掌握行星減速機的力量：十個你需要了解的行星減速機特點

減速機不僅是機械工程的核心部分，更在許多工業應用中扮演了重要角色。這篇文章將引導您深入了解減速機的功能和特點，並提供選擇合適減速機的實用建議。

 

什麼是減速機？

簡單說明一下減速機的功能，減速機是一種能夠將馬達輸入的轉速降低，同時讓輸出扭矩提升的一種傳動機構，只需在減速機輸入端使用馬達、內燃機或是人力，給予一個小的力量，經過齒輪的傳遞後，便會產生較大的力量到輸出端，此力量稱為扭矩或轉矩，可帶動一個更大的負載。

扭矩單位：SI國際單位是牛頓米N·m，公制kgf·m、英制lbf·ft 。

 

減速機的工作原理：

一般來說要產生減速的作用，先決條件是輸入端的齒數要小於輸出的齒數，而大、小齒輪的齒數比，就是減速比(i)或稱為傳動比。( i=大齒輪：小齒輪 )

 

減速比和扭矩之間的關係是一種相互牽制關係，因為有時會有轉速需求，當減速比太大會無法滿足轉速。在機械傳動系統中，當減速比增大時，輸出軸的角速度變慢，輸出轉速就會變慢，但輸出軸的扭矩會隨之增加，這是因為減速機將輸入軸所提供的能量，通過大、小齒輪等機構進行放大，從而產生更大的扭矩。簡單地說，減速比越大，輸出扭矩越大，輸出轉速越慢。

 

由上圖（圖一）來說明扭矩如何增大，A齒輪齒數為10，B齒輪齒數為20。

(1)A為輸入齒輪(主動輪)，當A產生Ta的扭矩則Ta=FxL1

(2)B為輸出齒輪(被動輪)，FxL2=Tb

因為A齒輪齒數為10，B齒輪齒數為20，i=20：10=2：1，故L2=2xL1，代入(2)式

Tb=Fx2xL1=2FxL1=2Ta

由上述計算後，可得到Tb=2Ta，故在不考慮能量耗損的問題下，可假設當輸入扭矩Ta=5Nm，則輸出扭矩Tb=10Nm。

 

減速機的種類：

減速機按傳動和結構特點，可劃分以下幾個種類：齒輪減速器（Gear reducer）、蝸輪蝸杆減速器（Worm wheel reducer）、行星齒輪減速器(Planetary gears)、擺線針輪減速器（Cycloid reducer）和諧波齒輪減速器(Harmonic drive)等，上述幾種的減速機，皆有各自的特點。

 

行星式減速機的優點：

• 提高扭矩：
  在工業自動化應用的過程中，很多時候都會用到低速大扭矩精準控制，這種場合一般都會用到減速機，在高速小扭矩的情況下，一般不使用減速機。
• 提升精度：
  齒輪間嚙合精度較高，可小於1弧分。相對於其他齒輪傳動類型的減速機來說，它屬於高精度減速機。除此之外透過減速比的作用，馬達需要增加轉動角度，輸出端才能到達最終角度。馬達增加轉動角度，就需要增加輸出脈衝，進而提升轉動精度。
• 效率高：
  行星式減速機的傳動效率一般可達97%。
• 保護馬達：
  運轉中減速機承受過載扭矩時，傳遞到馬達只有過載扭矩值除以減速比的數值，若直接由馬達承受，很有可能會使馬達損壞。
• 節約能源：
  我們想要得到理想的扭矩，要麼使用一個大的伺服，要麼使用一個小的伺服加一個減速機，結果一般是一個小的伺服加一個減速機的成本，小於一個大號伺服的價格。小的伺服相對耗電量少，透過使用行星減速機，讓馬達滿足輸出扭矩，除了降低成本外，同時也有效的節約能源。
• 維修便利：
  運轉中減速機因承受過載扭矩而發生故障時，只要更換減速機即可，維修上也比較便利與快速，若是馬達故障，維修的週期與成本都會提高。

 

而有優點，當然一定會有缺點。

 

以下4點是行星式減速機常見的缺點：

• 成本高：行星減速機相對于普通齒輪減速機，價格會貴一些。
• 加工精度要求高：因為齒輪傳動為兩個齒輪的齒面發生滾動與滑動才能進行傳動，而要能達到滾動與滑動就必須要有齒隙，而齒隙就會造成精度高與低的區別。如果各個齒輪的相對距離，在加工時發生超標的誤差，可能會發生齒輪的偏擺或不平衡的狀態，則導致齒輪過早磨損和失效。
• 結構較為複雜：維護保養方面，需要較高的專業技能和維修成本。
• 雙節精度下降：當減速比超過單節的減速比時，內部結構會使用雙層的行星機構，來進行減速的效果，如此便會造成精度下降，一般來說10比，已是行星減速機單節的最大減速比。

 

以上10項行星式減速機的特點，提供參考。

 

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