1. 齿条的选型
齿轮带动齿条,齿轮的转速加快 才能够加速,所以选择大的齿轮 ,当然最好齿轮搞成变速箱输出 ,这样齿轮就可以更好加速转数 ,齿条的运动隨之也就会加快了 。
2. 齿条选型表
1、---公称直径。即丝杠的外径,常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120,不过请注意,这些规格中,各厂家一般只备16~50的货,也就是说,其他直径大部分都是期货(见单生产,货期大约在30~60天之间,日系产品大约是2~2.5个月,欧美产品大约是3~4个月)。公称直径和负载基本成正比,直径越大的负载越大,具体数值可以查阅厂家产品样本。这里只说明两个概念:动额定负荷与静额定负荷,前者指运动状态下的额定轴向负载,后者是指静止状态下的额定轴向负载。设计时参考前者即可。需要注意的是,额定负荷并非最大负荷,实际负荷与额定负荷的比值越小,丝杠的理论寿命越高。推荐:直径尽量选16~63。
2、---导程。也称螺距,即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离,常见导程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40,中小导程现货产品一般只有5、10,大导程一般有1616、2020、2525、3232、4040(4位数前两位指直径,后两位指导程),其他规格多数厂家见单生产。导程与直线速度有关,在输入转速一定的情况下,导程越大速度越快。推荐:导程尽量选5和10。
3、---长度。长度有两个概念,一个是全长,另一个是螺纹长度。有些厂家只计算全长,但有些厂家需要提供螺纹长度。螺纹长度中也有两个部分,一个是螺纹全长,一个是有效行程。前者是指螺纹部分的总长度,后者是指螺母直线移动的理论最大长度,螺纹长度=有效行程+螺母长度+设计裕量(如果需要安装防护罩,还要考虑防护罩压缩后的长度,一般按防护罩最大长度的1/8计算)。在设计绘图时,丝杠的全长大致可以按照一下参数累加:丝杠全长=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度(轴承宽度+锁紧螺母宽度+裕量)+动力输入连接长度(如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半+裕量)。特别需要注意的是,如果你的长度超长(大于3米)或长径比很大(大于70),最好事先咨询厂家销售人员可否生产,总体的情况是,国内厂家常规品最大长度3米,特殊品16米,国外厂家常规品6米,特殊品22米。当然不是说国内厂家就不能生产更长的,只是定制品的价格比较离谱。推荐:长度尽量选6米以下,超过的用齿轮齿条更划算了。
3. 齿条的选型和计算
齿条模数即齿轮模数,是人为设定的一个参数,是指分度圆直径与齿数的比值,它的大小主要是用来衡量齿轮的大小和精度,一般情况下,模数越小,说明齿轮越精密,但相对强度也更低,因此在实际的齿轮设计时需要根据实际情况计算合适的齿轮模数,从而选择恰当的型号规格。
一、齿轮齿条模数是什么意思
模数是人们设定的一个能度量齿轮大小的参数,它是一个比值,其大小与分圆齿厚有关。
一般齿条的模数越大,说明齿越大,齿距也越大,直径一定的情况下,模数越小齿数越多,啮合的轮齿齿数也就越多,这就说明模数小的齿轮比模数大的齿轮要更精密;不过相应的,小模数齿轮的每个轮齿的外形尺寸更小,强度更低,负载上限也更低,因此在实际的齿轮设计中,除了要考虑齿轮的齿条模数外,还要注意齿轮的厚度、变位等参数以及齿轮的使用环境等。
二、齿轮模数怎么计算
在齿轮产品选型的时候,需要参考多方面的参数,根据实际需要,选择合适型号规格的产品,模数作为制造齿轮的一个重要参数,计算模数的大小很有必要,那么齿条模数怎么计算呢?齿轮模数的计算公式是:齿轮模数m=分度圆直径d/齿数z =齿距p /圆周率π。
根据这一公式,计算齿轮模数时,只需要测量出齿轮的分度圆直径和齿数,或者测量齿距就能计算出齿轮模数了。
注:以上的计算公式适用于直齿齿轮,对于非直齿的齿轮,模数有法向模数mn、端面模数ms与轴向模数mx的区别,对于锥齿轮,模数有大端模数me、平均模数mm和小端模数m1之分,计算公式也是各自的齿距与圆周率的比值,测量时要注意。
4. 齿条的规格
齿条的长度相当于圆齿轮的周长,根据周长求的直径d根据公式d为假设的分度圆的直径 d=πm ,π为齿数,m=3,齿条模数3的尺寸为3.1415925*3=9.4247775/每齿。
齿条也分直齿齿条和斜齿齿条,分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用; 齿条的齿廓为直线而非渐开线(对齿面而言则为平面),相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿轮。
主要特点
(1) 由于齿条齿廓为直线,所以齿廓上各点具有相同的压力角,且等于齿廓的倾斜角,此角称为齿形角,标准值为20°。
(2) 与齿顶线平行的任一条直线上具有相同的齿距和模数。
(3) 与齿顶线平行且齿厚等于齿槽宽的直线称为分度线(中线),它是计算齿条尺寸的基准线。
5. 齿条型号选型规格
一:加速度计算
齿条可承受的最大驱动力以及系统的整体刚性,基本上决定了可选择的加速度a的上限。齿条可承受的最大驱动力,除于运动部件的质量,就可初步算出允许的最大加速度;再综合考虑节拍要求,系统刚性以及安全系数,选择合适的加速度值。
二:切向力计算
加速度:a (m/s2)
摩擦系数:μ=0.02
安全系数:fs
效率:η=95% (齿轮齿条的传动效率)
移动部件质量:m (Kg)
摩擦力:f=μ*m*g+导轨润滑块施加在导轨上的小值摩擦力(具体数值,请参考样本)
加速力:F加速=m*a
加速时总的驱动力:水平应用:F=(F加速+f)/η;垂直应用:F=(提升重量+F加速+f)/η
考虑安全系数,F总=F*fs
三:加速力矩计算
小齿轮节圆半径:r(mm)
加速力矩:T=F总*r/1000 (Nm), 此加速力矩就是需要的减速电机的最大输出扭矩。
四:最高转速计算
最高线速度:V (m/min)
小齿轮节圆半径:r(mm)
减速电机最高输出转速:n2=V/(2*r*3.14/1000) (rpm)
根据最大输出扭矩和最高输出转速,就可以进行减速电机的选型。同时还需要校核,最大切向力是否在齿轮齿条传动机构的承受范围内。
6. 齿轮齿条的选型
(1)齿数选择原则:
1、闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的平稳性,减小冲击振动,以齿数多一些为好,小齿轮的齿数可取为z1=20~40。开式(半开式)齿轮传动,由于轮齿主要为磨损失效,为使齿轮不致过小,故小齿轮不宜选用过多的齿数,一般可取z1=17~20。
2、两齿轮啮合时,总是一个齿轮的齿顶进入另一个齿轮的齿根,为了防止热膨胀顶死和具有储成润滑油的空间,要求齿根高大于齿顶高。为 此引入了齿顶高系数和顶隙系数。
3、小齿轮齿数应避免根切,相啮合的齿数最好互为质数,且还要考虑凑配,圆整中心距的需要。
(2)模数选择原则:
1、在满足弯曲强度的条件下选择较小的模数。模数要选择标准数值,满足齿轮弯曲强度要求,满足结构尺寸要求。
2、模数的标准化数值参考GB1357-87。