外文翻譯網(wǎng)狀工藝制造下循環(huán)型諧波傳動柔性齒輪的發(fā)展

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大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 of a he a be in be in of be as or in in to by to by is of of NC of it in at he is a is on of It as is in of as 1. or in is as a is of as 2. of of As on 連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 as 3, of on of of of on of If is of of If 02 00 a of an to In 0:1. of is be in be in to is of as or of is a as 4 if is of be in by of on of h6 by as in a to In of is in a at at of is is of 連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 at of is of is of if of be in an of to of of of an is of of by a of NC to to of F he is to of in is of on as 4. is in is of a of is in is is in of in in of in of of to of of of 大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 of a of of 7, it of of F n to is of in of In of of of by a in as -3 mm .1 mm as 9 of to of by a (a) (b) of In to ” By of to of to of In to at of of 5”. by on of to of as 2 by a to to of by 連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 in of by by . in an by 0 of of it is to be NC be in to of 1 by a 2(a) of 12(b) by of of in 39 of NC to of 3 of of , it of 0% of In to of as 14 a a on 5 on 0 N, of 60 um 10 ,In of 0.5 , 連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 of of of a B&K 2032), a B&K 2635), an B&K 8202) an B&K 4374) a B&K 8200) a to in as 16. 6(a) in 6(b) in in 7 of n to a of of NC on of by 0% of of by 0% of in of by 0% 0%,of in of by 40% 60%, of 大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 網(wǎng)狀工藝制造下循環(huán)型諧波傳動柔性齒輪的發(fā)展 諧波傳動柔性齒輪在徑向上必須表現(xiàn)出其彈性和柔軟性，而在精確的扭轉(zhuǎn)傳輸過程中又必須體現(xiàn)出一定的韌性和強(qiáng)度?？墒?，一般的常規(guī)物質(zhì)材料，例如鋼和鋁是不可能同時達(dá)到以上所說的要求。因此，引進(jìn)碳纖維環(huán)氧合成材料以增強(qiáng)諧波傳動柔性齒輪在扭轉(zhuǎn)傳輸過程中的韌性及強(qiáng)度，同時，以模制澆鑄工藝替代加工生產(chǎn)來提高生產(chǎn)效率。 鋸齒狀合成柔性齒輪的制造需要借助人造橡膠加工工藝，包括齒輪鋼模、硅橡膠心軸和錐形鋼芯。同時，與合成柔性齒輪尺寸相同的鋼材料柔性齒輪的制造是要通過 通過實驗證明，相對于鋼材料柔性齒輪，高質(zhì)的合成柔性齒輪無論是在靜態(tài)還是動態(tài)情況，在徑向上都表現(xiàn)出良好的柔性，同時在基本的固有頻率下體現(xiàn)了高減幅能力。 前言 諧波傳動是一種特殊的齒輪傳動減速系統(tǒng)，它的運(yùn)作是基于彈性變形而非一般傳動裝置系統(tǒng)的剛性運(yùn)作。它集眾多優(yōu)點于一身，例如，高比率減速，高正確率轉(zhuǎn)動，單位質(zhì)量高扭矩傳輸，高效，低后沖和尺寸統(tǒng)一適當(dāng)?shù)葍?yōu)點。因此，諧波傳動廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人和機(jī)密機(jī)械制造業(yè)上。 諧波傳動的三大基本組件是剛性齒輪、柔性齒輪和橢圓波發(fā)生器。（見圖 1） 當(dāng)剛性機(jī)械運(yùn)作中剛輪通常要比 柔性齒輪多出兩個到四個鋸齒。柔性齒輪通常設(shè)計為薄壁杯狀形態(tài)，如圖 2所示它包括鋸齒、電子管和主元件。 圖 3顯示的則是 諧波傳動的運(yùn)作機(jī)理。 橢圓波發(fā)生器上的滾珠軸承使 柔性齒輪變形， 橢圓波發(fā)生器主軸上的 柔性齒輪就會和剛性齒輪相咬合，而次軸上的柔性齒輪與剛性齒輪脫離。如果剛性齒輪是固定的，那么順時針轉(zhuǎn)動的波發(fā)生器則會引起柔性齒輪的逆時針轉(zhuǎn)動。如果剛性齒輪有 102個鋸齒，同時柔性齒輪有 100個鋸齒，那么波發(fā)生器的順時針轉(zhuǎn)動一周會使柔性齒輪相對于 2個鋸齒的角度產(chǎn)生逆時針旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，轉(zhuǎn)動速率之比為 50： 1。 諧波 傳動的柔性齒輪在扭矩傳輸中最重要的特點是具有相矛盾的雙重特性，即在精確傳輸轉(zhuǎn)動運(yùn)作時徑向上表現(xiàn)出柔性而在扭轉(zhuǎn)方向上表現(xiàn)出剛性。但是，以鋼或鋁等等方性材料往往不能很好的表現(xiàn)出柔性齒輪的雙重特性，而且，諧波傳動的運(yùn)作往往不是很平穩(wěn)，會和波發(fā)生器產(chǎn)生同頻波動，導(dǎo)致抖動和噪音。 但是，如果利用碳纖維環(huán)氧合成材料制造柔性齒輪側(cè)可以避免 諧波傳動的許多缺點，因為 碳纖維環(huán)氧合成材料具有特殊的高韌性、高強(qiáng)度和高減幅能力。所大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 以此處所說的柔性齒輪都是以碳纖維環(huán)氧合成材料設(shè)計并制造的，增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)硬度的同時不改變徑向硬度。 最初以碳纖 維環(huán)氧合成材料制造 諧波傳動 柔性齒輪的理論由兩位韓國人所提出。他們將分離的鋸齒、電子管和主元件結(jié)合到一起制造柔性齒輪。之前柔性齒輪的制造需要經(jīng)過多道精密的工序，而新的網(wǎng)狀制造工藝可大大提高制造效率。以此工藝技術(shù)，除了主元件以外，柔性齒輪的所有部件都是利用碳纖維環(huán)氧合成材料制造。 通常情況下，鋼制柔性齒輪都會有著復(fù)雜的鋸齒刨面使之齒根處有著較低的曲率，壓力都會集中于齒根，柔性齒輪受力變形就會大大減短其壽命然而，環(huán)狀鋸齒齒根會有相對較小的壓力集中，因為其曲率較前者要小的多?？墒?，這種環(huán)狀鋸齒的缺點就在于它的制造難 度比較高，但如果有了這種鋸齒的模型，那么在制造方面兩者的難易程度便會相同。所以，通常在 諧波傳動上 采用外旋輪線型鋸齒以改變其強(qiáng)度。 同時，利用碳纖維環(huán)氧合成材料和鋼插腳制造與柔性齒輪相配合使用剛性齒輪。鋸齒狀合成柔性齒輪的制造需要借助人造橡膠加工工藝，包括齒輪鋼模、硅橡膠心軸和錐形鋼芯。同時，與合成柔性齒輪尺寸相同的鋼材料柔性齒輪的制造是要通過 后分別通過靜態(tài)和動態(tài)實驗，將結(jié)果與高質(zhì)合成柔性齒輪的機(jī)械性能進(jìn)行比較。 循環(huán)型 諧波傳動設(shè)計構(gòu)思 循環(huán)型 諧波傳動運(yùn)作機(jī)理與剛性齒輪構(gòu)件的諧波傳動基本相同。 循環(huán)型 諧波傳動內(nèi)部剛性齒輪具有外旋輪型齒輪，同時滾珠軸承牢固安裝在剛環(huán)中。（見圖 4） 剛環(huán)一般安裝在輸入桿內(nèi)部，當(dāng)內(nèi)齒輪固定，剛環(huán)的旋轉(zhuǎn)就會帶動行星齒輪的運(yùn)動。 內(nèi)齒輪通常是針式齒輪外型，而常規(guī)循環(huán)型傳動具有外旋輪型齒輪外型。前者往往應(yīng)用于剛性齒輪，后者則應(yīng)用于柔性齒輪。通過電腦模擬器對相應(yīng)外型齒輪的表現(xiàn)進(jìn)行檢測以規(guī)避可能帶來的內(nèi)部齒輪沖突。 圖 5表現(xiàn)的是 諧波傳動的 高質(zhì)剛性齒輪和柔性齒輪構(gòu)造。 表 1體現(xiàn)的是循環(huán)型 諧波傳動參數(shù)尺寸。 圖 6是復(fù)雜型和發(fā)展型 諧波傳 動的交叉部件。 圖 7是復(fù)雜型和發(fā)展型柔性齒輪咬合的電腦模擬圖解。從圖 7可以看出發(fā)展型的循環(huán)柔性齒輪在傳輸過程中不會出現(xiàn)內(nèi)部沖突。 柔性齒輪的網(wǎng)狀制造工藝 為利用網(wǎng)狀工藝生產(chǎn)合成柔性齒輪，需要采用彈性體層疊加工：鋸齒模型、管模型、硅橡膠心軸和鋼芯等等。圖 8顯示的即為生產(chǎn)柔性齒輪的模具。 大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 在此工藝下，合成柔性齒輪是根據(jù)鋸齒模具以內(nèi)齒輪的形式澆鑄而成的，其模具是采用 割機(jī)器制造，主要分兩個階段： 0徑的粗糙線割和 9 所示為使合成柔性齒輪澆鑄更加簡單易行鋸齒模型的四個主要部分。在 線割以前，原始模型材料可分為四部分。當(dāng)表面打磨完畢后，原始材料的四部分才真正組合到一起，然后進(jìn)行 割。圖 9（ a）、（ b）分別表現(xiàn)出模具組合前后的形式。 在制造過程中為加固柔性齒輪需要用到錐形空洞的硅橡膠心軸。為壓縮硅心軸，需要通過夾具的各種零件將錐形鋼芯推如并嵌如其中。通過調(diào)整夾具的長度來控制硅心軸的壓力。管模具也可以分成兩個部分以降低澆鑄的難度。通過調(diào)整管模具的錐型角度以減小在齒輪根部的集中壓力。 合成柔性齒輪按以下過程進(jìn)行制造：將碳纖維環(huán)氧料坯包在硅心軸外面。通過輕微加熱，碳纖維環(huán)氧料坯會與柔性齒 輪的核心部分進(jìn)行結(jié)合以保證柔性齒輪的柔韌性。然后將管模具包在硅心軸外面，并將此整體嵌如虎鉗中。通過此操作，預(yù)浸料坯將覆蓋整個齒輪模具。安置齒輪模具和虎鉗并將其旋緊。然后將安裝好的模具通過真空抽氣過程安置于高壓裝置中。圖 10顯示的是制造完成的循環(huán)型合成柔性齒輪的圖樣。 由于循環(huán)型諧波剛性齒輪有制造工藝非常復(fù)雜的針式齒輪，而制造這樣的齒輪需要通過 此消耗大量的時間和金錢。所以，合成剛性齒輪是利用鋼針和碳纖維環(huán)氧合成材料。制造完成合成矩尺是完全結(jié)合在剛性齒輪的鋼體之上的。圖 11顯示的是經(jīng)過 剛性齒輪。圖 12是剛性齒輪的分體結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)。 表格 2表示的是非單向的碳纖維合成材料的測量數(shù)據(jù)，表格 3是組合型的測量數(shù)據(jù)。 同時，對 13是鋼材料柔性齒輪。 實驗與討論 根據(jù)具體的測量，合成材料柔性齒輪和鋼材料柔性齒輪的質(zhì)量分別為 可以清晰的看出合成材料柔性齒輪的質(zhì)量相對減小 40%。 利用圖 14所示的位置轉(zhuǎn)換工具對柔性齒輪的徑向拉伸性進(jìn)行測量。首先利用測量尺對其進(jìn)行原始固定和 原始數(shù)據(jù)測量，然后根據(jù)重量的改變，進(jìn)一步進(jìn)行變化的測量。 圖 15 表示根據(jù)重量改變，柔性齒輪的具體數(shù)值變化。在柔性齒輪承重為 20時，合成柔性齒輪和鋼材料柔性齒輪的徑向改變分別為 560 和 410 ，即柔性比率分別為 根據(jù)測量，合成柔性齒輪柔性比率相對大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）外文翻譯 于鋼材料柔性齒輪提高 柔性齒輪的擺動特征通過推動 量工具是一個雙軌道傅立葉轉(zhuǎn)換分析器 (B&K 2032)、電荷擴(kuò)大器 (B&K 2635)、推動錘 (B&K 8202)、加速計 (B&K 4374)、壓力轉(zhuǎn)換器和一臺電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。根據(jù)圖 16，推理按圖示分別從徑向和曲向給予柔性齒輪以推力。圖 17顯示合成柔性齒輪和鋼材料柔性齒輪進(jìn)行實驗后的反饋數(shù)據(jù)。 結(jié)論 為了進(jìn)一步提高齒輪的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度并且擴(kuò)大制造生產(chǎn)力，一種利用碳纖維環(huán)氧合成材料的新型齒輪研發(fā)生產(chǎn)，并廣泛用于循環(huán)型 諧波傳動。 分別從靜態(tài)和動態(tài)兩方面對合成柔性齒輪和利用 驗得出的結(jié)果如下： 1,成柔性齒輪的質(zhì)量相對于 鋼材料柔性齒輪質(zhì)量降低 40%； 2,柔性齒輪的徑向拉伸提高 40%； 3,向和曲向固有頻率分別提高 40%和 30%； 4,和曲向減副能力分別提高 140%和 160%。