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大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 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(jì)（ 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(jì)（ 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(jì)（ 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(jì)（ 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(jì)（ 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(jì)（ 論文 ）外文翻譯 網(wǎng)狀工藝制造下循環(huán)型諧波傳動(dòng)柔性齒輪的發(fā)展 諧波傳動(dòng)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。可是，一般的常規(guī)物質(zhì)材料，例如鋼和鋁是不可能同時(shí)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(dòng)柔性齒輪在扭轉(zhuǎn)傳輸過程中的韌性及強(qiáng)度，同時(shí)，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(shí)，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(shí)驗(yàn)證明，相對(duì)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(dòng)態(tài)情況，在徑向上都表現(xiàn)出良好的柔性，同時(shí)在基本的固有頻率下體現(xiàn)了高減幅能力。 前言 諧波傳動(dòng)是一種特殊的齒輪傳動(dòng)減速系統(tǒng)，它的運(yùn)作是基于彈性變形而非一般傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的剛性運(yùn)作。它集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身，例如，高比率減速，高正確率轉(zhuǎn)動(dòng)，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(diǎn)。因此，諧波傳動(dòng)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(dòng)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(gè)到四個(gè)鋸齒。柔性齒輪通常設(shè)計(jì)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(dòng)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(huì)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的波發(fā)生器則會(huì)引起柔性齒輪的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如果剛性齒輪有 102個(gè)鋸齒，同時(shí)柔性齒輪有 100個(gè)鋸齒，那么波發(fā)生器的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周會(huì)使柔性齒輪相對(duì)于 2個(gè)鋸齒的角度產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)速率之比為 50： 1。 諧波 傳動(dòng)的柔性齒輪在扭矩傳輸中最重要的特點(diǎn)是具有相矛盾的雙重特性，即在精確傳輸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)作時(shí)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(dòng)的運(yùn)作往往不是很平穩(wěn)，會(huì)和波發(fā)生器產(chǎn)生同頻波動(dòng)，導(dǎo)致抖動(dòng)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(dòng)的許多缺點(diǎn)，因?yàn)?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(jì)（ 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(jì)并制造的，增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)硬度的同時(shí)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(dòng) 柔性齒輪的理論由兩位韓國(guó)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(huì)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(huì)集中于齒根，柔性齒輪受力變形就會(huì)大大減短其壽命然而，環(huán)狀鋸齒齒根會(huì)有相對(duì)較小的壓力集中，因?yàn)槠淝瘦^前者要小的多。可是，這種環(huán)狀鋸齒的缺點(diǎn)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(huì)相同。所以，通常在 諧波傳動(dòng)上 采用外旋輪線型鋸齒以改變其強(qiáng)度。 同時(shí)，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(shí)，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(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，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(dòng)設(shè)計(jì)構(gòu)思 循環(huán)型 諧波傳動(dòng)運(yùn)作機(jī)理與剛性齒輪構(gòu)件的諧波傳動(dòng)基本相同。 循環(huán)型 諧波傳動(dòng)內(nèi)部剛性齒輪具有外旋輪型齒輪，同時(shí)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(huì)帶動(dòng)行星齒輪的運(yùn)動(dòng)。 內(nèi)齒輪通常是針式齒輪外型，而常規(guī)循環(huán)型傳動(dòng)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(duì)相應(yīng)外型齒輪的表現(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)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(dòng)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(dòng)參數(shù)尺寸。 圖 6是復(fù)雜型和發(fā)展型 諧波傳 動(dòng)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(huì)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(jì)（ 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(gè)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(jiǎn)單易行鋸齒模型的四個(gè)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(zhǎng)度來控制硅心軸的壓力。管模具也可以分成兩個(gè)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(huì)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(gè)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(shí)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(cè)量數(shù)據(jù)，表格 3是組合型的測(cè)量數(shù)據(jù)。 同時(shí)，對(duì) 13是鋼材料柔性齒輪。 實(shí)驗(yàn)與討論 根據(jù)具體的測(cè)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(duì)減小 40%。 利用圖 14所示的位置轉(zhuǎn)換工具對(duì)柔性齒輪的徑向拉伸性進(jìn)行測(cè)量。首先利用測(cè)量尺對(duì)其進(jìn)行原始固定和 原始數(shù)據(jù)測(cè)量，然后根據(jù)重量的改變，進(jìn)一步進(jìn)行變化的測(cè)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(shí)，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(cè)量，合成柔性齒輪柔性比率相對(duì)大連交通大學(xué) 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）外文翻譯 于鋼材料柔性齒輪提高 柔性齒輪的擺動(dòng)特征通過推動(dòng) 量工具是一個(gè)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(dòng)錘 (B&K 8202)、加速計(jì) (B&K 4374)、壓力轉(zhuǎn)換器和一臺(tái)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(shí)驗(yàn)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(dòng)。 分別從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面對(duì)合成柔性齒輪和利用 驗(yàn)得出的結(jié)果如下： 1,成柔性齒輪的質(zhì)量相對(duì)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%。