蝸輪的案例
基于RecurDyn的多工況下的尼龍蝸輪疲勞性能研究
基于RecurDyn的多工況下的尼龍蝸輪疲勞性能研究
陳劍飛1 楊 帆2 王樹林1
（1 江蘇大學(xué) 機械工程學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江 212013）
（2 鎮(zhèn)江海關(guān)， 江蘇 鎮(zhèn)江 212008）
摘要 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中尼龍蝸輪的齒根彎曲疲勞失效是其主要失效模式。基于Hertz接觸理論和以共旋坐標(biāo)法為基礎(chǔ)的增量有限元法，在多體動力學(xué)軟件RecurDyn中建立蝸輪蝸桿非線性瞬態(tài)動力學(xué)模型，并根據(jù)試驗要求的多工況加載條件，對其進行應(yīng)力分析和疲勞壽命分析，可以精確地得到尼龍蝸輪齒根處在各加載工況的瞬態(tài)應(yīng)力值，進而研究尼龍蝸輪在相應(yīng)時間歷程下的疲勞壽命。仿真分析結(jié)果與試驗疲勞壽命對比分析表明，當(dāng)動力學(xué)模型和疲勞損傷模型滿足一定準(zhǔn)確度要求時，可以利用RecurDyn快速、精確地獲取尼龍蝸輪多工況動態(tài)加載下的疲勞壽命。該疲勞性能研究方法為后續(xù)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中蝸輪蝸桿的設(shè)計及疲勞壽命分析提供了模型和理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞 尼龍蝸輪 多工況 疲勞分析 RecurDyn
0 引言
蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)用于傳遞空間相互垂直而不相交兩軸間的運動和力，具有傳動比大、傳動平穩(wěn)、空間結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部件，其性能和使用壽命決定了整個系統(tǒng)的可靠性。在嚙合過程中，蝸輪蝸桿接觸面積較小、受力時間短，在循環(huán)沖擊載荷作用下，蝸輪齒根位置極易發(fā)生疲勞破壞[1]。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進步，蝸輪的承載要求越來越高，而齒根疲勞斷裂是蝸輪失效的主要形式。在設(shè)計過程中需要充分考慮蝸輪的加載工況和發(fā)生疲勞失效的主要因素，提高蝸輪的使用壽命，這對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計具有重大的意義[2-4]。
展開 【專業(yè)知識】關(guān)于蝸輪蝸桿傳動，這些知識點總結(jié)很清晰
蝸輪蝸桿機構(gòu)常用來傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。蝸輪與蝸桿在其中間平面內(nèi)相當(dāng)于齒輪與齒條，蝸桿又與螺桿形狀相似。
那么，蝸輪蝸桿的工作原理是什么？今天我們就來分享一下。
蝸輪蝸桿的工作原理是什么？
渦輪蝸桿機構(gòu)通常兩軸交錯角為 90°，一般是以蝸桿為主動件。從外形上看，蝸桿類似螺栓，蝸輪則很像斜齒圓柱齒輪。工作時，蝸輪輪齒沿著蝸桿的螺旋面作滑動和滾動。為了改善輪齒的接觸情況，將蝸輪沿齒寬方向做成圓弧形，使之將蝸桿部分包住，這樣蝸桿蝸輪嚙合時是線接觸，而不是點接觸。
渦輪蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分,蝸桿傳動分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，渦輪轉(zhuǎn)過一齒；若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，渦輪轉(zhuǎn)過兩齒。
展開 微型蝸輪減速機精密傳動回程間隙怎么減小？
微型蝸輪減速機在回程間隙過大時會影響定位精度與重復(fù)性。通過優(yōu)化嚙合傳動、緊固與對中、潤滑與熱膨脹補償、以及裝配公差控制，可有效減小回程間隙，提升傳動的重復(fù)定位精度與剛性。
微型蝸輪減速機可通過優(yōu)化裝配調(diào)整、提升加工精度、運用補償技術(shù)等方法來減小精密傳動回程間隙，具體如下：
1.裝配調(diào)整：可使用厚度公差≤0.01mm的可調(diào)墊片組，在蝸輪蝸桿減速機殼體與端蓋間分層堆疊，補償因磨損產(chǎn)生的間隙。也可對蝸輪實施偏心套調(diào)整，旋轉(zhuǎn)套筒改變蝸輪中心距，將側(cè)隙控制在0.03-0.08mm，高精度要求時≤0.05mm。還可采用雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整鎖緊螺母扭矩（建議為標(biāo)準(zhǔn)扭矩的1.2-1.5倍），消除蝸桿軸向移動。
2.提高加工精度：控制蝸桿導(dǎo)程誤差≤0.005mm/100mm，蝸輪齒形誤差≤0.02mm，確保初始裝配間隙均勻。同時，可采用溫度補償裝配工藝，在20±1℃的恒溫車間進行裝配，消除熱膨脹系數(shù)差異的影響。
3.運用補償技術(shù)：安裝碟形彈簧預(yù)緊模塊（剛度系數(shù)80-100N/mm），自動補償運行中因溫升或負(fù)載變化產(chǎn)生的間隙。也可集成壓電陶瓷微位移執(zhí)行器，通過閉環(huán)控制實現(xiàn)納米級實時間隙調(diào)整，適用于精密儀器傳動。
4.材料優(yōu)化：蝸桿采用20CrMnTi合金鋼滲碳淬火（表面硬度HRC58-62），蝸輪采用ZCuSn10P1錫青銅，降低長期運行時的磨損率。還可在嚙合表面噴涂10-15μm厚的二硫化鉬固體潤滑涂層，減少因摩擦導(dǎo)致的間隙擴大。
5.潤滑保養(yǎng)：推薦使用ISO VG220合成齒輪油，含3%-5%的二烷基二硫代磷酸鋅（ZDDP）添加劑，可降低摩擦系數(shù)30%以上。高溫條件（>80℃）下，使用粘度指數(shù)>180的聚醚基潤滑劑，確保油膜強度。
展開 ANSYS workbench 蝸輪蝸桿瞬態(tài)動力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)蝸輪蝸桿的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)蝸輪蝸桿非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性瞬態(tài)動力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)蝸輪蝸桿瞬態(tài)動力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 蝸輪蝸桿瞬態(tài)動力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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一個曲線蝸輪HYPERMESH網(wǎng)格劃分實例 ￥15
應(yīng)一位技術(shù)鄰吧友咨詢，特協(xié)助進行本曲線蝸輪HYPERMESH網(wǎng)格劃分，首先感謝該吧友提供的三維幾何模型。本曲線蝸輪三維結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。
最后網(wǎng)格效果如下圖。（附件中包含網(wǎng)格劃分詳細(xì)過程文檔，三維模型STP中性文件和HYPMESH網(wǎng)格模型文件，HM版本為12.0）
Adams中的蝸輪蝸桿實現(xiàn)原理
Adams中的蝸輪蝸桿實現(xiàn)原理
Adams中的蝸輪蝸桿實現(xiàn)原理.rar
答辯資料.doc
淺議微晶合金技術(shù)在機械傳動中的應(yīng)用
現(xiàn)有的三維造型軟件已經(jīng)能夠做出足夠精確的模型，本文中使用Visual Basic語言編寫程序宏，根據(jù)蝸輪的基本參數(shù)在SolidWorks軟件中運行宏生成蝸輪齒形，再應(yīng)用COSMOSWorks分析軟件對其進行應(yīng)力分析。相鄰齒受載荷作用時齒根應(yīng)力相互影響，選取3個齒進行分析。首先取模數(shù)mc=4mm，齒寬B=40mm，齒數(shù)z=50，然后進行約束條件和加載處理，施加的載荷F=20kN。
根據(jù)赫茲公式，齒輪在嚙合時，理論上是線嚙合，但由于材料的彈性變形是有一定寬度的，為簡化計算，根據(jù)應(yīng)力σ=F/(Sb)(其中，S 為接觸線長度，b為變形后接觸線寬度)可以計算出變形后的嚙合線寬度。常用蝸輪材料ZCuSn10P1的屈服應(yīng)力σs=375MPa，材料變形后的σ=0.8σs，接觸線長度S=60mm，考慮到嚙合的復(fù)雜性及蝸輪材料在變形后應(yīng)力取值的局限性，計算得到單齒面嚙合線寬度b=0.4mm。
微晶合金材料LZA3805制成的蝸輪屈服應(yīng)力σs=430MPa，材料變形后σ=0.8σs，接觸線長度S=60mm，計算得到單齒面嚙合線寬度b=0.28mm。進行有限元網(wǎng)格劃分，應(yīng)用COSMOSWorks分析軟件對蝸輪受拉側(cè)進行分析，相同條件下常用蝸輪材料ZCuSn10P1和微晶合金材料蝸輪的應(yīng)力云圖如圖2、圖3所示。由圖2、圖3可見，在相同的工作環(huán)境下，施加20kN 同樣大小的載荷，普通蝸輪材料的屈服應(yīng)力值為275.7MPa，微晶合金蝸輪材料的屈服應(yīng)力值僅為55.15MPa，極大地提高了傳動的效率以及穩(wěn)定性。
3 結(jié)論
(1)根據(jù)分析結(jié)果可知，在同等條件下蝸輪采用微晶合金變形比常用材料小。
(2)微晶合金蝸輪可以應(yīng)用到要求更苛刻的機械傳動領(lǐng)域，可以傳遞更大的扭矩。
(3)微晶合金蝸輪的耐磨性優(yōu)于普通材料。
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1 試分析下圖所示蝸桿傳動中各軸的回轉(zhuǎn)方向、蝸輪輪齒的螺旋方向及蝸桿蝸輪所受各力的作用位置及方向。
解：各軸的回轉(zhuǎn)方向如下圖所示，其中沃倫蝸桿共用軸回轉(zhuǎn)方向垂直向上（圖上未標(biāo)注）。蝸輪2、4的輪齒螺旋線方向均為右旋。蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置及方向如下圖
2 設(shè)計用于帶式輸送機的普通圓柱蝸桿傳動，傳遞效率 = 5.0 kW ， = 960 r/min ，傳動比i = 23 ，由電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)。蝸桿材料為20Cr ，滲碳淬火，硬度≥58HRC 。蝸輪材料為ZCuSn10P1 ，金屬模鑄造。蝸輪減速器每日工作8 h ，要求工作壽命為7年（每年按300工作日計）。
解：1. 選擇蝸桿傳動類型
根據(jù)GB/T 10085-1998的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。
2. 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核彎曲疲勞強度。
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蝸桿和蝸輪
蝸輪蝸桿傳動一般用于垂直交錯兩軸之間的傳動，蝸桿是主動的，蝸輪是從動的。蝸輪蝸桿的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，但效率低，蝸桿的齒數(shù)（即頭數(shù)）z1相當(dāng)于螺桿上螺紋的線數(shù)。蝸桿常用單頭，在傳動時，蝸桿旋轉(zhuǎn)一圈，則蝸輪只轉(zhuǎn)過一個齒，因此，可得到比較大的傳動比（i=z2/z1，z2為蝸輪齒數(shù)），蝸桿和蝸輪的輪齒是螺旋形的，蝸輪的齒頂面和齒根面常制成圓環(huán)面。
為設(shè)計和加工方便，規(guī)定以蝸桿的軸向模數(shù)mx和蝸輪的端面模數(shù)mt為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。一對嚙合的蝸桿、蝸輪，其模數(shù)應(yīng)相等，即標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=mx=mt。且蝸輪的螺旋角和蝸桿的螺旋線導(dǎo)程角大小相等、方向相同。
蝸輪各部分幾何要素的代號和規(guī)定畫法與圓柱齒輪基本相同，但是在蝸輪投影為圓的視圖中，只畫出分度圓和最外圓，不畫齒頂圓與齒根圓。圖中dae是蝸輪齒頂?shù)淖钔鈭A直徑，即齒頂圓柱面的直徑，dai是蝸輪的齒頂圓環(huán)面喉圓的直徑。蝸桿的畫法與圓柱齒輪相同，在外形視圖中，蝸桿的齒根圓和齒根線用細(xì)實線繪制或省略不畫。
蝸輪蝸桿傳動的嚙合畫法，在主視圖中，蝸輪和蝸桿遮住的部分不必畫出；在左視圖中，蝸輪的分度圓和蝸桿的分度線相切：
蝸輪的幾何要素代號和畫法
蝸輪蝸桿的嚙合畫法
來源：世界先進制造技術(shù)論壇
展開 蝸桿參數(shù)計算公式，很多人都在找
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蝸輪和蝸桿通常用于垂直交叉的兩軸之間的傳動。蝸輪和蝸桿的齒向是螺旋形的，蝸輪的輪齒頂面常制成環(huán)面。在蝸輪蝸桿傳動中，蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。蝸桿軸向剖面類是梯形螺紋的軸向剖面，有單頭和多頭之分。若為單頭，則蝸桿轉(zhuǎn)一圈蝸輪只轉(zhuǎn)一個齒，因此可以得到較高速比。今天介紹一下蝸桿參數(shù)計算公式。
加工導(dǎo)程＝6.3×3.1416＝19.79mm 模數(shù)*派
蝸輪、蝸桿的計算公式：
1、傳動比=蝸輪齒數(shù)÷蝸桿頭數(shù)
2、中心距=（蝸輪節(jié)徑+蝸桿節(jié)徑）÷2
3、蝸輪吼徑=（齒數(shù)+2）×模數(shù)
4、蝸輪節(jié)徑=模數(shù)×齒數(shù)
5、蝸桿節(jié)徑=蝸桿外徑-2×模數(shù)
6、蝸桿導(dǎo)程=π×模數(shù)×頭數(shù)
7、螺旋角（導(dǎo)程角）tgB=（模數(shù)×頭數(shù)）÷蝸桿節(jié)徑
蝸桿導(dǎo)程=π×模數(shù)×頭數(shù)
模數(shù)=分度圓直徑/齒數(shù)
頭數(shù)是說螺桿上螺旋線的條數(shù)；
模數(shù)是指螺桿上螺旋線的大小，也就是模數(shù)越大螺桿上的螺旋線就越“柱裝”（東北話，就是比較大，比較結(jié)實）
直徑系數(shù)是指螺桿的粗細(xì)。
模數(shù)：齒輪的分度圓是設(shè)計、計算齒輪各部分尺寸的基準(zhǔn)，而齒輪分度圓的周長=πd=z p，于是得分度圓的直徑
d=z p/π
由于在上式中π為一無理數(shù)，不便于作為基準(zhǔn)的分度圓的定位。
展開 蝸桿參數(shù)計算公式，絕對用得上。。
加工導(dǎo)程＝6．3×3．1416＝19．79mm 模數(shù)*派
蝸輪、蝸桿的計算公式：
1，傳動比=蝸輪齒數(shù)÷蝸桿頭數(shù)
2，中心距=（蝸輪節(jié)徑+蝸桿節(jié)徑）÷2
3，蝸輪吼徑=（齒數(shù)+2）×模數(shù)
4，蝸輪節(jié)徑=模數(shù)×齒數(shù)
5，蝸桿節(jié)徑=蝸桿外徑-2×模數(shù)
6，蝸桿導(dǎo)程=π×模數(shù)×頭數(shù)
7，螺旋角（導(dǎo)程角）tgB=（模數(shù)×頭數(shù)）÷蝸桿節(jié)徑
蝸桿導(dǎo)程=π×模數(shù)×頭數(shù)
模數(shù)=分度圓直徑/齒數(shù)
頭數(shù)是說螺桿上螺旋線的條數(shù)；
模數(shù)是指螺桿上螺旋線的大小，也就是模數(shù)越大螺桿上的螺旋線就越“柱裝”（東北話，就是比較大，比較結(jié)實）
直徑系數(shù)是指螺桿的粗細(xì)。
模數(shù):齒輪的分度圓是設(shè)計、計算齒輪各部分尺寸的基準(zhǔn),而齒輪分度圓的周長=πd=z p,于是得分度圓的直徑
d=z p/π
由于在上式中π為一無理數(shù),不便于作為基準(zhǔn)的分度圓的定位.為了便于計算,制造和檢驗,現(xiàn)將比值p/π人為地規(guī)定為一些簡單的數(shù)值,并把這個比值叫做模數(shù)(module),以m表示,即令
其單位為mm.
于是得：
模數(shù)m是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù).齒數(shù)相同的齒輪模數(shù)大,則其尺寸也大.為了便于制造,檢驗和互換使用,齒輪的模數(shù)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了.
建筑模數(shù)
建筑模數(shù)指建筑設(shè)計中選定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸單位。它是建筑設(shè)計、建筑施工、建筑材料與制品、建筑設(shè)備、建筑組合件等各部門進行尺度協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。就象隨便來個尺寸,建筑構(gòu)件就無法標(biāo)準(zhǔn)化了，難統(tǒng)一。
基本模數(shù)的數(shù)值規(guī)定為100mm，以M表示，即1M= 100mm。
展開 
托森差速器
它將差速器齒輪軸 1與驅(qū)動軸 4分別相連的兩個蝸桿置于托森差速器殼內(nèi)，并分別與三個蝸輪 8相嚙合，構(gòu)成了六對蝸輪副。蝸輪的軸沿差速器外殼 3圓形斷面的三個等弦長位置處安裝，每個蝸輪軸7 上固有兩個直齒圓柱齒輪 6 ，而在同一位置弦上的兩個蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪相互嚙合。
由發(fā)動機輸出經(jīng)變速 器傳來的動力，經(jīng)過空心軸帶動至托森差速器外殼旋轉(zhuǎn)，然后通過蝸桿軸，促使三個蝸輪旋轉(zhuǎn)，三個蝸輪又帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，由此將動力分別傳遞給差速器齒輪軸和驅(qū)動軸，最后由差速器齒輪軸將動力傳至驅(qū)動前橋，驅(qū)動軸將動力傳至驅(qū)動后橋。
圖2 托森差速器結(jié)構(gòu)
二、工作原理
想象一下，當(dāng)你駕駛汽車在直路上飛馳，或者在蜿蜒的山路上優(yōu)雅轉(zhuǎn)彎，你的汽車是如何做到既穩(wěn)定又靈活的呢？這背后，Torsen差速器功不可沒。下面，讓我們一起來揭開Torsen差速器的神秘面紗，用最簡單的方式理解它的原理。
1）直線行駛：公平分配力量的“裁判”
在直線行駛時，你的汽車需要保持穩(wěn)定，這就要求左右兩側(cè)的驅(qū)動輪能夠獲得相同的動力。Torsen差速器就像一個公正的裁判，它會將發(fā)動機產(chǎn)生的動力（扭矩）平均分配給左右兩個驅(qū)動輪。這時候，差速器內(nèi)部的渦輪和蝸桿是同步轉(zhuǎn)動的，沒有相對運動，因此，你的汽車可以穩(wěn)穩(wěn)地沿著直線前進。
2）轉(zhuǎn)彎時刻：智能調(diào)節(jié)的“協(xié)調(diào)員”
當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時，情況變得復(fù)雜。內(nèi)側(cè)和外側(cè)的驅(qū)動輪需要以不同的速度旋轉(zhuǎn)，因為內(nèi)側(cè)輪走的距離比外側(cè)輪短。這時，Torsen差速器立刻變身成為智能“協(xié)調(diào)員”，它通過蝸桿和渦輪的相對轉(zhuǎn)動，允許驅(qū)動輪之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，讓汽車能夠順利轉(zhuǎn)彎。這種智能調(diào)節(jié)，讓汽車在轉(zhuǎn)彎時既靈活又不失穩(wěn)定。
3）防滑保護：關(guān)鍵時刻的“守護者”
在某些情況下，如雨雪天氣或緊急避讓時，一個驅(qū)動輪可能會失去抓地力而打滑。
展開 蝸桿參數(shù)計算公式，絕對用得上。。
加工導(dǎo)程＝6．3×3．1416＝19．79mm 模數(shù)*派
蝸輪、蝸桿的計算公式：
1，傳動比=蝸輪齒數(shù)÷蝸桿頭數(shù)
2，中心距=（蝸輪節(jié)徑+蝸桿節(jié)徑）÷2
3，蝸輪吼徑=（齒數(shù)+2）×模數(shù)
4，蝸輪節(jié)徑=模數(shù)×齒數(shù)
5，蝸桿節(jié)徑=蝸桿外徑-2×模數(shù)
6，蝸桿導(dǎo)程=π×模數(shù)×頭數(shù)
7，螺旋角（導(dǎo)程角）tgB=（模數(shù)×頭數(shù)）÷蝸桿節(jié)徑
蝸桿導(dǎo)程=π×模數(shù)×頭數(shù)
模數(shù)=分度圓直徑/齒數(shù)
頭數(shù)是說螺桿上螺旋線的條數(shù)；
模數(shù)是指螺桿上螺旋線的大小，也就是模數(shù)越大螺桿上的螺旋線就越“柱裝”（東北話，就是比較大，比較結(jié)實）
直徑系數(shù)是指螺桿的粗細(xì)。
模數(shù):齒輪的分度圓是設(shè)計、計算齒輪各部分尺寸的基準(zhǔn),而齒輪分度圓的周長=πd=z p,于是得分度圓的直徑
d=z p/π
由于在上式中π為一無理數(shù),不便于作為基準(zhǔn)的分度圓的定位.為了便于計算,制造和檢驗,現(xiàn)將比值p/π人為地規(guī)定為一些簡單的數(shù)值,并把這個比值叫做模數(shù)(module),以m表示,即令
其單位為mm.
于是得：
模數(shù)m是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù).齒數(shù)相同的齒輪模數(shù)大,則其尺寸也大.為了便于制造,檢驗和互換使用,齒輪的模數(shù)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了.
建筑模數(shù)
建筑模數(shù)指建筑設(shè)計中選定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸單位。它是建筑設(shè)計、建筑施工、建筑材料與制品、建筑設(shè)備、建筑組合件等各部門進行尺度協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。就象隨便來個尺寸,建筑構(gòu)件就無法標(biāo)準(zhǔn)化了，難統(tǒng)一。
基本模數(shù)的數(shù)值規(guī)定為100mm，以M表示，即1M= 100mm。
展開 汽車窗戶是如何升降的？多年的困惑終于解開了！
將小型的電動機連接到一個蝸輪和幾個其他直齒圓柱齒輪，以產(chǎn)生較大的齒輪減速比，從而提供足以升起車窗的扭矩。
電動車窗使用的電動機是雙向的，分為永磁式和雙繞組串激式兩類，每個車窗都裝有一個電動機，通過開關(guān)控制它的旋轉(zhuǎn)方向，使車窗玻璃升起或下降。
永磁式直流電動機是通過改變電樞電流的方向來改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，從而使車窗玻璃升降的。雙繞組串激直流電動機有兩個繞向相反的磁場繞組，一個是上升繞組，另一個是下降繞組，通電后產(chǎn)生相反方向的磁場，改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，使車窗玻璃升降。
電動機是由雙聯(lián)開關(guān)按鈕控制，設(shè)有升、降、關(guān)等三個工作狀態(tài)，開關(guān)不操縱時自動停在"關(guān)"的位置上。操縱電路設(shè)有總開關(guān)（中央控制）和分開關(guān)，兩者線路并聯(lián)。
總開關(guān)由駕車者控制全部門窗玻璃的開閉，而各車門內(nèi)把手上的分開關(guān)由乘員分別控制各個門窗玻璃的開閉，操作十分便利。由于所有車窗的電動機都要通過總開關(guān)搭鐵，所以如果總開關(guān)斷開，分開關(guān)就不能起作用 。
電動車窗的基本升降原理是：在每個車門內(nèi)設(shè)置一個可變換運轉(zhuǎn)方向的電動機，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，使電動機運轉(zhuǎn)，經(jīng)安裝在電動機主軸上蝸輪減速后，通過轉(zhuǎn)筒和鋼絲使玻璃平行地上下滑動。其上端和下端分別設(shè)有擋塊，用張緊筒和彈簧保持鋼絲的一定拉力，使機構(gòu)正常運行。
電動車窗的一個重要功能是車窗不能強制打開——傳動結(jié)構(gòu)中的蝸輪支持這一功能。由于蝸桿和齒輪之間存在接觸角度，因此很多蝸輪都具有自鎖功能。蝸桿可以旋轉(zhuǎn)齒輪，但齒輪不能旋轉(zhuǎn)蝸桿，齒之間的摩擦致使齒輪結(jié)合。
連桿帶有一個長臂，此長臂與支撐車窗底部的桿相連。臂的末端在車窗升高時可以滑入桿的凹槽中。在桿的另一端是一個大盤，盤上刻有輪齒，電機可轉(zhuǎn)動與這些齒接合的齒輪。配有手動車窗的汽車通常使用相同的連桿，但不是由電機轉(zhuǎn)動齒輪，而是由搖臂把手轉(zhuǎn)動齒輪。
展開 基于SolidWorks的自動裝卸機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.2.1 蝸輪蝸桿設(shè)計
（1）參數(shù)設(shè)置。蝸桿輸入功率 P2=0.18 kW，蝸輪轉(zhuǎn)速 n2= 50 r/min，使用壽命為 5 年。
（2）選擇材料。因為機器人結(jié)構(gòu)尤為重要，蝸桿材料為 45# 鋼表面淬火，蝸輪材料使用 ZCnS10Pb1，金屬模鑄造。
（3）確定參數(shù)。為了使傳動效率得到提高，傳動比 i=20，蝸 桿 Z1=2，蝸輪 Z2=45。
（4）計算齒面接觸疲勞強度，中心距=174 mm。
2.2.2 直線運動設(shè)計
為了使自動裝卸結(jié)構(gòu)在工作過程中能夠穩(wěn)定運行，直線運 動速度設(shè)置為 20 mm/s。為了實現(xiàn)機構(gòu)的穩(wěn)定性和靈活性，驅(qū)動 電機使用直流電機，額定電壓為 24 V，直徑為 70 mm。
2.2.3 俯仰運動設(shè)計
為了保證機構(gòu)的穩(wěn)定性，使用 BZL-150 型電機，機長為 103 mm，額定輸出功率 105 W，額定電壓 24 V。應(yīng)用轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)置 為 1500 r/min，第一級減速使用帶傳動，傳動比設(shè)置為 5，第二 級為蝸輪蝸桿傳動，傳動比設(shè)置為 60。
2.3 機械手手爪的設(shè)計
機械爪設(shè)計要滿足相應(yīng)的原則，搬運式手爪實現(xiàn)物體的搬 運和夾取，為多類型手持裝置。加工式手爪為機械手附加設(shè)備， 設(shè)置銑刀、焊槍等工具，能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)加工。 機械手手腕為操作最末端，和手爪連接。手爪的空間動作和 作業(yè)與手臂配合，滿足實際作業(yè)需求，具備一定自由度，并且小 巧輕盈、結(jié)構(gòu)緊湊。自由度要根據(jù)實際情況確定，并且保證結(jié)構(gòu) 鋼度和強度，從而使其在工作過程中傳遞和運動的連貫性。在保 證其精度目標(biāo)時，設(shè)置傳動間隙調(diào)整。為了避免機械損壞，在手 腕各個關(guān)節(jié)實現(xiàn)開關(guān)設(shè)置。 機械手手臂要承受一定載荷，機械自身具備一定速度。為了 降低電機負(fù)載，和手臂關(guān)節(jié)軸對比，手臂要保證平衡，加強對機 械手的控制。
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