自制 AE16 叉式經緯儀 AE16 fork altazimuth mount ---(10) 蝸桿接駁和聯軸器

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自制 AE16 叉式經緯儀 AE16 fork altazimuth mount ---(10) 蝸桿接駁和聯軸器

文章 Wongsir » 週三 05 1月, 2011 22:38

電機接駁蝸桿有三種方法:
1) 直線正向接駁方法
2) 平行反向接駁方法
3) 直角接駁方法


1) 直線正向接駁蝸桿, 減少接駁齒輪引進的誤差, 直接用聯軸器把電機和蝸桿連接在一起, 蝸桿的轉動方向和電機一致.
2) 平行反向接駁蝸桿, 這是最常用方法. 佔用位置長度短, 貼近主軸, 穩定性比較好. 還可以在接蝸桿時加多一組減速齒輪, 不過要留意蝸桿的轉動方向和電機是相反的.
3) 直角接駁蝸桿方法乃在特別位置時才採用, 要留意蝸桿的轉動方向和電機是否相同.

接駁方法實例:

直角接駁方法

圖檔Don Peckham's drive圖檔直角齒輪箱圖檔

平行反向接駁方法

圖檔圖檔Dan Gray's manual

平行反向接駁方法計算整體齒輪比時要留意增加了的電機和蝸桿間皮帶齒輪比

整體齒輪比 = 伺服電機齒輪比 x 皮帶齒輪比* x 蝸輪齒比 x 摩擦輪比*

圖檔圖檔唔光師傅赤道儀 圖檔C11 底座蝸桿接駁

直線正向接駁方法

圖檔Dan Gray's manual
圖檔圖檔

圖檔圖檔


AE16採用直線接駁蝸桿方法, 便需要用上聯軸器, 聯軸器產品品種甚多, 選擇合適的類型前便先要了解聯軸器在傳動系統中的綜合功能,從傳動系統總體設計考慮,選擇聯軸器品種、型式。

聯軸器 ( coupling )
聯接兩軸或軸與回轉件,在傳遞運動和動力過程中一同回轉,在正常情況下不脫開的一種裝置。

聯軸器是用來聯接不同機構中的兩根軸(主動軸和從動軸)使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中,
有些聯軸器還有緩衝、減振和提高軸系動態性能的作用。有些聯軸器由兩半部分組成,分別與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助於聯軸器與工作機相聯接。

聯軸器種類
根據聯軸器有無彈性元件、對各種相對位移有無補償能力,即能否在發生相對位移條件下保持聯接功能以及聯軸器的用途等.
聯軸器可分為:
1) 剛性聯軸器
2) 撓性聯軸器
3) 安全聯軸器
4) 萬向聯軸器

1) 剛性聯軸器
在傳動系統中的作用, 只能傳遞運動和轉矩,不具備其他功能。包括凸緣聯軸器、套筒聯軸器、夾殼聯軸器等。
凸緣聯軸器, 又稱法蘭聯軸器, 這是採用普通螺拴聯接的凸緣聯軸器,依靠兩半聯軸器結合面上摩擦力傳遞扭矩。
套筒聯軸器, 這種聯軸器的構造與凸緣聯軸器相似,只是用套有彈性套的柱銷代替了聯接螺栓。因為通過蛹狀常用耐油橡膠,以提高其彈性。半聯軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。

圖檔


2) 撓性聯軸器
a.無彈性元件的撓性聯軸器
不僅能傳遞運動和轉矩,而且具有不同程度的軸向、徑向、角向補償性能。包括齒式聯軸器、鏈條聯軸器、萬向聯軸器、滑塊聯軸器等。承載能力大,但也不具有緩衝減震性能,
在高速或轉速不穩定或經常正、反轉時,有衝擊雜訊。適用於低速、重載、轉速平穩的場合。
˙ 齒式聯軸器
齒形聯軸器由兩個帶有內齒及凸緣的外套和兩個帶有外齒的內套筒組成。依靠內外齒相嚙合傳遞扭矩。齒輪的齒廓曲線為漸開線,嚙合角為20°。 這類聯軸器能傳遞很大的轉矩,並允許有較大的偏移量,
安裝精度要求不高,常用於重型機械中。
˙ 鏈條聯軸器
鏈條聯軸器是利用公用的鏈條,同時與兩個齒數相同的並列鏈輪嚙合,不同結構型式的鏈條聯軸器主要區別是採用不同的鏈條,常見的有雙排滾子鏈聯軸器、單排滾子鏈聯軸器、齒形鏈聯軸器、尼龍鏈聯軸器等。

圖檔 齒式聯軸器圖檔 鏈條聯軸器圖檔 滑塊聯軸器圖檔 可伸縮萬向聯軸器

b.有彈性元件的撓性聯軸器
能傳遞運動和轉矩;具有不同程度的軸向、徑向、角向補償性能;還具有不同程度的減振、緩衝作用,改善傳動系統的工作性能。包括各種非金屬彈性元件撓性聯軸器和金屬彈性元件撓性聯軸器,
各種彈性聯軸器的結構不同,差異較大,在傳動系統中的作用亦不盡相同。

非金屬彈性元件的撓性聯軸器:
在轉速不平穩時有很好的緩衝減震性能;但由於非金屬(橡膠、尼龍等)彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫,故適用於高速、輕載和常溫的場合 。

˙ 輪胎聯軸器
輪胎聯軸器用橡膠或橡膠織物製成輪胎狀的彈性元件,兩端用壓板及螺釘分別壓在兩個半聯軸器上。這種聯軸器富有彈性,具有良好的消振能力,能有效地降低動載荷和補償較大的軸向位移,而且絕緣性能好,
運轉時無雜訊。缺點是徑向尺寸較大;當轉矩較大時,會因過大扭轉變形而產生附加軸向載荷。為了便於裝配,有時將輪胎開出徑向切口,但這時承載能力要顯著降低。

圖檔圖檔 輪胎聯軸器


金屬彈性元件的撓性聯軸器:
除了具有較好的緩衝減震性能外,承載能力較大,適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。

3) 安全聯軸器
在結構上的特點是,存在一個保險環節(如銷釘可動聯接等),其只能承受限定載荷。當實際載荷超過事前限定的載荷時,保險環節就發生變化,截斷運動和動力的傳遞,
從而保護機器的其餘部分不致損壞,即起安全保護作用。 起動安全聯軸器:除了具有超載保護作用外,還有將機器電動機的帶載起動轉變為近似空載起動的作用。
包括銷釘式、摩擦式、磁粉式、離心式、液壓式等安全聯軸器。

圖檔鏈輪磨擦式安全聯軸器

4) 萬向聯軸器
十字軸式萬向聯軸器,由兩個叉形接頭、一個中間聯接件和軸組成。屬於一個可動的聯接,且允許兩軸間有較大的夾角。
萬向聯軸器的共同特點是角向補償量較大,不同結構型式萬向聯軸器兩軸線夾角不相同,一般≤5°-45°之間。萬向聯軸器利用其機構的特點,使兩軸不在同一軸線,
存在軸線夾角的情況下能實現所聯接的兩軸連續回轉,並可靠地傳遞轉矩和運動。萬向聯軸器最大的特點是具有較大的角向補償能力,結構緊湊,傳動效率高。在實際應用中根據所傳遞轉矩大小分為重型、
中型、輕型和小型。萬向聯軸器有多種結構型式,例如:十字軸式、球籠式、球叉式、凸塊式、球銷式、球鉸式、球鉸柱塞式、三銷式、三叉杆式、三球銷式、鉸杆式等,最常用的為十字軸式,其次為球籠龍.
圖檔 十字萬向聯軸器圖檔 可伸縮萬向聯軸器


根據性能用途又可以分為以下幾大類:
金屬膜片聯軸器:
適用於伺服電機、編碼器、行星減速機、滾珠絲杆、壓縮機、混合機、造紙機械、機器人等機械設備。
梅花型聯軸器:
適用於編碼器、伺服系統馬達主軸傳動、包裝機械、機床傳動、泵等機械。
波紋管聯軸器:
適用於伺服電機、編碼器、數控機床、定位系統、滾珠絲杆、分度盤、行星齒輪減速機。
彈簧聯軸器:
適用于旋轉編碼器、步進馬達、絲杆等。
平行式聯軸器:
適用于伺服電機、步進電機、編碼器、絲杆等連接。
十字滑塊聯軸器:
適用于轉速計、編碼器、絲杆、機床等機械。
萬向型聯軸器、剛性聯軸器。

圖檔圖檔圖檔蛇形彈簧聯軸器

聯軸器特點:
1、彈性聯軸器
這類聯軸器因裝有彈性元件,不僅可以補償兩軸間的相對位移,而且具有緩衝減振的能力。彈性元件所能儲蓄的能量越多,則聯軸器的緩衝能力愈強;彈性元件的彈性滯後性能與彈性變形時零件間的摩擦功愈大、
則聯軸器的減振能力愈好。這類聯軸器目前應用很廣,品種亦愈來愈多。
  (1)一體成型的金屬彈性體;
  (2)零回轉間隙、可同步運轉;
  (3)彈性作用補償徑向、角向和軸向偏差;
  (4)高扭矩剛性和卓越的靈敏度;
  (5)順時針和逆時針回轉特性完全相同
  (6)免維護、抗油和耐腐蝕性;
  (7)有鋁合金和不銹鋼材料供選擇;
  (8.)固定方式主要有頂絲和夾緊兩種。
圖檔梅花彈性聯軸器
2、膜片聯軸器
其彈性元件為一定數量的很薄的多邊環形(或圓環形)金屬膜片疊合而成的膜片組,在膜片的圓周上有若干個螺栓孔,用絞制孔用螺栓交錯間隔與半聯軸器相聯接。這樣將彈性元件上的弧段分為交錯受壓縮和
受拉伸的兩部分,拉伸部分傳遞轉矩,壓縮部分趨向皺折。當機組存在軸向、徑向和角位移時,金屬膜片便產生波狀變形。
  (1)高剛性、高轉矩、低慣性;
  (2)採用環形或方形彈性不鏽剛片變形;
  (3)大扭矩承載,高扭矩剛性和卓越的靈敏度;
  (4)零回轉間隙、順時針和逆時針回轉特性相同
  (5)免維護、超強抗油和耐腐蝕性;
  (6)雙不銹鋼膜片可補償徑向、角向、軸向偏差,單膜片則不能補償徑向偏差。
3、滑塊聯軸器
滑塊聯軸器是由兩個帶凹槽的半聯軸器和一個方形滑塊組成,滑塊材料通常為夾布鉸木製成。由於中間滑塊的品質較小,具有彈性,可應用於較高的轉速。結構簡單、緊湊、適用於小功率、高轉速而無劇烈衝擊處。
  (1)無齒隙的連接,用於小扭矩的測量傳動結構簡單;
  (2)使用方便、容易安裝、節省時間、尺寸範圍廣、轉動慣量小,便於目測檢查;
  (3)抗油腐蝕,可電氣絕緣,可供不同材料的滑塊彈性體選擇;
  (4)軸套和中間件之間的滑動能容許大徑向和角向偏差,中間件的特殊凸點設計產生支撐的作用,容許較大的角度偏差,不產生彎曲力矩,侃軸心負荷降至最低。
4、梅花聯軸器
這種聯軸器其結構形式及工作原理與星形彈性聯軸器相似,但半聯軸器與軸配合的孔可作成圓柱形或圓錐形,並以梅花形彈性件取代星形彈性件。彈性件可根據使用要求選用不同硬度的聚氨酯橡膠、鑄型尼龍等材料製造。
  (1)緊湊型、無齒隙,提供三種不同硬度彈性體;
  (2)可吸收振動,補償徑向和角向偏差;
  (3)順時針和逆時針回轉特性相同
  (4)結構簡單、方便維修、便於檢查;
  (5)免維護、抗油及電氣絕緣、工作溫度20℃-60℃。
  (6)梅花彈性體有四瓣、六瓣、八瓣和十瓣;
  (7)固定方式有頂絲,夾緊,鍵槽固定。

圖檔
5、波紋管聯軸器
  (1)無齒隙、扭向剛性、連接可靠、耐腐蝕性、耐高溫;
  (2)免維護、超強抗油,波紋管形結構補償徑向、角向和軸向偏差,偏差存在的情況下也可保持等速作動;
  (3)順時針和逆進針回轉特性完全相同
  (4)波紋管材質有磷青銅和不銹鋼供選擇;
  (5)可適合用於精度和穩定性要求較高的系統

6、剛性聯軸器
無補償能力.
  (1)重量輕,超低慣性和高靈敏度;
  (2)免維護,超強抗油和耐腐蝕性;
  (3)無法容許偏心,使用時應讓軸儘量外露;
  (4)主體材質可選鋁合金/不銹鋼;
  (5)固定方式有夾緊、頂絲固定。

圖檔波紋管聯軸器圖檔平行式聯軸器

波紋管聯軸器--中間有多層不鏽綱波紋管; 平行式聯軸器--兩邊各有一條長而運續數圈的切線.

一、選擇聯軸器的考慮因素
選用聯軸器時傳統系統的載荷類別是選擇聯軸器品種的基本依據。
金屬彈性聯軸器承載能力高於非金屬彈性元件彈性聯軸器,適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。彈性元件受擠壓的彈性聯軸器可靠性高於彈性元件受剪切的彈性聯軸器。
金屬彈性元件撓性聯軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯軸器使用壽命長。材料為鋼的許用轉速大於材料為鑄鐵的許用轉速。

傳動精度
小轉矩和以傳遞運動為主的軸系傳動,要求聯軸器具有較高的傳動精度,宜選用非金屬彈性元件的撓性聯軸器。大轉矩和傳遞動力的軸系傳動,對傳動精度變有要求,高轉速時,
應避免選用金屬彈性元件彈性聯軸器和可動元件之間的間隙的撓性聯軸器,宜選用傳動精度高的膜片聯軸器。

許用轉速
聯軸器的許用轉速範圍是根據聯軸器不同材料允許的線速度和最大外緣尺寸,經過計算而確定。不同材料和品種、規格的聯軸器許用轉速的範圍不相同,
改變聯軸器的材料可提高聯軸器許用轉速範圍,這個取決於不同的機械類別。

轉矩計算
傳動系統中動力機的功率應大於工件機所需功率.
選定品種、式、規格(型號)
根據動力機和聯軸器載荷類別、轉速、工作環境等綜合因素,選定聯軸器品種;根據聯軸器的配套、聯接情況等因素選定聯軸器型式;根據公稱轉矩、軸孔直徑與軸孔長度選定規格(型號)。

兩軸相對位移
一般情況下,兩軸相對位移是難以避免的,但不同工況條件下的軸系傳動所產生態平衡位移方向,即軸向、徑向角向以及位移量的大小有所不同。

只有撓性聯軸器才具有補償兩軸相對位移的性能,因此在實際應用中大量選擇撓性聯軸器。剛性聯軸器不具備補償性應用範圍受到限制,因此用量很少。角向位移較大的軸系傳動宜選用萬向聯軸器;有軸向竄動,
並需控制軸向位移的軸系傳動,應選用膜片聯軸器;只有對中精度很高的情況下才選用剛性聯軸器。

尺寸、安裝與維護
聯軸器外形尺寸,即最大徑向和軸向尺寸,必須在機器設備允許的安裝空間以內。選擇裝拆方便、不用維護、維護週期長或維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中調整容易的聯軸器。

工作環境
聯軸器與各種不同主機產品配套使用,周圍的工作環境比較複雜,如溫度、濕度...等狀況,
選擇聯軸器時必須考慮的重要因素之一。環境的不同,所選用的聯軸器材料也不同。

二、聯軸器的選型方法
1.首先根據機械特性的要求,如有無齒隙、抗扭剛度高低、振動衝擊力吸收等等,選擇合適的聯軸器型式。
2.由驅動機械(如電機)動力及聯軸器使用回轉數求得聯軸器承受的轉矩
3.由被正係數表中查得負載條件係數,運轉時間係數,起動停止頻度係數,周圍環境溫度係數,求得補正扭力。
4.選用聯軸器的常用轉矩必須大於被正轉矩。
5.聯軸器所能承受的最大扭力必須大於原動側及被動側雙方所產生的最大扭力。
6.確定孔徑範圍是否適用。
7.除了以上的選定步驟外,對於振動頻率亦須檢討。即轉矩變動的頻率與軸的固有振動數避免造成共振的現象產生。

AE16採用直線正向接駁方法連接蝸桿, 扭力直接傳動至蝸桿減少誤差.
AE16用的聯軸器, 會要求聯軸器具有較高的傳動精度,有一定的緩衝減震性能,承載能力較大,所以選用金屬波紋管或梅花型聯軸器。

參考資料:
1) 百度百科
2) Dan Gray, 2009, Setup Manual, Sidereal Technology, pp28~32 Wheel and worm gears
3) XR250 "Homemade German equatorial mount"
http://www.hkastroforum.net/viewtopic.php?t=7140
4) 1100 mm Cruxis Telescope
http://www.cruxis.com/scope/scope1100_servosystem.htm
5) Don Peckham's Computerized Telescope
http://dbpeckham.com/Telescope/CompScope/Index.htm

聯軸器和齒輪箱供應商:
1) Right Angle Gear Box
http://torquetrans.com/right-angle-gear ... rboxes.htm
2) Ruland Coupling
http://www.ruland.com/ps_couplings_bellows_mbs.asp
3) KTR Coupling
http://www.ktrtaiwan.com.tw/
4) 恩平市玛莎精密机器制造有限公司
http://www.epmasa.cn/?bdclkid=lru_JaFm1 ... M4MhqxNQbP
5) 泊头市万盛联轴器有限公司
http://www.btlzq.com/html/List_159_1.HTML
6) 威畯軸承五金有限公司
http://www.wjgogo.com.tw/?f=Coupling

Wongsir
2011-01-05
附加檔案
worm shaft device c.JPG
AE16採用直線正向接駁方法連接蝸桿
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coupling Ruland b.JPG
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coupling Ruland a.JPG
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coupling KTR.JPG
http://www.ktrtaiwan.com.tw/Download/ServoCouplingsCatalogs.pdf
coupling KTR.JPG (54.53 KiB) 已瀏覽 16411 次
最後由 Wongsir 於 週三 16 2月, 2011 23:42 編輯,總共編輯了 55 次。

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Eddy So
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註冊時間: 週四 04 12月, 2008 22:35
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文章 Eddy So » 週四 06 1月, 2011 02:47

Photo quality Rendering(練習中):

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Wongsir
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文章 Wongsir » 週四 06 1月, 2011 11:07

Eddy,

How comes it is so real? [爽]

Wongsir

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Eddy So
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註冊時間: 週四 04 12月, 2008 22:35
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文章 Eddy So » 週五 07 1月, 2011 03:22

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noodle
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文章 noodle » 週五 07 1月, 2011 05:34

真嘅一樣 :D :D

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PeterPeter
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註冊時間: 週四 30 11月, 2006 13:25

文章 PeterPeter » 週五 07 1月, 2011 08:53

Eddy So 寫:Photo quality Rendering(練習中.....
Eddy兄,不如行多幾步,把它實際地生產出來 :D

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Eddy So
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文章: 12322
註冊時間: 週四 04 12月, 2008 22:35
來自: 中男海

文章 Eddy So » 週五 07 1月, 2011 13:08

PeterPeter 寫:
Eddy So 寫:Photo quality Rendering(練習中.....
Eddy兄,不如行多幾步,把它實際地生產出來 :D
黃SIR正在計劃中,我祇是一名繪圖員… :oops: :oops: :oops:

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Nosneb
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註冊時間: 週五 12 5月, 2006 13:31
來自: 中華人民共和國 香港特別行政區

文章 Nosneb » 週五 07 1月, 2011 13:18

下喂? 繪圖黎架? 真實得好變態呀!!

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bingsze
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文章: 3939
註冊時間: 週一 15 1月, 2007 18:13
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文章 bingsze » 週五 07 1月, 2011 13:25

eddy, good!!! :D

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Wongsir
壇主
文章: 3450
註冊時間: 週六 28 6月, 2003 12:03
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文章 Wongsir » 週五 07 1月, 2011 13:34

Peter,

2011年初已訂購叉臂用鋁合金材料, 約一萬元, 希望春節後可開工.
[樂奔]
Wongsir

anyone
夸克星
文章: 14164
註冊時間: 週六 07 2月, 2009 12:13
來自: hong kong

文章 anyone » 週五 07 1月, 2011 13:40

Wongsir 寫:Peter,

2011年初已訂購叉臂用鋁合金材料, 約一萬元, 希望春節後可開工.
[樂奔]
Wongsir
Dear Wong sir ,請問: 除了光學部分外,整個赤道儀的投資,十萬元足夠嗎?

roh
紅巨星
文章: 498
註冊時間: 週日 27 9月, 2009 00:29
來自: HK

文章 roh » 週五 07 1月, 2011 13:55

做埋個 SolidWorks simulation 就好啦.

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funoooo
夸克星
文章: 7830
註冊時間: 週五 30 6月, 2006 16:34
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文章 funoooo » 週五 07 1月, 2011 14:02

這個大 project,真係勁! :shock:

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Wongsir
壇主
文章: 3450
註冊時間: 週六 28 6月, 2003 12:03
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文章 Wongsir » 週五 07 1月, 2011 14:23

anyone 寫:
Wongsir 寫:Peter,

2011年初已訂購叉臂用鋁合金材料, 約一萬元, 希望春節後可開工.
[樂奔]
Wongsir
Dear Wong sir ,請問: 除了光學部分外,整個赤道儀的投資,十萬元足夠嗎?
anyone,

I do not not know the budget yet, for the expensive servomotor and encoder and gearbox is asking for quotation.
Once I know the price of the motor set, I could have a rough idea of the budget.
Now, I bought the bearings--2~3 thoudand dollars, two worm gears, the 13-inch gear is about US$800, and the 9inch worm gear is US$770, also the price of the 6061 aluminum alloy is about $11000.

Wongsir
最後由 Wongsir 於 週二 02 4月, 2013 23:55 編輯,總共編輯了 3 次。

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PeterPeter
夸克星
文章: 2653
註冊時間: 週四 30 11月, 2006 13:25

文章 PeterPeter » 週五 07 1月, 2011 17:01

Wongsir 寫:Peter,

2011年初已訂購叉臂用鋁合金材料, 約一萬元, 希望春節後可開工.
[樂奔]
Wongsir
黃sir,打算把這製成品安置於那裡呢? [鬼點子]
在偏遠位置的話,使用率可能會太低.
在元朗的話,光害又會否是個大問題?

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