科技论坛我们常见钢丝绳多用于牵引， 起重， 重载等行业， 而在精密钢丝绳传动中， 应用并不多见， 在慢慢的变多的先进的传动方式引进以后， 随着对各种传动方式的理解和相互优缺点的比较，有必要重新重视钢丝绳传动， 尤其是拓展其在精密传动方面的应用。1 钢丝绳传动的优势传统的工业机器人或者应用于特殊环境的机械臂关节普遍采用电机、 齿轮减速器、 关节轴三者直接连接的传动机构,这种机构要求电机与齿轮减速器安装在机械臂关节附近,机构简单但是结构不够紧凑,外观不整洁。尤其突出的缺点是:对于多关节机械臂,尤其是重力方向存在多关节运动能力的折叠展开型机械臂,...

  科技论坛我们常见钢丝绳多用于牵引， 起重， 重载等行业， 而在精密钢丝绳传动中， 应用并不多见， 在慢慢的变多的先进的传动方式引进以后， 随着对各种传动方式的理解和相互优缺点的比较，有必要重新重视钢丝绳传动， 尤其是拓展其在精密传动方面的应用。1 钢丝绳传动的优势传统的工业机器人或者应用于特殊环境的机械臂关节普遍采用电机、 齿轮减速器、 关节轴三者直接连接的传动机构,这种机构要求电机与齿轮减速器安装在机械臂关节附近,机构简单但是结构不够紧凑,外观不整洁。尤其突出的缺点是:对于多关节机械臂,尤其是重力方向存在多关节运动能力的折叠展开型机械臂,下一级关节的电机与齿轮减速器等驱动装置成为上一级关节的额外负载。这一额外负载带来的负面影响往往超过机械臂连杆等必要结构件,因此提高了对机械臂动力和驱动元件的要求,由此造成整体重量、 体积、 造价和内部消耗的增加,降低了机械臂对外做功的能力和效率。为客服以上问题， 同步齿形带的应用越发的广泛， 在轻负载的坐标机器人， 如点胶机， 激光切割机， 3d打印机等方面， 同步带传动成为了一种标准的传动方式， 基于对空间结构的设计， 在转移电机动力输入方向方面的应用就更为普及， 同步带传动它综合了带传动、 链传动和齿轮传动各自的优点。传动准确平稳噪声低， 工作时无滑动， 传动效率高具有恒定的传动比。钢丝绳传动目前主要的应用领域还是局限在吊装， 牵引等方面， 利用的是钢丝绳的柔性和承载能力强的特点， 在精密运动控制方面， 目前应用还不普及， 钢丝绳传动具有高刚性与无间隙和空回， 如果绳索采用高刚性的材料以及采取适当预紧， 传动系统具有较高的扭转刚度， 在实现正反传动时基本没空回和间隙， 输出轴精度可达到 （1） 微弧度， 这为保证伺服系统的精度和稳定能力提供了一个好的条件；围宽，钢丝绳对气温变化不敏感能够在较大温度变化条件下稳定的工作；（3） 传动平滑效率高， 负载由多股绳均衡分担， 提高了传动的平稳，传动效率可高达 ９８ ％，传动比范围可从 １ ： １到 ４０ ： １甚至更高；（4） 重量轻， 维护方便， 由于绳传动无须润滑和密封， 在传递相同功率的条件下， 较其它任何传动的重量都轻， 而且经济廉价， 几乎不要维护。从以上介绍能够准确的看出， 它具有与带传动类似的优点， 又能克服带传动只能进行平行轴传动的不足，它几乎能实现任意空间方向上的转向传动， 另外， 钢丝绳通常不是封闭的结构， 不像同步带在选用的时候需要考虑到长度规格的限制， 简便易得， 传动轮的加工也更方便， 在传递相同功率的情况下， 可以有比同步带更小的尺寸， 具有其它传动方式不可比拟的优点。因为上述钢丝绳精密传动的优点，在机器人本体重量要求很严格， 空间受到局限， 如医疗设施， 空间机器人等领域， 钢丝绳传动成为了一种必要的选择。2 设计实例在一些精密传动机构的设计过程中，我们利用钢丝绳传动的优点， 进行了一些应用的探索。图1为以医学实验中使用的组织拉伸装置， 其要求为往复式运动，运动范围为3mm， 运动分辨率为 0.1， 采用钢丝绳结构， 相比常规使用的丝杠导轨结构， 大幅度的降低了成本， 简化了设计， 取得了满意效果。图2为某机器人关节结构， 因为结构方面的限制， 需要采用远程传动带动下一级关节运动， 采用齿形带传动方式， 由于负载较大， 齿形带由于其弹性较大， 运动不稳定， 采用多圈钢丝绳传动， 很好地解决了这样的一个问题。图3为精密操作微型机械手的驱动部分， 由于尺寸的局限， 采用其他的方式很难实现相应的运动要求， 利用钢丝绳可以灵活转向特点， 问题得到圆满解决。（2） 适应温度范由以上几个实例能够准确的看出， 充分的发挥钢丝绳传动的特点， 在很多工程建设项目实施过程中可以很好解决一些传动问题， 简化设计， 减少相关成本， 提高项目完成的效率， 增强可靠性， 钢丝绳传动是一种经常被我们忽略而又需要引起重视的传动方式。3 钢丝绳传动中必须要格外注意的问题3.1钢丝绳的质量。 精密钢丝绳传动对钢丝绳的质量有较高的要求， 通常是在空间局限， 其他传动方法无法实施的情况下使用， 要求钢丝绳具有更小的转弯半径， 这就要求钢丝绳具有更高的柔性， 在直径相同的情况下， 钢丝的股数越多， 柔性就越好， 使用的可靠性也越高， 钢丝绳一旦部分出现破损， 非常容易造成断裂的发生， 要求多股的承载能力相近， 钢丝绳厂家提供的数据有时候和实际差距比较大， 有必要进行实测， 以确定钢丝绳实际的破断拉力值。3.2钢丝绳的弹性。钢丝绳的弹性对于传动的精度和稳定能力是一个缺陷， 在可能的情况下， 我们应该选择尽可能大尺寸的钢丝绳， 另外要设计合理的张紧结构， 在整个的传动环节中， 需要对每个环节进行充分的测试， 保证没有卡涩现象， 如果存在的话， 会使得整个传动不稳定，使得钢丝绳的弹性对整个传动的影响加大，另外，在不需要转弯的位置， 可以用刚度更好地钢管来替代钢丝绳， 有效减小弹性的影响。3.3钢丝绳的张紧。 由于钢丝绳的弹性的存在， 和钢丝绳的长度的不精确， 钢丝绳的张紧是在设计当中一个必要的环节， 在可能的情况下，钢丝绳的张紧机构应当设置在大跨距传动环节的中部， 这样， 比较小的推力就能够获得很好的张紧效果， 如果采用弹性， 能自行补偿张紧量的张紧方式， 这种选择就更加必要。3.4钢丝绳的固定。 钢丝绳传动当中会遇到一些具体的工艺问题， 如钢丝绳的固定和锁头， 通常能够使用软钢管作为锁头用的零件， 用特制的钳子将锁头与钢丝绳压紧， 在零件当中的固定， 可以用打孔的方式将带有锁头的钢丝绳穿入固定，但是钢丝转弯时应当充分考虑到钢丝绳的转弯半径和棱边造成的应力集中的问题，这一些地方往往是钢丝绳断裂失效的多发点。4 结论通过对精密钢丝绳传动的研究，可以认为精密钢丝绳传动是一种优势显著， 不可忽视的传动方式的选择， 在实际使用的过程当中， 由于其弹性体的特点， 有时会产生爬行现象， 启动过程不够稳定， 张紧力的测定很难，需要对其运动问题产生的机理，特点进行深度的理论分析， 从而对解决工程技术问题进行相对有效指导， 随着材料， 工艺问题的解决， 精密钢丝绳传动的研究和应用必然会更广泛。精密钢丝绳传动的应用探讨王建国（哈尔滨思哲睿智能医疗设备有限公司， 黑龙江 哈尔滨 150080）要： 精密钢丝绳传动与其他常用的传动方式相比具有很多不可比拟的优点， 结合实际应用例的总结， 对钢丝绳传动中的问题进行归纳论述。关键词： 钢丝绳； 传动； 张紧； 机器人摘图1图2图323