摘要：舉例說明齒輪齒條的選型步驟，以及配套伺服電機和減速機的的選型計算。其中，齒輪齒條以臺灣峰茂為例，減速機以上海漣恒為例，伺服電機以臺達為例。選型后對伺服電機的轉動慣量以及行星減速機的允許徑向力這兩個容易忽略的參數(shù)進行校核。
關鍵詞：齒輪齒條、轉動慣量
一、機構需求：
1、機構：水平移動機構：
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
采用齒輪齒條驅動。
二、計算：
1、計算系統(tǒng)加速度：a
a=V/t1=0.5/0.1=5m/s^2
2、計算水平推力:F，機構采用直線導軌承重導向，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，因為我們要根據(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，所以一個關關系式有2各變量沒辦法直接確認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算選型選型中需要確認的系數(shù)的問題，齒輪的相關系數(shù)有：
載荷系數(shù)：KA=1~2.25
安全系數(shù)：SB=1.1~1.4
運行時間系數(shù)：fn=1.05~2.3 （設備不停連續(xù)運轉不含在此例）
我們簡略計算大值（這樣趨于安全）；KA*SB* fn=7.245.
根據(jù)我的選型經(jīng)驗，選型時系數(shù)建議大于5，除非我們對自己設備的生產(chǎn)安裝非常專業(yè)，對使用狀況評估非常準確，可以根據(jù)相關選型手冊選擇小一點的系數(shù)。
上面的選型，總系數(shù)為6.87，在5到7.245之間，合理。
4、計算齒輪的轉速:齒輪節(jié)圓直徑：d0=50mm
W=500*60/3.14/50=191rpm
5、計算系統(tǒng)的轉動慣量：
J=M*d0^2/4=150*5^2/4=937.5（kg.cm^2）
6、確認減速比：假設伺服電機的轉速為3000rpm
i=3000/191=15.7；
根據(jù)減速機的減速比系列，選擇：i=15
7、校核慣量比
計算等效慣量：J1=937.5/15^2=4.17 kg.cm^2，根據(jù)伺服電機可以控制5倍自身轉子慣量的負載慣量，我們選擇電機：ECMA-C10807RS的伺服電機，點擊慣量：J2=1.13kg.cm^2；電機額定扭矩：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：AB090L2-15-S2-P2/ECMA-C10807RS
減速機扭矩：162Nm；大于28.68nm
減速機容許徑向力：3250N,大于1147,滿足要求。
10、選擇齒輪：32225620，（減速機輸出軸標準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。
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