外文翻譯--采用表面微加工技術(shù)制造微型行星齒輪減速器 中文版

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯</p><p>　　系 別： 機(jī)電信息系 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p>

2、<p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　外文出處： 行星齒輪減速器設(shè)計(jì)方法研究 </p><p>　　2008（09） </p><p>　　附 件： 1. 原文； 2. 譯文 </p><p><b>　　2013年3月&l

3、t;/b></p><p>　　采用表面微加工技術(shù)制造微型行星齒輪減速器</p><p>　　摘要：本文提出一個(gè)微型行星齒輪機(jī)構(gòu)具有較高的齒輪減速比緊湊的尺寸。首腦會(huì)議采用V是被淘汰的制造方法，使組裝部件的冗余。其中的設(shè)計(jì)規(guī)則也被檢查。為了充分利用表面微機(jī)械加工的好處，行星式減速齒輪的設(shè)計(jì)，對(duì)使用的片上微引擎。計(jì)算預(yù)期的齒輪減速比，并與以往的鏈齒輪機(jī)構(gòu)相比。本文介紹的微型行星齒輪機(jī)構(gòu)

4、，預(yù)計(jì)將有162:1的減速比利用更小的空間消耗。這是一個(gè)數(shù)量級(jí)高于先前報(bào)道的設(shè)計(jì)在一個(gè)單一的減速齒輪系。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MEMS，行星齒輪，減速齒輪表面微機(jī)械，首腦會(huì)議的V過(guò)程。</p><p><b>　　1 什么是減速器</b></p><p>　　減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回

5、轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　1.1減速器的作用</b></p><p>　　降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機(jī)都有一個(gè)慣量數(shù)值。</p><p><b>　　1.2減速器的種類(lèi)&l

6、t;/b></p><p>　　一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速機(jī)等等。</p><p><b>　　1.3常見(jiàn)減速器</b></p><p>　　1.3.1蝸輪蝸桿減速器</p><p>　　

7、主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。</p><p>　　1.3.2諧波減速器</p><p>　　諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。</p><p>

8、　　1.3.3行星減速器</p><p>　　其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴一、對(duì)裝配前零件的要求：滾動(dòng)軸承用汽油清洗，其他零件用煤油清洗。所有零件和箱體內(nèi)不許有任何雜質(zhì)存在。箱體內(nèi)壁和齒輪（蝸輪）等未加工表面先后涂?jī)纱尾槐粰C(jī)油侵蝕的耐油漆，箱體外表面先后涂底漆和顏色油漆（按主機(jī)要求配色）；零件配合面洗凈后涂以潤(rùn)滑油。</p><

9、p>　　2 安裝和調(diào)整的要求　 </p><p>　　2.1滾動(dòng)軸承的安裝　　</p><p>　　滾動(dòng)軸承安裝時(shí)軸承內(nèi)圈應(yīng)緊貼軸肩，要求縫隙不得通過(guò)0.05mm 厚的塞尺。</p><p>　　2.2軸承軸向游隙　　</p><p>　　對(duì)游隙不可調(diào)整的軸承（如深溝球軸承），其軸向游隙為0.25~0.4mm；對(duì)游隙可調(diào)整的軸承軸向游

10、隙數(shù)值見(jiàn)表。點(diǎn)擊查看圓錐滾子軸承軸向游隙；角接觸球軸承軸向游隙。</p><p>　　2.3齒輪（蝸輪）嚙合的齒側(cè)間隙</p><p>　　可用塞尺或壓鉛法。即將鉛絲放在齒槽上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪而壓扁鉛絲，測(cè)量?jī)升X側(cè)被壓扁鉛絲厚度之和即為齒側(cè)的大小?！?lt;/p><p><b>　　2.4齒面接觸斑點(diǎn)</b></p><p>

11、　　圓柱齒輪齒面接觸斑點(diǎn)2-10-4；圓錐齒輪齒面接觸斑2-11-4；蝸桿傳動(dòng)接觸斑點(diǎn)2-12-4。</p><p><b>　　3 密封要求　</b></p><p>　　箱體剖分面之間不允許填任何墊片，但可以涂密封膠或水玻璃以保證密封；裝配時(shí)，在擰緊箱體螺栓前，應(yīng)使用0.05mm的塞尺檢查箱蓋和箱座結(jié)合面之間的密封性；軸伸密封處應(yīng)涂以潤(rùn)滑脂。各密封裝置應(yīng)嚴(yán)格按要

12、求安裝。</p><p><b>　　4 潤(rùn)滑要求　</b></p><p>　　合理確定潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂類(lèi)型和牌號(hào)；軸承脂潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑脂的填充量一般為可加脂空間的1/2-2/3；潤(rùn)滑油應(yīng)定期更換，新減速器第一次使用時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)7~14天后換油，以后可以根據(jù)情況每隔3到6個(gè)月?lián)Q一次油。</p><p><b>　　5 試驗(yàn)要求　<

13、/b></p><p>　　在額定轉(zhuǎn)速下正、反運(yùn)轉(zhuǎn)1-2小時(shí)；在額定轉(zhuǎn)速、額定負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，至油溫平衡為止；對(duì)齒輪減速器，要求油池溫升不超過(guò)35oC,軸承溫升不超過(guò)40oC；對(duì)蝸桿減速器，要求油池溫升不超過(guò)60oC,軸承溫升不超過(guò)50oC；全部試驗(yàn)過(guò)程中，要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，聯(lián)接固定處不松動(dòng)，各密封、結(jié)合處不松動(dòng)。</p><p>　　6 包裝和運(yùn)輸要求　</p>&

14、lt;p>　　外伸軸及其附件應(yīng)涂油包裝；搬運(yùn)、起吊時(shí)不得使用吊環(huán)螺釘及吊耳以上技術(shù)要求不一定全部列出，有時(shí)還需另增項(xiàng)目，主要由設(shè)計(jì)的具體要求而定。</p><p><b>　　7 技術(shù)要求　</b></p><p>　　裝配前，所有零件用煤油清洗，滾動(dòng)軸承用汽油清洗，不許有任何雜物存在。內(nèi)壁涂上不被機(jī)油腐蝕的涂料兩次；嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗(yàn)不小于0.16mm，鉛絲

15、不得大于最小側(cè)隙的4倍；用涂色法檢驗(yàn)斑點(diǎn)。按齒高接觸點(diǎn)不小于40%；按齒長(zhǎng)接觸斑點(diǎn)不小于50%。必要時(shí)可用研磨或刮后研磨以便改善接觸情況；應(yīng)調(diào)整軸承軸向間隙：φ40為0.05-0.1mm,φ55為0.08-0.15mm；檢驗(yàn)減速器剖分面、各接觸面及密封處，均不許漏油。剖分面允許涂以密封油漆或水玻璃，不允許使用任何填料；機(jī)座內(nèi)裝N100潤(rùn)滑油至規(guī)定高度。</p><p>　　8 下面介紹減速器的發(fā)展現(xiàn)狀</

16、p><p>　　減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口。60年代開(kāi)始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)?。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過(guò)大的功率，功率一

17、般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒(méi)有突破，因此，沒(méi)能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許

18、多不便。北京理工大學(xué)研制成功的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于</p><p>　　平動(dòng)齒輪減速器工作原理簡(jiǎn)介,平動(dòng)齒輪減速器是指一對(duì)齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)齒輪在平動(dòng)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)下作平面平行運(yùn)動(dòng)，通過(guò)齒廓間的嚙合，驅(qū)動(dòng)另一個(gè)齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)的作用。平動(dòng)發(fā)生器可采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，或正弦機(jī)構(gòu)或

19、十字滑塊機(jī)構(gòu)。本成果采用平行四邊形機(jī)構(gòu)作為平動(dòng)發(fā)生器。平動(dòng)發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，也可以是實(shí)體的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)。有實(shí)用價(jià)值的平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)和外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩種情況。外平動(dòng)齒輪減速器構(gòu)，其內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。該機(jī)構(gòu)亦稱(chēng)三環(huán)（齒輪）減速器。由于內(nèi)齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問(wèn)題。內(nèi)平動(dòng)齒輪減速，其外

20、齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。由于外齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部，大大減少了機(jī)構(gòu)整體尺寸。由于內(nèi)平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn),本新型的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"與國(guó)內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點(diǎn)：</p><p>　　傳動(dòng)比范圍大，自I=10起，最大可達(dá)幾千。若

21、制作成大傳動(dòng)比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　傳遞功率范圍大：并可與電動(dòng)機(jī)聯(lián)成一體制造。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減少1/3左右。</p><p>　　機(jī)械效率高。嚙合效率大于95%，整機(jī)效率在85%以上，且減速器的效率將不隨傳動(dòng)比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 </p>&

22、lt;p>　　本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。本減速器與其它減速器的性能比較見(jiàn)表1。因缺少數(shù)據(jù)，表中所列的各減速器的功率/重量比是最優(yōu)越的。各類(lèi)減速器比較 型號(hào) 功率（kw） 減速比 質(zhì)量（kg） QI-450 93 31.5 1820 ZSY-250 95 31.5 540 NGW-92 88.1 31.5 577 SEW(德國(guó)) 90 28.61 1300 NP-100? 100 30 400 注：NP-100為內(nèi)平動(dòng)

23、齒輪減速器，SEW減速器的質(zhì)量含電機(jī)。2.本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)。由圖2可知，"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"是由內(nèi)齒輪Z2、外齒輪Z1和平行四邊形機(jī)構(gòu)組合而成的。它的傳動(dòng)原理是：電機(jī)輸入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，外齒輪作平行移動(dòng)，其圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓，與之嚙合的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橥恺X輪作平行移動(dòng)，所以稱(chēng)謂平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪的平行移動(dòng)需要有輔助機(jī)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)的，可采用（6~12副）銷(xiāo)軸、滾子作為虛擬輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用偏心軸作為實(shí)體輔助平

24、動(dòng)機(jī)構(gòu)。內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝是組成平行四邊形構(gòu)件的尺寸計(jì)算及其要求的加工精度、輪齒主要參數(shù)的選擇。這些因數(shù)都將影響傳動(dòng)的能力和傳動(dòng)的質(zhì)量?？偟恼f(shuō)</p><p>　　本項(xiàng)目自1995年試制出第一臺(tái)樣機(jī)（功率2.5kW，傳動(dòng)比I=32）后，陸續(xù)與一些廠礦合作，設(shè)計(jì)了下面幾種不同功率、不同傳動(dòng)比的減速器：</p><p>　　電動(dòng)推拉門(mén)用減速器，功率550W，傳動(dòng)比I=26，與

25、電機(jī)連成一體。</p><p>　　攪拌機(jī)用減速器，功率370W，傳動(dòng)比I=17。</p><p>　　某軍品用的兩種減速器，一種功率370W，傳動(dòng)比I=23.5；另一種功率370W，傳動(dòng)比I=103的二級(jí)傳動(dòng)減速器。</p><p>　　鋼廠大包回轉(zhuǎn)臺(tái)減速器，功率7.5kw，傳動(dòng)比I=64。</p><p>　?。?）鋼廠輥道減速器，功率7

26、.5kw，傳動(dòng)I=11。在本專(zhuān)利的基礎(chǔ)上，已研制出一種新型超大型減速器，功率可達(dá)1000kw，目前正在研制超小型（外型尺寸為毫米級(jí)）的微型減速器。 </p><p>　　在微機(jī)電系統(tǒng)中的齒輪結(jié)構(gòu)通常希望用來(lái)在微小的體積內(nèi)產(chǎn)生較大的扭矩。但是沒(méi)有較大重量的減速器，往往是很難達(dá)到這樣的目的。研究發(fā)現(xiàn)擁有微行星齒輪的減速機(jī)構(gòu)能夠在狹小的空間內(nèi)增加扭矩，這好像有點(diǎn)自相矛盾。這是因?yàn)槲⑿行驱X輪系統(tǒng)能在每單位體積內(nèi)產(chǎn)生更大的

27、傳動(dòng)比。然而它的結(jié)構(gòu)是如此的復(fù)雜，以至于我們很少?lài)L試將齒輪系統(tǒng)微型化。Suzumori以及他的小組成員曾經(jīng)用類(lèi)似的行星齒輪結(jié)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)器人，并使它在直徑為一寸的鋼管里前后移動(dòng)。他們利用一個(gè)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)高傳動(dòng)比的齒輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)微電線的放電加工技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)這種齒輪機(jī)構(gòu)的精確加工。但是這些部件應(yīng)該在裝配驅(qū)動(dòng)馬達(dá)之前安裝在齒輪箱上。Takeuchi 等人也用這種技術(shù)制造了微行星齒輪。他們建議用特殊的含陶合金和高碳鋼作為最佳選擇材料。當(dāng)這種齒輪

28、系統(tǒng)的傳動(dòng)比達(dá)到200的時(shí)候，才可以安裝馬達(dá)并使之驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)用芯片的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)行星齒輪的驅(qū)動(dòng)，在研究中我們采用SUMMiT V方法來(lái)加工微行星齒輪。SUMMiT V過(guò)程是唯一可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于總數(shù)為五層(其中一層為地平面)的硅中釋放四層的鑄造過(guò)程由于這個(gè)原因，它經(jīng)常被用來(lái)通過(guò)安裝在芯片上的電子執(zhí)行器來(lái)驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的齒輪</p><p>　　使用齒輪傳輸轉(zhuǎn)矩的其它可行的方法是將一個(gè)或者多個(gè)的齒輪,也就是, 行星齒輪,在另

29、一個(gè)齒輪的外面旋轉(zhuǎn),也就是太陽(yáng)輪。按照傳統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)的行星齒輪減速器是使整體結(jié)構(gòu)緊湊的常用的傳輸系統(tǒng)。圖1是上述的行星齒輪的示意圖。自從用AutoCAD設(shè)計(jì)SUMMiT V以來(lái),圖（1）可以通過(guò)軟件自動(dòng)產(chǎn)生(附[1])。一個(gè)完整的行星齒輪系統(tǒng)是由六個(gè)齒輪組成的: 一個(gè)太陽(yáng)齒輪 a，三個(gè)行星齒輪 b，一個(gè)固定的內(nèi)齒圈 c,一個(gè)旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈 d,和一個(gè)輸出齒輪 e。除了行星齒輪之外,每個(gè)齒輪的齒數(shù)都不相同。太陽(yáng)齒輪 a是輸入齒輪，由與微引擎

30、連接的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)。內(nèi)齒圈 d,被視為輸出齒輪。舉例來(lái)說(shuō),如果機(jī)械手驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪按照順時(shí)針?lè)较蚍较蛐D(zhuǎn), 那么行星輪 b, 將繞著它們自己的軸按照逆時(shí)針?lè)较蛐麘?zhàn)，同時(shí)也將繞著太陽(yáng)輪按照順時(shí)針?lè)较虻姆较蛐D(zhuǎn)，這樣就形成了行星運(yùn)動(dòng)。 由于多個(gè)行星齒輪b和固定內(nèi)齒圈c之間的運(yùn)動(dòng)相似，所以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈d將按照逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。這也被叫做3K行星齒輪。</p><p>　　加工過(guò)程和結(jié)構(gòu)測(cè)試SUMMiT V程序的特征體現(xiàn)了硅層結(jié)

31、構(gòu)、電解聚乙烯, 以及傳統(tǒng)的集成電路處理等技術(shù)水平的四個(gè)層次。SUMMiT V技術(shù)尤其適應(yīng)于齒輪機(jī)構(gòu)。行星齒輪機(jī)構(gòu)由芯片上的微引擎驅(qū)動(dòng)，而且這也是采用SUMMiT V技術(shù)的另一個(gè)理由。因?yàn)樯５蟻喅绦蚴且豢畋娝苤某绦?,所以我們只簡(jiǎn)要的作些解釋。圖2是圖 1的截面視圖,也是由AutoCAD按照附錄[1]設(shè)計(jì)產(chǎn)生的，其中截面中的不連續(xù)的部分是為了鉆孔而設(shè)置的。聚乙烯1(灰色)用來(lái)制造輪轂以及固定的內(nèi)齒圈c,太陽(yáng)齒輪a,旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈 c,

32、而輸出齒輪是由聚乙烯2制造的。圖 1.是由SUMMiT V設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)生的行星齒輪機(jī)構(gòu)的視圖附錄 [2]是描述測(cè)試結(jié)構(gòu)的圖形。因?yàn)檫@篇文章的主旨是介紹一種齒輪減速機(jī)構(gòu),所以我們將整個(gè)行星齒輪系統(tǒng)分解成各個(gè)組成部分，以檢測(cè)它的性能。第一個(gè)測(cè)試結(jié)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪的機(jī)械手,如前述，這個(gè)機(jī)械手是由芯片上的引擎驅(qū)動(dòng)的，所以機(jī)械手的角速度是由引擎的輸出速度決定的。 第二個(gè)測(cè)試結(jié)構(gòu)描述的是太陽(yáng)輪和行星輪與固定的內(nèi)齒圈嚙合的點(diǎn)。因?yàn)槭聦?shí)上內(nèi)齒圈是固定的,