абстрактный: Когда космический телескоп «Хаббл» поворачивает свои солнечные панели к солнцу, он использует ту ...
Когда космический телескоп «Хаббл» поворачивает свои солнечные панели к солнцу, он использует ту же технологию управления движением, которая позволяет шестиосному роботу быстро, точно и повторяемо выполнять серию точечных сварных швов.
Это потому, что у робота и телескопа есть общая проблема проектирования: как добиться от серводвигателя высокого крутящего момента, крутильной жесткости и точности позиционирования, не увеличивая при этом большой вес и не занимая слишком много места. В обоих случаях эта проблема была решена с помощью зубчатых передач с гармоническим приводом.
Гармонический привод состоит из трех компонентов: гибкого шлица, кругового шлица и генератора волн.
Flexspline представляет собой тонкостенную стальную чашку. Стенки чашки радиально податливы, но жестки на кручение, поскольку чашка имеет большой диаметр. Зубья шестерни выточены на внешней поверхности рядом с открытым концом чашки. Гибкий сплайн является выходным элементом механизма. Жесткий выступ на одном конце обеспечивает надежную монтажную поверхность.
Круговой шлиц представляет собой жесткое стальное кольцо с зубцами по внутреннему диаметру. Он прикреплен к корпусу и не вращается.
Генератор волн представляет собой узел эллиптических шарикоподшипников. Обычно он прикрепляется к серводвигателю и действует как вход системы. Когда генератор волн вставляется в гибкую шлицу, внешние зубцы гибкой шлицы входят в зацепление с внутренними зубцами круглой шлицы в двух точках: на противоположных концах большого диаметра эллипса.
У гибкого шлица на два зуба меньше, чем у круглого шлица. Каждый раз, когда генератор волн совершает один оборот, гибкая и круговая шлицы смещаются на два зубца. Передаточное число механизма — это количество зубьев на гибкой шлице, деленное на -2 (количество зубьев на круглой шлице минус количество зубьев на гибкой шлице). Таким образом, если гибкая сплайн имеет 200 зубьев, передаточное число будет -(100-к-1). Знак минус указывает, что вход и выход вращаются в противоположных направлениях.
Хотя гибкие шлицы сгибаются во время работы, усталостное разрушение не является проблемой. Эксплуатационные напряжения намного ниже предела выносливости материала. Срок службы привода зависит от срока службы подшипников генератора волн. Срок службы зубьев шестерни превышает срок службы подшипников при условии, что шестерня правильно установлена и смазана, а пределы крутящего момента и скорости не превышены.
Гармонические приводы практически не производят люфта даже после тысяч часов работы. Это связано с тем, что от 10 до 30 процентов зубьев шестерни постоянно находятся в зацеплении. Так, для системы с передаточным числом 100:1 всегда задействовано от 20 до 60 зубьев. Напротив, в планетарной передаче всегда задействовано шесть зубьев, а в прямозубой - только один или два зуба. Кроме того, задействованы обе стороны каждой боковой поверхности зуба. Поскольку люфт определяется как разница между расстоянием между зубьями и шириной зуба, для гармонических приводов эта разница равна нулю.
Гармонические приводы обеспечивают высокие передаточные числа и хорошее соотношение крутящего момента к весу. Коэффициенты одноступенчатого уменьшения варьируются от 50:1 до 320:1. Используя составные приводы, можно достичь гораздо более высоких передаточных чисел. При 2000 об/мин некоторые гармонические приводы могут создавать максимальный выходной крутящий момент в диапазоне от 5 до 950 ньютон-метров.
Гармонические приводы также очень эффективны и точны. Для некоторых моделей достижима точность позиционирования ±30 угловых секунд. Измеряемый на основе фактических потерь между валами, а не потерь на зубьях, КПД стандартных зубчатых передач составляет от 80 до 90 процентов.
Эти характеристики делают гармонические приводы идеальными для робототехники. Гармонические приводы с полым валом позволяют подключать проводку и воздушные линии к концевым исполнительным органам через центр шестерни, что экономит пространство. Гармонические приводы также используются в индексирующих столах, печатном и преобразовательном оборудовании, оборудовании для медицинской визуализации и оборудовании для производства полупроводников.
Для получения дополнительной информации о системах гармонического привода обращайтесь по адресу
[email protected].
Китай Гармонический привод Производители