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Change parameters and verify
Open the panel, then press Run to load Python. You can stop execution and reset parameters. Results are computed on this device. No Python installation is required.
Local execution steps below are optional for reproducing the source results; they are not required for the browser experiment.
The experiment controls are in English.
Explore ratio, mechanical power and reflected inertia
Use the panel above to vary a hypothetical reducer's speed ratio, imposed input speed and torque, assumed motoring efficiency, and load inertia. No local Python is needed. These are arithmetic examples, not measurements, product ratings or a mechanism selector. The original mechanism comparison remains below.
N is the positive magnitude of input/output speed ratio. Input speed n is in revolutions per minute and ωin=2πn/60 rad/s. Under steady positive motoring with constant assumed efficiency η, the model computes nout=n/N, Tout=η N Tin, Pin=Tin ωin, Pout=η Pin and Ploss=(1−η) Pin. It also satisfies Pout=Tout ωout with ωout=ωin/N. All speed and torque values are magnitudes: no shaft direction is inferred from N. Both input speed and torque are prescribed; a real motor may not sustain that pair.
At 3,000 rpm, 0.20 N m, N=50 and η=0.8, output is 60 rpm and 8 N m. Mechanical input is about 62.832 W, output 50.265 W and loss 12.566 W. Doubling N halves output speed and doubles output torque while keeping the assumed input and efficiency fixed. Power does not increase. Changing η changes torque and output/loss power but leaves the kinematic speed ratio unchanged. η=1 is an ideal lossless reference, not a realistic efficiency claim. The chosen control bounds keep speed and torque positive; they do not cover standstill, breakaway friction or backdriving.
The separate ideal rigid-transmission relation is Jload,ref=Jload/N². For the assumed 0.020 kg m² load and N=50, this is 0.000008 kg m² at the input. It follows by equating ½ Jload ωout² and ½ Jload,ref ωin². Efficiency is not inserted in this inertial equivalence. The model omits motor rotor and gearbox inertia. Load inertia changes only this separate result; no acceleration, acceleration torque or transient response is simulated. Zero load inertia is an ideal reference, not proof that a drive has no inertia.
Try half/double ratio, unity ratio, lower efficiency, the ideal lossless case, higher speed, higher torque and zero load inertia. The speed, torque and power bars use separate units and scales, shared across A/B for each quantity. Blue is mechanical input, teal output; the power split adds brown loss. Exact computed values remain in the accessible metrics/table even when a bar is very small. Reflected inertia is shown numerically to avoid hiding the square-law change in a tiny bar. Displayed values are rounded.
Constant efficiency is supplied, not predicted from ratio, speed, load, temperature or mechanism. Loss power is an accounting difference, not a temperature estimate or electrical motor loss. There is no tooth geometry, stage count, backlash, elasticity, torque-speed curve, reverse efficiency, bearing load, thermal limit, life estimate or allowable torque. These bounds are teaching choices. Do not treat a calculated torque as a reducer's load rating or infer backdrivability from N and η.
References reviewed 2026-09-20: Oriental Motor on torque and load inertia through gearing and maxon gearhead selection. The browser uses generic scalar relations, without adopting any manufacturer's product specifications. Continue below for planetary, strain-wave and cycloidal mechanisms; motor FOC discusses how motor torque is controlled.
Un reductor conecta un motor rápido a una articulación robótica más lenta, intercambiando velocidad por par motor. Este artículo compara mecanismos planetarios, de onda de deformación y cicloidales de relación fija. El nombre del mecanismo por sí solo no determina su precisión ni su vida útil.
Cálculo de la velocidad, el par motor y la inercia reflejada
Sea N la magnitud de la relación de velocidad de entrada/salida y η la eficiencia del motor. En funcionamiento estacionario:
La última relación supone una transmisión rígida ideal. La inercia de la caja de engranajes, la elasticidad y la fricción siguen siendo efectos adicionales. La eficiencia de la marcha atrás no tiene por qué ser igual a η.
Para una entrada hipotética de 3000 rpm y 0,20 N·m, N=50 y η=0,8 dan como resultado 60 rpm y aproximadamente 8 N·m. La potencia mecánica de entrada es de aproximadamente 62,8 W; la de salida es de aproximadamente 50,3 W. La multiplicación del par no genera energía. Estas son suposiciones aritméticas, no especificaciones técnicas del producto.
Engranajes planetarios
Un sol, planetas, un anillo interno y un portador forman el mecanismo. Los elementos fijos de entrada y salida determinan la relación y la dirección. En una etapa simple con anillo fijo, sol de entrada y portador de salida, la relación es 1 + dientes del anillo / dientes del sol.
Un anillo de 60 dientes, un sol de 20 dientes y planetas de 20 dientes dan una relación de 4 con esta configuración. No omita las restricciones de los elementos al usar la fórmula. Varias etapas pueden aumentar la relación a la vez que modifican la eficiencia, las dimensiones y la rigidez. La lista de productos HDS incluye productos planetarios de precisión y de ondas de deformación; un fabricante no está necesariamente vinculado a un solo mecanismo.
Engranajes de ondas de deformación
Un generador de ondas elípticas, un flexspline flexible y un spline circular rígido mueven la zona de acoplamiento. El principio de funcionamiento del HDS (https://www.hds.co.jp/english/products/hd_theory/) explica estos elementos y la diferencia en el número de dientes.
Con la ranura circular fija, entrada de generador de ondas y salida de ranura flexible, 200 dientes de ranura flexible y 202 dientes de ranura circular producen −2/200 revoluciones de salida por cada revolución de entrada: magnitud de la relación 100. La deformación elástica es intencional, por lo que el montaje, la lubricación y las condiciones de carga son importantes.
Mecanismos cicloidales
Un engranaje/disco de movimiento excéntrico se acopla a pasadores o elementos relacionados para obtener una rotación reducida a partir de las diferencias en el número de dientes. Un mecanismo de salida extrae la rotación sin transmitir todo el movimiento excéntrico. No todos los productos tienen la misma arquitectura de una sola etapa.
El principio RV de Nabtesco (https://precision.nabtesco.com/en/products/introduction/) describe una etapa inicial de engranaje recto y una segunda etapa excéntrica. RV es una familia de productos, no un sinónimo de todos los reductores cicloidales. Es importante diferenciar la comprensión del mecanismo de las especificaciones de cada modelo.
Comparación en ejes comunes
| Eje | Qué comprobar | Error común |
|---|---|---|
| Velocidad/par | Carga nominal, pico de aceleración, carga de emergencia y ciclo de trabajo | Interpretación de picos cortos como valores nominales continuos |
| Juego/holgura | Carga de prueba y definición | Confusión entre la holgura sin carga y el comportamiento de inversión |
| Rigidez torsional | Carga frente a deflexión | Suponer que un juego bajo implica ausencia de deflexión |
| Soporte/montaje | Rodamiento de salida, momentos y alineación | Esperar que los componentes del engranaje por sí solos soporten cargas externas |
| Fricción/retroceso | Temperatura, velocidad, eficiencia y par de arranque | Estimación errónea de las fuerzas de contacto o el movimiento manual |
| Vida útil/servicio | Historial de carga, lubricación, sellado y entorno | Suponer que una relación igual implica una vida útil igual |
El posicionamiento de precisión, las tareas de contacto y el transporte rápido priorizan diferentes ejes. Defina primero el historial de carga y el montaje, y luego compare la documentación del modelo real bajo esas condiciones. No existe una clasificación universal de mecanismos en este caso.
Conexión entre el control y la investigación de la empresa
La elasticidad y la fricción de la salida implican que un codificador del lado del motor puede no describir completamente el estado de la carga. El aumento de la relación modifica el rango de velocidad, la inercia reflejada y la capacidad de reversa, además de la resolución. Relacione estos efectos con el par generado por el control de campo del motor.
A continuación, la investigación de fabricantes de reductores compara las opciones de suministro: componentes, unidades con soporte de rodamientos y actuadores.
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