2022-02-11|admin
齒輪齒條傳動具有高速高剛性的特點，因此被廣泛應用于現代機械設備中。常見的運用齒輪齒條傳動的設備有：機器人第七軸、桁架機械手、激光切割機、木工雕刻機等等。
接下來便以機器人第七軸為例來看一下齒輪齒條傳動如何計算選型。
機器人第七軸俗稱地軌，是一種用來讓一臺機器人在多個工位之間來回移動的行走機構，如下圖所示:
通常地軌上的負載較重并且需要高速長距離移動，因此常采用齒輪齒條傳動
應用案例如下：
首先需要確定設備的相關參數：
|
驅動方式 |
負載重量 |
最大速度 |
加速度 |
定位誤差 |
摩擦系數 |
|
單驅 |
500KG |
60米/分鐘 |
0.2秒 |
±0.1 |
0.02 |
根據以上參數可以計算出負載加速時所需要的推力：
算上安全系數（Ka=1.2）和效率（96%），得出實際所需要的推力：
這里選擇模數3齒數20斜齒輪，分度圓直徑為63.66，計算出負載加速所需最大扭矩：
負載達到最大速度時齒輪的轉速：
負載運動時的慣量：
得到以上參數后便可以開始選擇電機和減速機，這里選擇西門子1FL6067（2kw），該電機參數如下：
|
額定扭矩 |
最大扭矩 |
額定轉速 |
最高轉速 |
轉動慣量 |
|
9.55Nm |
28.7Nm |
2000rpm |
3000rpm |
30.7kg·cm2 |
為了保證電機工作時不會超過最高轉速3000轉，因此減速比必須小于10，所以我們需要選擇一級減速比的減速機。
同時還需要考慮負載和電機的慣量比，為了達到良好的動態性能，建議慣量比小于5（最大不能超過7），根據負載和電機慣量比公式：
可以計算出減速比要大于5，所以我們最終選擇減速比為7。
校核：
電機工作時最高轉速：
電機工作時最大扭矩：
負載和電機慣量比：
綜上，該電機、減速比與齒輪的組合能夠滿足設備運行要求。
在使用齒輪齒條傳動時，需要注意以下幾點:
1. 盡量使用小齒輪，這樣可以減小齒輪分度圓直徑，提高精度，降低負載所需扭矩，減小轉動慣量。
2. 需要注意齒輪受力點離減速機輸出端軸承的距離，如果力臂太長可能會造成減速機輸出軸的損壞。
3. 為了降低噪音以及提高設備運行時的平穩性，有限選擇斜齒。
4. 齒輪端面需要加蓋板，以防止運行時發生軸向竄動。
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