在航模舵面控制、小型自动化执行机构、桌面级机器人关节驱动这类对安装空间、控制精度有明确要求的场景里,这类17t齿规格的微型伺服舵机是应用频率极高的执行元件,很多结构设计人员在做小型设备的运动部件选型时,都会优先参考这类成熟量产舵机的结构参数来做安装位的适配设计。从实际使用场景来看,这类舵机常被用在固定翼航模的副翼、升降舵控制,小型智能小车的转向执行,3D打印机的微调机构,甚至是一些桌面级机械臂的关节驱动上,它不需要额外搭配复杂的减速箱组件,自身集成了驱动电机、减速齿轮组、位置反馈电位器,只需要给对应的控制信号就能输出指定角度的扭矩,对于需要快速搭建运动原型的结构设计人员来说,能省去很多传动链的设计工作量。
从产品功能特性来看,这款舵机采用17t规格的输出齿,也就是输出轴上的齿轮为17齿,这个齿形参数是行业内通用的标准规格,配套的舵盘、摇臂不需要单独定制,市面上的标准配件都可以直接适配,能大幅降低后期的配件采购和替换成本。舵机的主体外壳采用方形结构设计,两侧伸出带安装孔的固定耳,安装孔的位置和孔径都是按照微型舵机的通用安装规范设计的,在做安装结构设计的时候,只需要按照对应的孔位预留安装柱或者螺丝过孔,就能完成舵机的固定,不需要额外做定制化的安装支架,当然如果有特殊的安装空间限制,也可以根据外壳的外形尺寸做嵌入式的安装槽设计,把舵机主体嵌入到设备结构内部,进一步压缩整体的安装空间。
在做三维建模还原的时候,首先要明确舵机的安装边界:主体的方形外壳是主要的空间占用部分,顶部伸出的输出轴带齿轮结构,要预留足够的摇臂转动空间,避免摇臂转动时和周边结构发生干涉;两侧的固定耳要注意安装孔的中心距参数,这个参数直接决定了安装位的螺丝孔位置,一旦出现偏差就会导致舵机无法顺利装配。外壳的边角做了小尺寸的倒角处理,建模的时候不要忽略这个细节,虽然倒角尺寸不大,但在做装配干涉检查的时候,直角外壳很容易和安装槽的边角出现过盈误判,还原真实的倒角参数能让后续的装配仿真更贴近实际装配效果。
从设计思路上来说,这类微型舵机的结构布局非常紧凑,驱动电机布置在外壳内部的一侧,通过多级齿轮减速把电机的高转速低扭矩输出转换成低转速高扭矩的转角输出,输出轴的位置在外壳顶部的中心偏一侧位置,设计安装结构的时候要注意输出轴的中心高度,这个高度决定了舵机摇臂和被驱动部件的连接位置,如果中心高度不匹配,就会出现传动卡滞、舵机负载过大的问题。另外舵机的出线位置一般在外壳的尾部,建模的时候也要预留出线的空间,避免线材被外壳和安装结构挤压,导致信号或者供电线路接触不良。
很多刚接触小型运动机构设计的人员,在选用这类舵机的时候容易忽略输出齿的规格参数,不同型号的舵机输出齿的齿数、齿形模数都有区别,如果选错了齿规格,配套的舵盘就无法安装,这款舵机采用的17t齿是比较常见的微型舵机齿规格,适配性很强。另外在做安装结构设计的时候,不要把舵机的外壳完全封死,要预留一定的散热间隙,舵机在持续带负载工作的时候,电机和减速齿轮组会产生一定的热量,完全密封的安装环境会导致热量堆积,影响舵机的使用寿命和输出扭矩的稳定性。
从实际装配的角度来说,两侧固定耳的安装孔一般是穿过M2或者M2.5的自攻螺丝,建模的时候安装孔的直径要比螺丝公称直径大0.1-0.2mm,预留一定的装配公差,避免因为3D打印或者机加工的尺寸误差导致螺丝无法顺利穿入。输出轴的齿轮部分要注意齿顶圆和齿根圆的尺寸还原,因为后续装配舵盘的时候,舵盘的内齿是和输出轴齿轮配合的,如果齿轮尺寸建模有偏差,就会出现舵盘装配过松或者装不进去的问题。另外舵机顶部的输出轴伸出高度也要准确还原,这个高度决定了舵盘安装后的轴向间隙,如果伸出量建模过大,舵盘安装后会压到外壳顶部,增加转动阻力;如果伸出量过小,舵盘的固定螺丝就无法完全锁紧,容易出现转动时松脱的问题。
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- 系统要求: STEP / IGES,Fusion 360
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