传动系统设计

传动系统传递系统的动力,一个好的传动系统能让系统的结构受力均匀,传动平稳。而不好的传动设计则会造成部分部件受力过大,变形过大,从而造成传动效率下降,甚至产生干涉,锁死动力源。

1.变单端传动为双端传动

如下面右图所示,是一个通过电机抬升物体的机构,其结构简化图可以抽象为如左图所示。

其是一个开放式框架结构,当右边的连杆受到黄色的旋转力的时候开始运动,但由于连杆铰链系统的间隙,这个结构会变成右高左低的形状,由于左边重物的存在,这种现象会更加严重。

解决方法是:在左右连杆间加一个传动轴,使得左右连杆是同步抬升。

如下图所示,这里临时加了一个传动杆,但是是木制的,其实效果有很大提升,但还不是最优的。

最好还是加扭转刚度大的材料,不让材料受到扭转力而旋转变形。如钢材,铝合金或者硬质塑料等。

2.控制传动机构的变形

由于加工成本的限制,选择了刚度小的材料,这样传动系统在工作中会变形,结果齿轮之间脱齿,传动效率极其低。

如下面右图所示,白色的齿轮会随着蓝色箭头方向变形,甚至随着齿轮的运动向上运动(底板是ABS薄板且是不封闭结构,容易变形),类似行星轮了。

                        大的黄色齿轮则由于铰链间隙的存在,受力的情况下会随着下面蓝色箭头的方向运动,从而产生让齿。

解决方法为

(1)对于白色齿轮部分,缩短悬臂的长度,在电机减速器(黄色部分)处加支撑,防止白色齿轮沿着大齿轮爬行成为行星轮。更进一步,可以改单端支撑为双端支撑,让两个齿轮的轴在同一块板子上进行连接。如下图所示,黄色为铰链。这样形变会减小。尤其是双端支撑,白色齿轮的形变几乎可以忽略了。

(2)对于黄色齿轮部分,通过双端支撑的方式减小由于铰链间隙的形变。如下图所示,刚好本文前面第一个问题:变单端传动为双端传动,也是通过加传动轴改善的。两个问题一个方法全解决了。这样黄色齿轮再也不能让齿了。

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