电机与减速箱：选择与应用的全面指南（齿轮箱专题三）

电机提供了动力，而减速箱则能够调整这种动力，使其适应特定的应用需求。前两篇文章中带大家入门了齿轮箱这个领域，理解不同类型的齿轮传动有助于工程师选择适合其应用的最佳传动方式。这篇文章中介绍正确地选择和应用电机和减速箱对于设备的性能和效率至关重要。

电机选择：解决问题的关键

选择电机时，我们需要考虑以下几个方面：

• 问题识别：例如，如果我们正在设计一个工业机器人，那么我们可能需要选择一种可以提供精确控制和高扭矩的电机。这是逆向设计，即先有实物，问题需求是对其进行再次创新。反向设计既是从概念到实物的过程。
• 电机类型：无刷内转子、无刷外转子和直流电机都有各自的优点和缺点。例如，无刷内转子电机通常具有更高的效率和更小的体积，而直流电机则更便宜，更易于控制。如果我们正在设计一个无人飞行器，那么我们可能需要选择一种轻质、高效率的无刷内转子电机。
• 控制方式：当我们正在设计一个需要精确位置控制的设备，那么可能需要选择一种具有高分辨率绝对值编码器的电机。但是，如果控制方式选择不当，可能会导致控制精度不足。选择哪种控制方式取决于我们需要多大的精度，以及我们是否需要知道电机的确切位置。
• 最大转矩（过载能力）：合理评估最大输出功率是非常重要的。如果我们选择的电机不能提供足够的扭矩来驱动我们的设备，那么设备可能无法正常工作。
• 出轴方式：单出轴和双出轴都有各自的应用场景。例如，如果我们需要驱动两个部件，那么双出轴电机可能是一个好选择。
• 启动要求：特别注意无霍尔启动情况。在某些应用中，可能需要电机在没有外部传感器输入的情况下启动。
• 噪音要求：需明确环境噪音和测试距离。在某些环境中，如医疗或办公环境，可能需要选择噪音低的电机。
• 有无EMC/REACH/POHS要求：例如，在欧洲市场销售的产品通常需要满足REACH和POHS规定。

减速箱应用：调整动力的工具

选择齿轮箱时，我们需要考虑以下几个方面：

• 减速箱类型：如果我们正在设计一个需要高效率和高扭矩输出的设备，那么我们可能需要选择行星齿轮箱。
• 齿轮材质：如果我们正在设计一个需要在安静环境中运行的设备，那么我们可能需要选择使用尼龙齿的齿轮箱。POM：优点包括力学性能和刚性好，接近金属材料，耐疲劳性和耐蠕变性极好，耐磨损、自润性和摩擦性好，化学稳定性高，电绝缘性优良。缺点包括韧性低，缺口敏感性大，耐热性差、耐候性差，成型收率大。
• 合金钢：优点是强度高，延展率高，塑性好，耐磨性好，价格低3。缺点是容易生锈，抗腐蚀性差3
• 输出轴承形式：含油轴承和滚珠轴承都可以用于齿轮箱。选择哪种输出轴承形式取决于我们的设备将在何处使用，以及我们需要多大的负载能力。滚珠轴承不能承受较大的重载荷，在轻工业机械中较常见。含油轴承具有成本低、能吸振、噪声小，在较长工作时间内不用加润滑油等特点，特别适用于不易润滑或不允许油脏污的工作环境。
• 回转间隙：在精密定位应用中，可能需要选择具有低回转间隙的齿轮箱。但是，如果回转间隙过大，可能会导致定位精度不足。
• 确认模数齿轮：例如直齿轮设计简单易于制造、成本低，效率高。而斜齿轮具有倾斜于齿轮轴线的齿。对于相同宽度的斜齿条，斜齿轮齿条传动要比直齿条传动效率更高。