机械臂驱动器 (三)——NW双联型行星齿轮传动设计和测试

如题所述


在上文深入剖析了摆线针轮减速器的挑战后,我们转而探索了机械臂驱动器中更为适宜的选择。针对电机减速比需求在10~15和20~30的区间,我们选择了体积轻巧且性能高效的NW双联型行星齿轮传动作为设计目标,以满足机械臂的紧凑性和质量要求。


NW行星减速与两级NGW设计策略


专为10~15的减速比需求而定制,NW行星减速器以其精简的结构和高传动比吸引了我们的目光。设计过程中,我们遵循了机械设计手册的权威指导,以及宇树驱动器的实践案例,构建并测试了这两种方案。


精密设计与实际挑战

设计流程严谨,从参数选择到实物测试,每一环节都力求精确。我们详细阐述了参数设计的步骤,包括传动比i的计算、行星轮数量的选择,以及齿轮的配齿,既要满足理论上的公式,又需兼顾装配和邻接条件的复杂性。


齿轮结构与运行原理

NW行星减速器的巧妙之处在于它类比于两级渐开线圆柱齿轮,太阳轮与齿圈中心线重合,产生更高的传动效率。通过动画演示,我们清晰展示了太阳轮带动行星轮,进而驱动齿圈的工作机制。


参数计算与疲劳强度

为了确保齿轮的强度和尺寸,我们运用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的计算方法,确定齿轮中心距、分度圆直径和模数。这些参数的选择对最终的减速器性能至关重要。


装配与变位策略

在NW型减速器中,独特的装配条件要求精确的角度匹配。为了防止根切和增强强度,齿轮在必要时进行高度变位。高度变位与角度变位的选择与齿轮齿数密切相关,需要参考专业设计手册和视频进行细致的处理。


实际测试与挑战


在制造过程中,我们对比了一体插齿与焊接两种方法的优缺点。一体插齿虽然精度更高,成本也更高,但最终我们选择了一体插齿,以确保齿轮间的精确配合和减小摩檫力。


测试结果与改进

通过电机反驱力矩测试,我们发现一体插齿的双联齿轮表现出优秀的性能,反向驱动力矩控制在2N.m以内。电机上电测试则显示出初步的可行性,但更深入的效率和摩檫力测试还在进行中。


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