輪，模數(shù)=2；齒數(shù)：Z=25，則該齒輪的嚙合扭矩：T=154Nm
則計(jì)算需要的齒輪扭矩：T1=F*D/2000=897*50/2000=22.42Nm
齒輪系數(shù)校核：154/22.42=6.87
下面說明齒輪齒條計(jì)算選型選型中需要確認(rèn)的系數(shù)的問題，齒輪的相關(guān)系數(shù)有：
載荷系數(shù)：KA=1~2.25
安全系數(shù)：SB=1.1~1.4
運(yùn)行時間系數(shù)：fn=1.05~2.3 （設(shè)備不停連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不含在此例）
我們簡略計(jì)算大值（這樣趨于安全）；KA*SB* fn=7.245.
根據(jù)我的選型經(jīng)驗(yàn)，選型時系數(shù)建議大于5，除非我們對自己設(shè)備的生產(chǎn)安裝非常專業(yè)，對使用狀況評估非常準(zhǔn)確，可以根據(jù)相關(guān)選型手冊選擇小一點(diǎn)的系數(shù)。
上面的選型，總系數(shù)為6.87，在5到7.245之間，合理。
4、計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)速:齒輪節(jié)圓直徑：d0=50mm
W=500*60/3.14/50=191rpm
5、計(jì)算系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量：
J=M*d0^2/4=150*5^2/4=937.5（kg.cm^2）
6、確認(rèn)減速比：假設(shè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000rpm
i=3000/191=15.7；
根據(jù)減速機(jī)的減速比系列，選擇：i=15
7、校核慣量比
計(jì)算等效慣量：J1=937.5/15^2=4.17 kg.cm^2，根據(jù)伺服電機(jī)可以控制5倍自身轉(zhuǎn)子慣量的負(fù)載慣量，我們選擇電機(jī)：ECMA-C10807RS的伺服電機(jī)，點(diǎn)擊慣量：J2=1.13kg.cm^2；電機(jī)額定扭矩：T2=2.39Nm
慣量比：4.17/1.13=3.69，小于5。滿足要求。
8、校核推力：
電機(jī)的額定扭矩：T2=2.39Nm
減速后的扭矩：T=15*2.39*0.9=28.68Nm; （0.9是行星減速機(jī)的效率）
齒輪額定推力：F=28.68*2000/50=1147N>897N，大于需要的水平推力，滿足要求。
9選擇行星減速機(jī)：AB090L2-15-S2-P2/ECMA-C10807RS
減速機(jī)扭矩：162Nm；大于28.68nm
減速機(jī)容許徑向力：3250N,大于1147,滿足要求。
10、選擇齒輪：32225620，（減速機(jī)輸出軸標(biāo)準(zhǔn)22，為了和齒輪配合，定做輸出軸徑20mm的產(chǎn)品。）
11、齒條的選擇：222109，他的定位精度：0.061mm。滿足要求。
川公網(wǎng)安備51012202001782