摘要：举例说明齿轮齿条的选型步骤，以及配套伺服电机和减速机的的选型计算。其中，齿轮齿条以台湾峰茂为例，减速机以上海涟恒为例，伺服电机以台达为例。选型后对伺服电机的转动惯量以及行星减速机的允许径向力这两个容易忽略的参数进行校核。
关键词：齿轮齿条、转动惯量

一、机构需求：
1、机构：水平移动机构：
2、重量：M=150kg
3、***大移动速度：V=500mm/s=0.5m/s
4、定位精度：e300=0.1mm
5、行程要求：L=8.8m
6、加速时间：t1=0.1s
采用齿轮齿条驱动。

二、计算：
1、计算系统加速度：a
a=V/t1=0.5/0.1=5m/s^2

2、计算水平推力:F，机构采用直线导轨承重导向，移动系统摩擦系数μ=0.1
F=Ma+Mg*μ=150*5+150*9.8*0.1=897N

3、根据推力，查询齿轮的参数，试选齿轮，校核扭矩。
说明：为什么要采用试算法，因为我们要根据推力校核所选齿轮齿条的扭矩，而齿轮齿条啮合的扭矩又和齿轮齿数有关，所以一个关关系式有2各变量没办法直接确认2个变量的值，只能选择试算法。
根据推力897N的这个值我们选择齿轮的参数：参照下表

选择直齿轮，模数=2；齿数：Z=25，则该齿轮的啮合扭矩：T=154Nm
则计算需要的齿轮扭矩：T1=F*D/2000=897*50/2000=22.42Nm
齿轮系数校核：154/22.42=6.87

下面说明齿轮齿条计算选型选型中需要确认的系数的问题，齿轮的相关系数有：
载荷系数：KA=1~2.25
安全系数：SB=1.1~1.4
运行时间系数：fn=1.05~2.3  （设备不停连续运转不含在此例）
我们简略计算大值（这样趋于安全）；KA*SB* fn=7.245.
根据我的选型经验，选型时系数建议大于5，除非我们对自己设备的生产安装非常专业，对使用状况评估非常准确，可以根据相关选型手册选择小一点的系数。
上面的选型，总系数为6.87，在5到7.245之间，合理。

4、计算齿轮的转速:齿轮节圆直径：d0=50mm
W=500*60/3.14/50=191rpm

5、计算系统的转动惯量：
J=M*d0^2/4=150*5^2/4=937.5（kg.cm^2）

6、确认减速比：假设伺服电机的转速为3000rpm
i=3000/191=15.7；
根据减速机的减速比系列，选择：i=15

7、校核惯量比
计算等效惯量：J1=937.5/15^2=4.17 kg.cm^2，根据伺服电机可以控制5倍自身转子惯量的负载惯量，我们选择电机：ECMA-C10807RS的伺服电机，点击惯量：J2=1.13kg.cm^2；电机额定扭矩：T2=2.39Nm
惯量比：4.17/1.13=3.69，小于5。满足要求。

8、校核推力：
电机的额定扭矩：T2=2.39Nm
减速后的扭矩：T=15*2.39*0.9=28.68Nm;    （0.9是行星减速机的效率）
齿轮额定推力：F=28.68*2000/50=1147N>897N，大于需要的水平推力，满足要求。

9选择行星减速机：AB090L2-15-S2-P2/ECMA-C10807RS
减速机扭矩：162Nm；大于28.68nm
减速机容许径向力：3250N,大于1147,满足要求。

10、选择齿轮：32225620，（减速机输出轴标准22，为了和齿轮配合，定做输出轴径20mm的产品。）

11、齿条的选择：222109，他的定位精度：0.061mm。满足要求。