減速機的2個重要概念
對于伺服專用減速機，不論何種形式，通常都會涉及后面討論的性能指標。然而，可能是由于商業(yè)上需要，通常各個廠家并沒有對其樣本上的各種參數(shù)做出明確的定義，這給產(chǎn)品的對比帶來一定的困難，所以，在討論指標之前，我們先明確兩個描述齒輪箱工作狀況的重要概念
1， 占空比(Duty cycle) (ED)
占空比指的是減速機在一個完整的工作周期內(nèi)，實際動作的時間占到整個工作周期時間的一個百分比。這是判定工作模式是S1（連續(xù)工作）還是間歇工作（S5）的一個參數(shù)，計算如下：占空比ED=(加速時間+工作時間+減速時間) / (加速時間+工作時間+減速時間+停頓時間)
2， 工作模式（S1，S5）
工作模式標準概念源自于電機應(yīng)用，是由國際電子委員會（International Electrotechnical Commission）設(shè)立的。后來引申為所有以電機驅(qū)動為主要驅(qū)動源的傳動部件的工作模式。
S1 – 連續(xù)工作模式，在恒定負載下運行一段時間以達到電機的熱平衡?！盁崞胶狻敝笢囟壬_某個數(shù)值后不再上升，通過有效散熱與周圍環(huán)境達到溫度平衡的狀態(tài)。
但是由于不同產(chǎn)品的溫限不同，通常是用產(chǎn)品的各種零件中熱穩(wěn)定值最弱的部分，比如電機一般指線圈，而齒輪箱一般指潤滑脂，因為溫度太高可能破壞油膜的穩(wěn)定性。圖B-18示典型電機升溫曲線，
時間長了進入了“熱平衡”狀態(tài)
在齒輪箱應(yīng)用中，廠家根據(jù)其實驗數(shù)據(jù)，往往會給出具體的數(shù)值來定義工作模式。
S1工作模式（連續(xù)工作模式）是指齒輪箱不間斷工作超過15（20）分鐘，或者工作占空比大于60%，并且齒輪箱的溫度不能超過90（70）℃。（）里的數(shù)據(jù)是有些廠家提供的不同數(shù)值。----工業(yè)界的標準夠亂吧！
S5 工作模式（間歇工作模式）是指工作占空比小于60%，另外需要考核起停頻率，也就是說在一個小時內(nèi)的起停次數(shù)不能超過1000次，否則需要在計算 力矩時，要乘以沖擊系數(shù)Fs。
值得注意的是：在實際選型使用中，我們往往遺漏工作模式，脫離工作模式的額定力矩指標，是不可以作為選型指標使用的，這點在實際選型中往往會被忽略，進而導(dǎo)致減速機使用中出現(xiàn)意外損壞問題。
7.1：減速機工作原理：
由于利用內(nèi)嚙合和幾個行星輪分擔傳遞載荷，行星減速機具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小重量輕，背隙小、精度較高，傳動比大，使用壽命很長等優(yōu)點，額定輸出扭矩可以做的很大。而且價格適中。有直齒和斜齒兩種。
以下用一個兩極傳動的行星齒輪箱來介紹其原理，旋轉(zhuǎn)的輸入小齒輪帶動與之嚙合的3個行星齒輪進行公轉(zhuǎn)運動。而其公轉(zhuǎn)運動，通過行星軸傳至前段支架。此時，前段支架的旋轉(zhuǎn)方向與輸入旋轉(zhuǎn)相同。與前段支架相連的后段小齒輪成為后段減速部的輸入，與前段減速部相同，帶動后段行星齒輪進行公轉(zhuǎn)運動。而其公轉(zhuǎn)運動傳至用輸出軸承支撐的后段支架再輸出。由此可見，輸出軸和輸入軸同軸而且轉(zhuǎn)向也相同。
通常生產(chǎn)廠家會回避單級速比過大，原因是大速比下行星減速機能輸出的扭矩明顯小于同級的較小減速比。而這是由減速機本身結(jié)構(gòu)引起的，可以很清楚看出，減速比為10的時候，中心太陽輪的直徑比同級的其他減速比小得多，當然能輸出的扭矩也小得多。
如果在減速比搭配中，不得不使用大減速比單級，就會使得它的輸出力矩變小。從圖B-3同樣可以看出，如果把1/3減速比放在第一級，因為電機轉(zhuǎn)速高，中心齒輪節(jié)園半徑已大，那么線速度必然高，振動和噪聲也會比較大。行星齒輪箱的內(nèi)部傳動結(jié)構(gòu)還有一些不同的方式，但上述是目前最常見的一種。
7.2：精度概念：（backlash）
行星減速機精度通常以回轉(zhuǎn)背隙（backlash）指標為衡量標準，也有稱為空回，回轉(zhuǎn)側(cè)隙等。各個廠家生產(chǎn)的減速機，其指標不完全相同，測試手段也不完全一致?；緶y試方法為：輸入端固定，在輸出端，以3%額定載荷單方向加載，標記輸出軸轉(zhuǎn)角，然后以同樣手段反方向加載，標記輸出軸轉(zhuǎn)角，兩個轉(zhuǎn)角差值即為該減速機的背隙。
伺服專用減速機所關(guān)注的指標
除了關(guān)注減速機減速，放大扭矩，匹配轉(zhuǎn)動慣量三個最主要的功能之外，我們還需要衡量以下性能指標：
? 高力矩密度 (緊湊的設(shè)計)
? 高剛性
? 低背隙
? 高傳動精度
? 高效率
? 適合高輸入轉(zhuǎn)速
? 低保養(yǎng)要求, 長的可靠壽命
? 與電機連接方便靈活
? 低轉(zhuǎn)動慣量
? 低噪聲
精密減速機在伺服控制中起的作用
在機械運動控制的中，精密齒輪減速機是一個機械能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，電機的轉(zhuǎn)矩經(jīng)精密齒輪減速機后得以放大，轉(zhuǎn)速得以降低，反之，負載的轉(zhuǎn)動慣量經(jīng)精密齒輪減速機耦合到電機上，得以減小。
我們知道，理想的情況是傳遞過程功率守恒，但實際總是有損耗，設(shè)傳遞過程的效率是η，那么：/η=
又因為減速比i=/ =/ i（B-1）
所以=iη（B-2）
——電機力矩（NM），——載荷力矩（NM），
，——電機，載荷角速度（弧度/s）
我們再來看一下齒輪減速器對轉(zhuǎn)動慣量的作用，由能量不滅的基本原理，在傳動鏈中，同一時刻的儲能相等：
從而得出：
Jem-——折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量（kgm2）
JL——載荷轉(zhuǎn)動慣量（kgm2）
從上述推演可看出，平時我們很熟悉的關(guān)于齒輪箱的公式，都是源自物理學(xué)的能量守恒定理。
上述的（1）—（3）表示了減速機的三個基本功能：
1. 降低伺服電機的轉(zhuǎn)速（ =/ i）
伺服電機的額度功率一般體現(xiàn)在轉(zhuǎn)速1000rpm到6000rpm之間，甚至高達10000rpm以上,實際使用過程中很少使用到如此高的轉(zhuǎn)速，同時為了充分利用電機的額定功率，所以需要通過合適減速比的減速機來獲得需要的工作轉(zhuǎn)速。
2. 轉(zhuǎn)矩放大（=iη）
在電機輸入給減速機的功率一定的情況下，由于減速機輸出速度的降低，必然會獲得更大的輸出轉(zhuǎn)矩。很多情況下這也是選用減速機的一個重要理由。
3. 匹配負載轉(zhuǎn)動慣量（）
伺服電機的慣量是比較小的，一般來說折算到伺服電機本身的負載慣量不能超過伺服電機本身慣量的4倍（不同品牌伺服電機的設(shè)計有很具體的數(shù)據(jù)），而實際應(yīng)用中的負載有很多種，如果負載的慣量與電機能接受的慣量相差太遠，就會大大降低伺服電機的響應(yīng)速度，從而影響生產(chǎn)效率和增大動態(tài)誤差。而減速機就能起到匹配慣量的關(guān)鍵作用。
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