一、机器人传动方式

1、齿轮传动

齿轮的最重要属性就是它的齿数。齿轮是根据齿数分类的。齿轮通常不会单独使用,齿 轮的基本属性就是可以将运动从一根轴传到其它轴上。

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利用齿轮改变转速

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利用齿轮改变转动方向

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将旋转运动改变为直线运动

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带自锁的涡轮蜗杆传动

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齿轮可以用来传递力、增加或者减缓速度,以及改变转动的方向。如果用大齿轮带动小齿轮, 称为“加速”,因为小齿轮的转动速度会比大齿轮快。反之,当一个小齿轮带动一个 大齿轮,称为“减速”。如上图所示, 8齿齿轮的转速是24齿齿轮的3倍。

速度与转矩

一个发动机可以产生一系列的能量;也就是说,它每一秒都在提供一定的能量——这个能量大多都用于使轮子旋转。虽然只有有限的能量供应,但是,转矩和速度之间却有着一个永恒的转换关系,转矩是发动机转动轮子的动力,速度是发动机转动轮子的速度。

转矩和速度的具体配置经常会用到齿轮。通过在发动机和轮子之间使用各种各样的齿轮连接起来,速度——转矩的平衡转换才可以实现。

对于扭矩T 和角速度ω 之间的关系也可以用等式来表示。扭矩T、角速度ω、相互啮合二齿轮之间的扭矩和角速度可用下面的等式表示:

T1ω1=T2ω2

这个等式对于机械设计是非常重要的,如果你想要增加扭矩,你可以降低角速度。同样 的,如果你希望增加角速度,你可以减少扭矩。如果你要制作一辆可以爬坡的小车,我们可 以选择转速慢的齿轮 (慢角速度,高扭矩) 。

结合以上两式我们得到:

T1 n2 = T 2n 1

所以大齿轮轴的扭矩是小齿轮轴的3倍。

齿轮比

计算一组齿轮的齿轮比,首先,要确定哪个齿轮是“驱动”齿轮,哪个是“被驱动”的。 “驱动”齿轮是提供动力转动另一齿轮的那个轮。一般情况下,这个齿轮都直接和发动机轮 轴连的一起。另外一个,就是驱动齿轮旋转的那个就是“被驱动”齿轮。要求出齿轮比,只需要查出“被驱动”齿轮上有多少个齿,然后用这个值除以“驱动”齿轮上的齿数就可以了。

惰轮

在驱动轮和被驱动轮之间,还可以插入齿轮。这种被插入的齿轮就叫做惰轮,它们对齿 轮比没有任何影响,因为它们对齿轮比的影响在自己身上相互抵消了 (因为对于第一个齿轮 来说,它们是被驱动齿轮,但对于后面的齿轮来说,它们又是驱动齿轮了——你可以先乘上 惰轮上的齿数,然后再除了同一个数,是相互抵消了的) 。

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没有惰轮

不过,惰轮可以使旋转的方向反向。正常情况下,驱动轮和被驱动轮旋转的方向是恰恰相反的。增加一个惰轮会使它们向同一个方向旋转。再增加一个惰轮,会使它们的旋转方向 再次相反。惰轮的特别用处是:使两个齿轮的旋转方向相反,或者是在两个较远的齿轮间传 送动力 (通过使用多个齿轮来填补齿轮之间的空隙) 。

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一个惰轮

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二个惰轮

组合齿轮比

组合齿轮是指在同一个轮轴上有不止一个齿轮。组合齿轮比与惰轮是不一样的,因 为组合齿轮会影响整个系统的齿轮比。

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在组合齿轮系统中,有组合齿轮对。每一对都有自己的齿轮比,但是这些齿轮对通过一 个共享的轮轴连接起来。在这种组合齿轮系统中仍然存在驱动轮和被驱动轮,也存在齿轮比 (现在叫做组合齿轮比) 。驱动齿轮和被驱动齿轮之间的组合齿轮比,是通过把每个齿轮对的齿轮比相乘得出来的。组合齿轮可以得到一般不可以用物理元件实现的齿轮比的配置。在 上述案例中,只使用12 和60 个齿的齿轮就可以实现组合齿轮比达到1:25。这样,机器人的转动轮轴的速度就可以是一般的速度的25 倍(虽然只用了1/25 的动力) 。

齿轮传动的优点:网址:yii666.com<

传动可靠,传动比为常数,传动的效率高;

齿轮传动的缺点:

配合精度低时,振动和噪声比较大;不宜用于轴间距离比较大的传动;

2 、链传动(类似的有皮带传动)

链传动是在两个或多个链轮 (在乐高中以齿轮来代替链轮) 之间用链作为传动元件的一 种啮合传动。

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链传动的优点

链传动与带传动相比,其没有滑动;也不需要很大的张紧力,作用在轴上的载荷较小; 两链轮间的距离及轴间距离可以比较大

链传动的缺点

只能用于平行轴间的传动;瞬间的速度不均匀,在高速运行时不如带传动平稳;链条传动会产生很大的摩擦力,因此比齿轮直接啮合传动效率低。在低速情况下使用链条在间隔较远的轴上传递运动非常有效。

无齿轮系统的齿轮比

齿轮比的真正本质要比仅仅数一下齿轮的齿数要复杂一点。齿轮比的真正定义是驱动轮轴为了使被驱动轮轴旋转一周而旋转的圈数。对于有齿的齿轮,你可以通过查齿数来确定转 动的圈数,就如前面所述 (参考“齿轮比”) 。在其它类型的系统中,你也可以通过测量驱 动轮轴和被驱动轮轴的旋转数目来确定“齿轮比”。这些其它系统包括带-滑轮驱动和链- 链轮齿驱动。带驱动和链驱动比起在机器人较远的地方安装发动机和轮子,要有很多优势。文章地址https://www.yii666.com/blog/468694.html

不过,带驱动和链驱动都在自己的系统中引入了各自需求专门的维持和性能 (如,链需要润 滑油和紧张力) ,你要认真地对比它们与其它设计的优势,作出选择。

链传动在机器人中典型应用

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使用链条将机器人底盘进行运动同步文章来源地址:https://www.yii666.com/blog/468694.html

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链条可以带动部件在滑轨上滑动(也可以带动升降)

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链条装置进行物品的传送

3 、滑轮和橡皮筋带

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滑轮与齿轮的作用非常类似,只是滑轮与皮带之间可能会打滑。应用滑轮的最大优点之 一就是皮带提供了许多尺寸,而且此方式可以使处在各种位置的轴之间的动力传递更易实现。同时马达卡死不仅会让电能很快耗尽,也会损坏电机,为避免马达卡死,我们可以使用皮带和滑轮,滑轮可以改变力的方向。

滑轮、带传动的优点:

运行平稳,无噪音

1、安装精度不象齿轮那样严格;

2、过载时将引起橡筋在带轮上打滑;

3、带轮配合距离是没有严格的限制,可以通过使用长皮带将运动传递到远处的轴上。

滑轮、带传动的缺点

1、可能引起打滑,降低传动的效率;

2、不能精确的传动;

4 、蜗轮蜗杆

涡杆是用于两轴互相垂直的情况下的一种特殊类型的齿轮。涡轮是只有一个齿的特殊齿

轮, 因此通常用于大比例减速和增加力矩的场合。涡轮的另一个特性是涡轮可以驱动小齿轮 (正齿轮), 但是小齿轮不能驱动涡轮—— 称为“自锁”

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蜗轮蜗杆传动优点

结构紧凑,能得到很大的单级传动比,具有自锁功能;也就是说,蜗杆能带动其它蜗轮 (齿轮) ,但是蜗轮不能带动蜗杆;

蜗轮蜗杆传动缺点

传动效率比齿轮传动低;当蜗杆传动一圈时,蜗轮只传动一格;蜗轮蜗杆传动多用于减 速,以蜗杆为原动件 (主动件) ;其适用于需要很大扭矩的场合,如:抬升重物等。


5 、平面连杆传动

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6 、差动机构

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差速齿轮是非常独特的,它具有3个输入/输出轴,在你的小车中,马达驱动1号轴,2 号和3号轴应当连接到车轮上。当小车走到转角处时,差速齿轮允许两个轮子以不同的速度向前行走(外面的轮子速度要快,因为它走的路程比里面的轮子多些)

7、丝杆传动

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滚珠丝杠为主动体,螺母与丝杆的旋转角度按照相应规格的导程进行直线运动,被动工件可通过螺母座与螺母连接,从而实现相应的直线运动。传动力量大,一般带有自锁。

滚珠丝杆传动优点

滚珠丝杆具有控制精度高,寿命长,工作进行平稳,可靠性高; 丝杆传动系统机构,包括丝杆以及外套,丝杆端部设有挡销,螺纹槽中嵌设有滚珠,滚珠与外套的内侧面紧密更加贴合,丝杆仍可通过继续不停转动而外套能自动选择停止轴向速度运动,具有非常简单安全可靠的优点。

滚珠丝杆传动缺点

在长距离重载下,丝杆易于弯曲,制造和安装精度高,成本高,不适合长距离传输。

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