現在都在講一個概念，工業4.0，對於一個機械設計工程師而言，我們眼裡的工業4.0可以直接和製造智能化、自動化對等，所以現在整個中國大地，從南至北，由東到西，各製造行業的自動化、智能化升級轉型無不風生水起，風起雲湧，一發而不可停止，只要你是個製造企業，你不上馬點自動化升級項目，你都不好意和別的同行們吃飯。
對於一個機械設計工程師而言，這就是最好的時代，隨著智能化、自動化項目的上馬，因其針對不同行業，不同項目，不同工序的具體要求，對自動線的打造也提出了更高的個性化定製需求，這不但考驗一個設計工程師的設計水準，也非常的考驗一個項目團隊的協調與創新能力，每一個項目幾乎都是唯一的，不可以重複的。這在很大程度上極大的鍛鍊了設計工程師的個人設計能力和提升了知識面廣度。
在這篇文章中，我主要介紹一下自動生成線設計過程中，機械手驅動裝置裡的齒輪齒條是如何選擇的，我們在前面的文章裡介紹過機械手的幾種驅動方式，其中很重要的一種就是齒輪齒條配合直線導軌使用的驅動方式，這種驅動方式因其結構簡單，驅動可靠，運行平穩而靈魂，運行速度快速而可控，尤其是在機械手高速運行的時候，具有非常廣泛的應用。
我們先來看一個案例，這個案例的機械手的個兩運行方向都是採用齒輪齒條驅動方式來驅動機械手的。
上圖是一個方案圖，具體的齒輪齒條位置我們可以看一下下面的詳細結構，然後根據詳細的結構我們來做一個更為詳細風說明與分享。
上圖就是一個比較詳細的機械手驅動系統，針對這個驅動系統我們來做一些介紹：
1、伺服電機，伺服電機的作用就是為機械手的運動提供動力，至於什麼叫伺服電機，大家可以自己去百度一下，之所以選擇伺服電機是因為這種電機傳遞位置更為精確，加減速時間可控，且電機特性非常好，當然也相對較貴一點。但在這一篇文章裡我不做專門的介紹，以後會有相應的文章來分享伺服電機系統的特點。
2、減速機，在這裡的減速機有兩個作用，第一個是增大扭矩，但我們也要注意一個特別重要的事情，雖然減速機可以增大扭矩，但是在增大扭矩的同時，它也降低了伺服電機的最終輸出轉速，這個是會最終影響機械手的運行速度的，所以在扭矩和轉速之間，我們要旋轉一個很好的平衡，既可以通過減速獲得足夠的扭矩，有不至於犧牲太多的速度，因為機械畢竟還是有運行速度要求的。在自動線行業裡，減速機的減速比選擇是有經驗比值的，這個我會在後面的文章中分享，很有用的哦。第二個作用是降低機械手在剎車過程中產生的慣性對電機的衝擊和傷害，因為減速機採用的是行星齒輪結構，在機械手剎車過程中，高速的運行會產生一定的慣性，雖然伺服電機已經做了剎車延時處理，但是始終會產生一定的慣性，而通過減速機的使用就可以適當的降低這種慣性，從而很好的保護電機。
3、齒輪，我的建議是在你的結構能夠滿足的情況下，這個齒輪要儘可能的選擇小一點。因為齒輪太大也會產生一定的慣性，當然這個也要考慮機械手的運行速度和電機的最終輸出扭矩，最重要的就是找到一個最佳的平衡點。
4、齒條，這個是我們今天著重要講的零件，對於自動化行業的你來說，你沒有必要自己去設計一根齒條，雖然這對你來說也許沒有什麼難度，因為有專業的齒條供應商已經將這個零件標準化了，你只需要按既定的參數來選擇就可以了，讓專業的人做專業的事，這是時代發展的必然分工，也是科技發展的必然結果。
我個人常用的齒條產品是一個來自臺灣的品牌，至於叫什麼，在這裡就不說了，免得有做廣告的嫌疑，如果有人需要知道這個信息，可以私信我，我會提供相應的聯繫方式。
我們來看一下如何選擇一根齒條，首先還是要計算受力。
通過齒條的受力分析和計算，確認你所需要選擇的齒條的模數，模數對應的扭矩有如下的參考。
我們可以根據上面的表格和你計算的齒條載荷以及設計的齒輪的大小來確認齒條的受力，從而確認齒條的模數，然後根據齒條的模數我們在選擇其它的重要參數。
畫紅線的這個類型的齒條是我使用比較多的，除了模數的旋轉，還有幾個參數也是非常重要的。1）精度等級：選擇什麼樣的精度等級就意味著機械手的運行有多精確，特別是定位精度和重複定位精度上有很大的提現。
2）材料：材料的選擇跟齒條的受力有很大的關係，當然也跟齒條的使用壽命有很的關係，我的建議是儘量選擇得保守一點，在一些參數上浪費一點總比最後不足的要好，尤其是自動線的設計，因為都是定製化設計，很少有批量的說法，所以為了將售後成本將到最低，我們要儘量把安全系統提高一點，否則後續的維護和維修費用會讓你生不如死。
3）齒形：通常有兩種齒形選擇，一種是直齒，一種是斜齒，在這裡說一下這兩種齒形的區別。
（1）直齒，其設計簡單、製造方便、檢驗容易操作、裝配也相對容易，因為這種類型的齒條齧合度小，噪音大，傳遞的載荷小，所以一般用於傳遞中、低載荷的高、中、低速運行場合。
（2）斜齒，其設計、製造、檢驗和裝配都較直齒相對複雜，因其齧合的重合度較大，噪音小，且傳遞的載荷大，所以更多實用在中低速大扭矩傳動的場合。如果選用這種類型的齒條一定要注意一個事項，與之相配的齒輪在運行過程中會產生軸向力，所以在設計時齒輪的軸向固定一定要有相應的設計預案。
4）齒面處理：通常有精銑和精磨兩種，具體的差別也體現在精度上。
5）硬度處理：可以根據你的使用環境、載荷和使用壽命要求來確認齒條的硬度，對應著來選擇就可以了。
其它的參數可以根據設計者的選擇自行決定，沒有太多的注意事項，很多東西只有在設計過程中才會有更深的體會。所謂紙上得來終覺淺，預知此事需躬行。
在這裡也提供一個與之配對的齒輪的選擇參數來給大家參考一下。希望對大家的設計有一定幫助作用。最後我還要分享一個齒條的規格表述樣式，以及其對應的不同參數和形式，而這些參數就是在選擇一根齒條時最主要的參數。
只有通過這些參數的選擇和對應設計才能真正的使用好一根齒條，一個好的設計不是看產品一時的運行效果，而是要看三五年後的運行效果和運行穩定性。
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