在运动控制系统中,齿轮被用来改变扭矩和速度,由电机传递到一个驱动组件。根据齿轮是如何安排的,他们可以增加传递的扭矩和减少输出速度(最常见的安排在运动控制应用)或减少传递的扭矩和增加输出速度。齿轮也可以帮助改善负载到电机惯性比例通过减少负载量反映给电机的惯性。这使得电机可以更好地控制负载,改善系统性能等特性沉淀时间。
变速箱的输入速度和传递给从动负载的输出速度之间的关系通常被称为齿轮传动比。确定齿轮传动比的最简单的方法之一是采取从动齿轮齿与主动齿轮齿的比率
z1=牙齿的数量开车齿轮
z2=牙齿的数量驱动齿轮
ω.1=速度开车齿轮
ω.2=速度驱动齿轮
为了实现扭矩倍增和减速,驱动齿轮(也称为小齿轮)将比从动齿轮(通常简称为“齿轮”或“车轮”)要小。
这很容易想象,如果你想象一个驱动齿轮(小齿轮)有20个齿和一个从动齿轮有40个齿。驱动(20齿)齿轮的每一转,驱动(40齿)齿轮将只完成½转。换句话说,较小的主动齿轮每转一圈较大的从动齿轮就转两次。
这种配置为我们提供了一个2:1的齿轮传动比,这意味着从电机的速度减少了2倍,从电机的扭矩乘以2倍(不考虑任何由于齿轮系的低效造成的损失)。
为多级传动装置,输出和输入之间的齿轮传动比是所有中间齿轮传动比的乘积。例如,如果一个三级变速箱由第一级变速比为10:1,第二级变速比为5:1,第三级变速比为3:1组成,那么总传动比为150:1。
齿轮比的表达通常是向下进行的,使得即使表示分子(表示从动档位上的齿数)表示为“1”表示为“1”表示十进制。例如,如果驱动的小齿轮有21齿(z2= 21)和一个驱动小齿轮有9个齿(z1= 9),代替21:9或7:3,该齿轮比通常表示为2.3:1。
根据ISO 701:1998标准,齿轮比用字母“U”表示总传动比- 输入速度与输出速度的总比率 - 用字母“i”表示。在该符号中,该比例的分母被设定为1,并且仅表达分器。因此,11:1的比率将表示为I = 11,并且将表示为I = 2.3的2.3:1的比率。
传动比计算:行星齿轮和蜗轮齿轮的特殊情况
的计算单级行星齿轮箱的传动比这取决于哪些齿轮是驱动的,静止的,输出的部件。在运动控制应用中,行星齿轮通常有一个驱动太阳齿轮,一个静止的环形齿轮,和一个驱动输出轴的载体。对于这种配置,总传动比(ip)等于1加上齿圈齿比(zr)到太阳齿轮齿(z年代),或者我p= 1 + zr/ z年代。
为蠕虫齿轮,齿轮传动比等于齿轮上的齿数除以蜗杆上的启动数。