齒輪基礎(chǔ)知識(shí)：反沖與空轉(zhuǎn)

電機(jī)位置控制精度的重要性因應(yīng)用而異。對(duì)于帶有直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的農(nóng)場(chǎng)中的 AGV，位置控制精度可能不像手術(shù)機(jī)器人那樣重要，手術(shù)機(jī)器人的切口由伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)控制。

我們自己建立了一個(gè)，現(xiàn)在我們知道了解每個(gè)制造商的所有不同規(guī)格和術(shù)語是多么困難。重要的是要有一個(gè)清晰的理解，以避免以后發(fā)生潛在的災(zāi)難。 < >7軸機(jī)械臂

在電機(jī)和齒輪箱組裝產(chǎn)品中，“背隙”被列為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，用于表示電機(jī)和負(fù)載之間的傳動(dòng)部件（即：齒輪、導(dǎo)程/滾珠絲杠）的機(jī)械精度。然而，某些類型的齒輪沒有齒隙，因此使用另一個(gè)術(shù)語“空轉(zhuǎn)”來描述機(jī)械精度。

齒隙是指電機(jī)齒輪箱內(nèi)嚙合齒輪之間的游隙或間隙。當(dāng)大約 2% 的負(fù)載扭矩施加到齒輪軸上時(shí)，會(huì)測(cè)量扭轉(zhuǎn)齒隙。出于多種原因，強(qiáng)烈反對(duì)是必要的。首先，齒輪制造并非 100% 完美。制造公差、軸承尺寸、熱考慮因素和其他實(shí)際考慮因素導(dǎo)致了這種不準(zhǔn)確性。其他原因是為潤(rùn)滑劑留出空間、減少齒輪中的摩擦和/或允許金屬膨脹。

減速機(jī)或齒輪箱用于增加電機(jī)的扭矩（和慣性負(fù)載）并降低速度。它包含外殼、齒輪、軸和軸承。當(dāng)齒輪嚙合在一起時(shí)，齒輪之間實(shí)際上有一個(gè)微小的間隙。這在精度很重要的應(yīng)用中引入了不準(zhǔn)確性，因?yàn)樨?fù)載軸可能會(huì)移動(dòng)間隙的距離。看下圖會(huì)更容易理解。

根據(jù)其設(shè)計(jì)不同，會(huì)表現(xiàn)出不同程度的反沖。例如，正齒輪的齒隙最大，行星齒輪箱的齒隙小，諧波齒輪箱沒有齒隙。市場(chǎng)上還提供混合諧波行星齒輪箱。 < >齒輪技術(shù)

這是一個(gè)行星齒輪設(shè)計(jì)如何最大限度地減少齒隙的示例。

下表按齒輪類型、特性、扭矩、齒隙、基本分辨率和輸出軸速度列出了我們的大部分減速電機(jī)。

齒隙以度或弧分或弧秒為單位測(cè)量。雖然這在電機(jī)上看起來可能是一個(gè)非常小的值，但在某些應(yīng)用（例如機(jī)械臂）中，此誤差會(huì)隨著距離的增加而增加。下圖顯示了從手臂的一端到另一端的偏差有何不同。

當(dāng)應(yīng)用約 5% 的最大扭矩時(shí)，空轉(zhuǎn)是系統(tǒng)中從相反方向反復(fù)接近某個(gè)位置時(shí)的最大偏差。由于施加的扭矩，工程師經(jīng)常將空轉(zhuǎn)與扭轉(zhuǎn)反沖混淆?？辙D(zhuǎn)是一個(gè)更廣泛的術(shù)語。導(dǎo)致空轉(zhuǎn)的因素有齒隙、齒隙、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和材料變形（機(jī)械滯后損失）。由于諧波齒輪沒有背隙，空轉(zhuǎn)被用作齒輪精度的參考。

這取決于。簡(jiǎn)單的方法是購(gòu)買諧波齒輪步進(jìn)電機(jī)（無反沖）。

齒隙是齒輪箱中齒輪齒之間的游隙或間隙。換句話說，齒隙是齒輪軸的運(yùn)動(dòng)，而電機(jī)軸是固定的。用數(shù)學(xué)術(shù)語來說，它是嚙合齒輪之間的空間寬度減去一個(gè)齒輪齒的寬度。

空轉(zhuǎn)是指在減速機(jī)輸出軸上施加相當(dāng)于容許扭矩 5% 左右的負(fù)載扭矩時(shí)，在兩個(gè)方向上發(fā)生的總位移。 換句話說，空轉(zhuǎn)是電機(jī)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)齒輪軸的運(yùn)動(dòng)損失，包括齒隙和齒輪滯后損失。

反沖是空轉(zhuǎn)的一個(gè)組成部分。

對(duì)于需要最高位置控制精度的應(yīng)用，建議使用諧波減速機(jī)。如果應(yīng)用可以接受一點(diǎn)反沖，則建議使用諧波行星或行星齒輪箱。對(duì)于通用應(yīng)用或單向應(yīng)用，直齒或錐形滾齒可能就足夠了。當(dāng)然，更高的精度成本更高，因此請(qǐng)考慮您的預(yù)算。

請(qǐng)記住，運(yùn)動(dòng)控制的不準(zhǔn)確性是系統(tǒng)中所有單獨(dú)組件的組合。除了電機(jī)和減速機(jī)之外，還必須考慮其他組件的精度。

< >白皮書：步進(jìn)電機(jī)減速機(jī)

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審核編輯黃宇