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微型減速電機雙向軸的改造

來源:網絡-360個人圖書館 | 作者:chenxituiguang | 發布時間: 2018-01-31 | 2371 次瀏覽 | 分享到:

該微型減速電機所帶的齒輪減速箱，使得轉速已經降得比較低，但是輸出的扭矩（動力）也不是太高，動力還是有點不足。

在PVCBOT項目中我們經常采用的是一款帶微型減速齒輪箱的電機，但是由于該型號減速電機的一些不足以及PVCBOT項目的一些特殊需要，我們還需要對該電機進行一定的改造完善：

1）該微型減速電機所帶的齒輪減速箱，使得轉速已經降得比較低，但是輸出的扭矩（動力）也不是太高，動力還是有點不足。

2）該微型減速電機是單側輸出轉動軸的，無法滿足要左右兩側同軸驅動的機器人項目的要求。

基本原理
在PVCBOT項目中我們經常采用的是一款帶微型減速齒輪箱的電機，但是由于該型號減速電機的一些不足以及PVCBOT項目的一些特殊需要，我們還需要對該電機進行一定的改造完善：
1）該微型減速電機所帶的齒輪減速箱，使得轉速已經降得比較低，但是輸出的扭矩（動力）也不是太高，動力還是有點不足。
2）該微型減速電機是單側輸出轉動軸的，無法滿足要左右兩側同軸驅動的機器人項目的要求。

為此，我們可以為該微型減速電機再增加一級減速齒輪，即：
1）通過進一步降低轉速來提高扭矩（動力）；
2）這增加的一級齒輪我們采用一種稱之為“蝸桿”的結構與齒輪配合組成新的減速機構，同時把單側輸出轉動軸變為雙側輸出轉動軸。

這里可能有朋友會問，為什么這里不全部采用常規齒輪而是還要用蝸桿呢？
確實，通常情況下我們是可以全部采用常規齒輪來減速，但是在這里我們受到了所采用的減速電機的形狀和體型的制約，不得已而借助了渦桿來減速。
1）假如采用常規齒輪，小的齒輪不好安裝，齒輪軸會頂住電機；而大齒輪雖然便于安裝，可以讓齒輪軸遠離減速電機，但是大齒輪卻導致減速比太大，最終可能會把輸出的轉速降得過低導致機器人行動過慢；
2）假如采用蝸桿，可以配合小的齒輪，同時利用蝸桿機構能夠讓轉軸的方向垂直改變的特性，既確保了減速比不至于過大，也不會因為頂住電機本身導致安裝不方便。
可見采用蝸桿是改造減速電機的最好選擇。

所謂“蝸桿傳動”，即指由蝸桿與蝸輪（齒輪）互相嚙合組成的交錯軸間的齒輪傳動。蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為90°。蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。蝸桿傳動的主要特點：
1、可以個改變兩軸的夾角，可以充分的利用安裝空間減小裝置的尺寸，這也是本項目采用蝸桿的一個主要原因。
2、另外蝸桿傳動還具有自鎖特性，一般蝸桿為主動件，只能蝸桿帶動齒輪，反過來齒輪不能帶動蝸桿，用在一些防止被動件反過來帶動主動件的情況，就比如 PVCBOT-12號的吊繩機器人，如果是B版的太陽能版本，當機器人還在充電狀態電機沒有輸出動力時，如果齒輪箱的減速比不夠大導致反向扭矩不足時，有可能機器人靜止吊在繩索上時反過來其手臂被自身的重量扭轉，導致無法保持一個靜止的姿勢，而是出現電機一停手臂就軟下來了情況。而如果用蝸桿傳動則可以充分利用其自鎖性確保電機停止時手臂還是保持原來的姿勢。
根據改造后減速箱所采用的軸的直徑的不同，以及減速電機的安裝方向，則我們可以有多種不同的減速電機改造方式。

1、軸的直徑：由于我們采用的蝸桿以及齒輪的軸直徑是常見的2mm的緣故，這里我們把直徑為2mm的軸定義為標準軸，而其他直徑的軸認為是非標準軸。假如是標準2mm的軸，則一般可以把蝸桿和齒輪直接很緊固的套在軸上，而其他小于2mm的軸則需要額外用膠水與軸固定。
也就是說，采用標準軸則固定蝸桿和齒輪比較簡單，但是因為比較緊則需要用較大的力氣和一定的技巧才能裝好；而采用非標準軸，由于軸的直徑小于蝸桿和齒輪，要把軸與蝸桿及齒輪緊固在一起需要借助502之類的膠水，也因為如此往往容易不小心讓502膠水把電機給粘死導致電機報廢。
PVCBOT早期的套件采用的是非標準的軸（直徑1.8mm），后來由于不少網友反映對于用502膠水來緊固軸與蝸桿及齒輪的操作不好把握，而且由于膠水質量的問題容易固定不穩導致脫落，所以PVCBOT新的套件都采用了標準的軸（直徑2mm）。

2、電機的方向：假如減速電機的安裝方向與最終輸出的軸是互相水平的，則我們稱之為橫向安裝電機，假如減速電機的安裝方向與最終輸出的軸是互相垂直的，則我們稱之為縱向安裝電機。

假如是橫向安裝減速電機，則對電機的固定位置的精度不用太高，因為固定減速電機之后還可以通過圍繞固定的螺絲來擺動電機的角度以調整蝸桿與齒輪的咬合程度，也就是說橫向安裝減速電機過程上要簡單一些。但是由于減速電機是有一定長度的，則會導致最終的減速箱不是完全的左右對稱，則會對整體機器人的結構有一點影響。
假如是縱向安裝減速電機，則對于電機的固定位置的精度要求比較高，因為一旦用螺絲固定了減速電機的位置之后就無法調整蝸桿與齒輪的咬合程度，即縱向安裝減速電機要求要高一些。不過其最終的減速箱是左右平衡對稱的，比較有利于機器人整體結構的設計。
總之，橫向安裝電機的工藝要求低，但結構不是很理想；而縱向安裝電機的工藝要求高，但結構卻比較理想。具體選擇時可以根據項目要求以及工藝水平而定。
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