机器人常用的齿轮链

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。

使用齿轮链机构应注意两个问题。一是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。 二是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2.73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。

(a) 圆柱齿轮;(b) 斜齿轮; (c) 锥齿轮; (d) 蜗轮蜗杆;(e) 行星轮系