齿轮链是由两个或两个以上的齿轮组成的传动机构。它不但可以传递运动角位移和角速度, 而且可以传递力和力矩。现以具有两个齿轮的齿轮链为例, 说明其传动转换关系。其中一个齿轮装在输入轴上, 另一个齿轮装在输出轴上, 如图1所示。
图 1 齿轮链机构
使用齿轮链机构应注意两个问题:
一、齿轮链的引入会改变系统的等效转动惯量, 从而使驱动电机的响应时间减小, 这样伺服系统就更加容易控制。输出轴转动惯量转换到驱动电机上, 等效转动惯量的下降与输入输出齿轮齿数的平方成正比。
二、在引入齿轮链的同时, 由于齿轮间隙误差, 将会导致机器人手臂的定位误差增加; 而且, 假如不采取一些补救措施, 齿隙误差还会引起伺服系统的不稳定性。
通常, 齿轮链转动有以下几种类型, 如图2所示。其中圆柱齿轮的传动效率约为90%, 因为结构简单, 传动效率高,圆柱齿轮在机器人设计中最常见;斜齿轮传动效率约为80%, 斜齿轮可以改变输出轴方向;锥齿轮传动效率约为70%, 锥齿轮可以使输入轴与输出轴不在同一个平面, 传动效率低;蜗轮蜗杆传动效率约为70%,蜗轮蜗杆机构的传动比大, 传动平稳, 可实现自锁, 但传动效率低, 制造成本高, 需要润滑;行星轮系传动效率约为80%,传动比大, 但结构复杂。
图 2常用的齿轮链
(a) 圆柱齿轮;(b) 斜齿轮; (c) 锥齿轮; (d) 蜗轮蜗杆;(e) 行星轮系
来源:网络
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