TITTharmoniska reducerareär innovativa precisionsreduceringsanordningar som applicerar polyetereterketon (PEEK)-kompositmaterial på den harmoniska drivstrukturen, och kombinerar de höga reduktionsförhållandeegenskaperna hos traditionella harmoniska reducerare med de lätta fördelarna hos PEEK-material. Följande är en detaljerad introduktion utifrån fyra dimensioner: strukturella egenskaper, materialinnovation, prestandaparametrar och tillämpningsområden:
I. Strukturella egenskaper
TITTHarmoniska reducerare använder den klassiska harmoniska drivstrukturen för våggeneratorer - flexibla kugghjul - stela kugghjul. Harmoniska reducerares kärninnovation ligger i användningen av 50 % lång glasfiberförstärkt PEEK för formsprutning i ett stycke av det flexibla kugghjulet, och den inre kuggringen på det stela kugghjulet är en PEEK-metallinsatsstruktur (stålbas + PEEK-kuggyta). Den yttre ringen på våggeneratorlagret är integrerad med en självsmörjande PEEK-hållare, vilket eliminerar beroendet av fett i traditionella harmoniska reducerare. Den övergripande strukturen är utformad genom topologioptimering, med väggtjocklekstoleransen för det flexibla kugghjulet kontrollerad inom ±0,01 mm för att säkerställa konsekvent elastisk deformation under ingrepp.
II. Materialinnovation
Genombrott i lättvikt: Densiteten hos PEEK-växeln är endast 1,5 g/cm³, vilket minskar vikten med 60 % jämfört med en flexibel stålväxel och sänker tröghetsmomentet med 45 %, vilket avsevärt förbättrar robotens leders dynamiska responshastighet.
Utmattningsbeständighet: Genom optimering av fiberorientering når böjutmattningstiden för PEEK-flexibla kugghjul 10⁸ cykler (under nominell belastning), vilket närmar sig 85 % av stålnivån.
Friktionsoptimering: Friktionskoefficienten för PEEK-kuggytan är så låg som 0,05 (torrfriktion), och i kombination med PTFE-beläggningen på den styva kuggytan möjliggör den tyst drift utan olja (buller).≤55 dB).
III. Kärnprestandaparametrar
Reduktionsförhållande: 50:1 till 320:1 (enstegsväxellåda), stöd för flerstegsseriekoppling för att uppnå ett ultrahögt reduktionsförhållande på 10 000:1
Nominellt vridmoment: 3 till 50 N・m (motsvarande modeller HX-14 till HX-50), kan toppmomentet nå dubbelt så högt som nominellt värde
Noggrannhetsindikatorer: Bakslag≤1 minut, överföringsfel≤30 bågsekunder, vridstyvhet≥20 N・m/rad
Miljöanpassningsförmåga: Driftstemperatur -40℃till 180℃, kompatibel med vakuummiljöer (kan fungera stabilt vid 10⁻⁶Väl)
IV. Typiska tillämpningsområden
Samarbetande robotar: Handledsleder på ändeffektorer, såsom den sjätte axeln på UR5e-roboten, vilket ger lätt och högprecisionsgrepp.
Medicinsk utrustning: Små rörelseleder i kirurgiska robotarmar (som Da Vinci Xi), vilket kräver efterlevnad av aseptiska miljöer och låg elektromagnetisk störning
Flyg- och rymdfart: Mekanismer för att kontrollera satelliternas attityd, mekaniska drönararmar, som utnyttjar dess vakuumanpassningsförmåga och lätta egenskaper för att minska uppskjutningskostnaderna.
PEEK-övertonsreducerare: Användningen av kolfiberförstärkt PEEK (CF/PEEK) för att tillverka övertonsreducerare kan minska deformationsspänningen till endast 1/7 av ståls, förbättra dämpningsegenskaperna och minska risken för resonans. Antalet kontakttänder mellan det flexibla kugghjulet och det stela kugghjulets tänder kan ökas med 47 %, vilket avsevärt förlänger utmattningslivslängden, med ett cykelantal som ökar från 29 000 gånger för flexibla metallkugghjul till 564 000 gånger.
PEEK-harmoniska reducerare: CF/PEEK erbjuder överlägsen prestanda
Förutom fördelar som specifik styrka och slitstyrka, jämfört med metallbaserade kortcylindrigaPEEK harmoniska reducerare, PEEK-harmoniska reducerare tillverkade av CF/PEEK har följande egenskaper:①lägre deformationsspänning,②bättre dämpningsegenskaper, vilket effektivt minskar risken för resonans,③ökat antal kontakttänder och ingreppsarea mellan det flexibla kugghjulet och de stela kuggtänderna, vilket förbättrar PEEK-övertonsreducerarens lastbärande och slagtålighet,④överlägsen utmattningstid etc.
(1) Jämfört med metallbaserade kortcylindriga harmoniska reducerare är deformationsspänningen för PEEK-baserade kompositmaterial under samma belastning endast 1/7 av den för stål. Därför kan man, i en mindre axiell dimension, välja en större kugghjulsmodul och radiell deformationskoefficient för konstruktionen, vilket ger större designfrihet.
(2) De naturliga frekvenserna för hela PEEK-baserade kompositmaterials harmoniska reducerare är 40–45 % högre än för metallbaserade, vilket indikerar att PEEK-baserade kompositmaterials PEEK-harmoniska reducerare har bättre dämpningsegenskaper och effektivt kan minska risken för resonans.
(3) Under nominella driftsförhållanden med en belastning på 20 N·m och en hastighet på 2000 rad/min ökar antalet ingripande tänder i PEEK-kompositmaterialets harmoniska reducerare och når 52 par, en ökning med 47 % jämfört med metall. Ökningen av antalet kontakttänder och ingreppsarean mellan det flexibla kugghjulet och de stela kuggtänderna förstorar kugghjulsparets ingreppsarean, och kontakttrycket fördelas över fler kuggytor, vilket förbättrar PEEK-harmoniska reducerarens lastbärande och slagtålighet.
(4) Med samma struktur har CF/PEEK-kortcylindriga harmoniska reducerare bättre utmattningslivslängd. Traditionella metalliska harmoniska reducerare har för hög deformationsspänning, och de flexibla kuggarna drabbas av statiskt fel när cykelantalet når 29 000 gånger. De flexibla kugghjulen tillverkade av PEEK-kompositmaterial förväntas ha ett cykelantal på 564 000 gånger och en utmattningslivslängd på 939,5 timmar.
