3K行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 3指 導(dǎo) 教 師 : 開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求 1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效； 2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教 務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于 15篇（不包括辭典、手冊(cè)）； 4． 有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo) 7408— 2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě) 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 一、 發(fā)展概況 世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá) 國(guó)家，如日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和俄羅斯等，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用 、 生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動(dòng)性能，傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自 20 世紀(jì) 60 年代以 來(lái)，我國(guó)才開(kāi)始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。近 20 多年來(lái)，尤其是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的 吸 收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó)的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展 [1 二、 行星齒輪減速器類型 在較常見(jiàn)的行星齒輪傳動(dòng)中，一般有 2和 3K 型三種基本的傳動(dòng)類型。原則上，它們都可以用來(lái)做成行星齒輪減速器。但是，由于選取不同的傳動(dòng)類型而制作出來(lái)的行星齒輪減速器，其傳動(dòng)性能和功用就不會(huì)完全一樣 [9]。下面就來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下這幾種類型。 1. 2行星齒輪傳動(dòng) 如果行星齒輪傳動(dòng)的基本構(gòu)件包括有兩個(gè)中心輪 K 和轉(zhuǎn)臂 H 的話，則該行星齒輪傳動(dòng)的類型代號(hào)為 20]，圖 l 和圖 2 所示為較常見(jiàn)的 2的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。當(dāng)轉(zhuǎn)臂H 固定時(shí)，若該行星齒輪傳動(dòng)中的中心輪 a 與內(nèi)齒輪 b 的轉(zhuǎn)向相反，即其轉(zhuǎn)臂 H 固定時(shí)的傳動(dòng)比 稱其為 2的正號(hào)機(jī)構(gòu) (見(jiàn) 圖 2)。 圖 的負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu) 圖 的正號(hào)機(jī)構(gòu) 2. 行星齒輪傳動(dòng) 如果把 2傳動(dòng)中的齒輪 a 去掉，而 且將行星輪 c 的直徑增大，并使內(nèi)齒輪 c 的齒數(shù)差變得很少 [10]；然后將從動(dòng)輪 c 的運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)構(gòu) W 傳到輸出軸 V，則可構(gòu)成 一個(gè)由轉(zhuǎn)臂 H 上動(dòng)和行星輪 c 從動(dòng)的少齒差行星齒輪傳動(dòng) (見(jiàn)圖 3)。 在少齒 差行星齒輪傳動(dòng)中，其基本構(gòu)件是一個(gè)中心輪 b(代號(hào) K)、轉(zhuǎn)臂 H 和輸出軸V，故其類型代號(hào)為 于行星輪 c 的軸線與輸出軸 V 存在一 個(gè)偏心距離，因此需要設(shè)置一個(gè)將行星輪 c 的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到輸出軸 V 的、傳動(dòng)比等于 1 的輸出機(jī)構(gòu) (即W 機(jī)構(gòu) )。由于該行星傳動(dòng)的嚙臺(tái)齒輪副僅有一個(gè) 動(dòng)形式，故它不必再用其他的傳動(dòng)代號(hào)。漸開(kāi)線少齒差行星齒輪傳動(dòng)和常見(jiàn)的擺線針輪行星傳動(dòng)大都屬于 行星傳動(dòng)。 圖 傳動(dòng) 3. 3K 型行星齒輪傳動(dòng) 在 圖 4 所示的 3K 型行星齒輪傳動(dòng)中，其基本構(gòu)件是三個(gè)中心輪 a、 b 和 e，故其傳動(dòng)類型代號(hào)為 3K。在 3K 型行星傳動(dòng)中，由于其轉(zhuǎn)臂 H 不承受外 力矩的作用，所以，它不是基本構(gòu)件，而只是用于支承行星輪心軸所必需的結(jié)構(gòu)元件，因而，該轉(zhuǎn)臂 H 又 可稱為行星輪支 架（簡(jiǎn)稱為行星架）。 (a) 3K(Ⅰ )型 (b) 3K(Ⅱ )型 (c) 3K(Ⅲ )型 圖 行星齒輪傳動(dòng) （ 1） 3K（ Ⅰ ） 型 具有雙齒圈行星輪的 3K 型行星齒輪傳動(dòng)，如圖 4(a)所示。它的結(jié)構(gòu) 特 點(diǎn)是：內(nèi)齒輪 b 固定，而旋轉(zhuǎn)的中心輪 a 和 e 分別與行星輪 c 和 d 相嚙合，故可用傳動(dòng)代 號(hào) 3K（ Ⅰ ） 表示。 在各種機(jī)械傳動(dòng)中，它已獲得了 較廣泛的應(yīng)用。 （ 2） 3K（ Ⅱ ） 型 具有單齒圈行星輪 c 的 3K 型行星齒輪傳動(dòng)，如圖 4(b)所示。該 3K 型行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：三個(gè)中心輪 a、 b 和 e 同時(shí)與單齒圈行星輪 c 相嚙合；即內(nèi)齒輪 b 固定，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的中心輪 a 和 e 同時(shí)與行星輪 c 相嚙合，故可用傳動(dòng)代號(hào) 3K（Ⅱ）表示。一項(xiàng)較新型的行星齒輪傳動(dòng)，目前該項(xiàng)傳動(dòng)新技術(shù)在我國(guó)的齒輪傳動(dòng)中已獲得了日益廣泛的應(yīng)用。 （ 3） 3K（ Ⅲ ） 型 具有雙齒圈行星輪的 3K 型行星齒輪傳動(dòng)，如圖 4(c)所示。它 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：內(nèi)齒輪 c 固定，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的中心輪 a 和 b 與同一個(gè)行星輪 c 相嚙合，而另一 個(gè)行星輪 d 與固定內(nèi)齒輪 e 相嚙合；故可用傳動(dòng)代號(hào) 3K（ Ⅲ ） 表示。在實(shí)際運(yùn)用中，一般很少采用 3K（ Ⅲ ） 型行星齒輪傳動(dòng) [10]。 現(xiàn)在我們來(lái)看看 3K（ Ⅱ ） 型行星齒輪傳動(dòng)的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)臂 H 不承受外載荷，故其轉(zhuǎn)臂 H 不是基本構(gòu)件，因而又稱該轉(zhuǎn)臂 H 為行星架。用單個(gè)行星輪 g 代替了 3K（ Ⅰ ）型行星傳動(dòng)中的雙聯(lián)行星輪 而使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了，制造安裝容易。其傳動(dòng)比范圍大，通常為 i=40～ 300。因此，人們稱 3K（ Ⅱ ） 型行星齒輪傳動(dòng)是一種結(jié)構(gòu)緊湊和減速比大的奇異型的行星齒輪傳動(dòng) [9（如圖 5） 圖 Ⅱ ） 型 行星齒輪傳動(dòng) 三、 發(fā)展動(dòng)向 1. 行星齒輪需要微型化 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)器人已獲得了日益廣泛的使用。然而，對(duì)于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)而言，手臂越長(zhǎng)則其慣性負(fù)荷就越大。若使用結(jié)構(gòu)緊湊的微型行星齒輪減速器后，可以減輕其慣性負(fù)荷，即可選用與微型行星齒輪減速器相匹配的微電動(dòng)機(jī)便可以高效率地驅(qū)動(dòng)其手臂。因此，可以看作為轉(zhuǎn)矩放大器的行星齒輪減速器，既可以彌補(bǔ)電動(dòng)機(jī)功率的不足，同時(shí)又可以減速手臂的慣性負(fù)荷。可見(jiàn)，使用結(jié)構(gòu)緊湊和具有較大傳動(dòng)比的行星齒輪減速器，將會(huì)為 今后研制和生產(chǎn)性能優(yōu)良的機(jī)器人做出重大的貢獻(xiàn) 。 當(dāng)然， 行星齒輪減速器的這個(gè)功用不僅限于機(jī)器人，對(duì)于需要使用結(jié)構(gòu)緊湊 和較大傳動(dòng)比的大多數(shù)的伺服機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，微型行星齒輪減速器也同樣地 起 到了上述的作用 [9]。 因而，現(xiàn)今 最迫切 的問(wèn)題是：如何使行星齒輪傳動(dòng)微型化。 我國(guó)目前對(duì)微型行星齒輪減速器的研制和生產(chǎn)尚屬空白，確實(shí)是一個(gè)需要掌握的新技術(shù)領(lǐng)域。 近年來(lái)，隨著微細(xì)加工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，而產(chǎn)生了微型齒輪；目前已加工制造了其齒頂圓直徑 da<9 2. 實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 在微型機(jī)器中，不僅需要可傳遞動(dòng)力的微型傳動(dòng)裝置 — 微型行星齒輪減速器，而且還需要能自帶動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝 置的微型行星齒輪減速器。換言之，微型機(jī)器更需要由微電動(dòng)機(jī)與微型行星齒輪減速器組合成緊湊的齒輪傳動(dòng)裝置，使它具備驅(qū)動(dòng)和減速傳動(dòng)兩種功能。因此對(duì)于具備上述功能的機(jī)電一體化的齒輪傳動(dòng)裝置，其特征是：這種微型行星減速器的輸入軸與輸出軸具有同軸性，而電動(dòng)機(jī)軸應(yīng)與其負(fù)荷緊湊地連接在一起。在結(jié)構(gòu)上可以將電動(dòng)機(jī)的軸與行星齒輪減速器的輸入相連接，即電動(dòng)機(jī)的軸與太陽(yáng)輪 a 的齒輪軸位于同一個(gè)主軸線上，且相互連接起來(lái)。而行星齒輪減速器的輸出軸（與內(nèi)齒輪 e 連接為一體的）為該組合體的輸出軸，由此構(gòu)成為電動(dòng)機(jī)和行星齒輪減速器組合成一體的內(nèi) 裝式齒輪傳動(dòng)裝置。也可以這樣說(shuō)，電動(dòng)機(jī)與行星齒輪減速器兩者合一而成為一種低速電動(dòng)機(jī)，它的輸出軸就可以直接與工作機(jī)相連接?，F(xiàn)今關(guān)鍵的問(wèn)題在于：為了使這種帶有電動(dòng)機(jī)的微型行星齒輪減速器能夠達(dá)到實(shí)用化的程度，則需要有與微型星減速器外形尺寸大小差不多的、具有優(yōu)良性能的、實(shí)用性的微型電動(dòng)機(jī) [9 3. 大批量的生產(chǎn) 為了使微型行星齒輪減速器在各種微型機(jī)器中獲得廣泛的應(yīng)用，則要求它通過(guò)試制后而進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。目前加工微型齒輪的方法是采用鋼絲放電加工的切削方法，即線切割加工。例如，使用直徑為 25鎢絲作為電極，在 油中進(jìn)行放電加工。盡管采用這種線切割法能夠加工金屬材 料的齒輪和較高精度要求的微小零件。但是，采用上述方法所需的加工時(shí)間 仍較長(zhǎng)。通常加工 1 個(gè)微型齒輪約需 1～ 2h， 1 臺(tái)線切割加工機(jī)床加工 1 臺(tái)微型行星齒輪減速器所需的 6 個(gè)齒輪 (1 個(gè)太陽(yáng)輪 a， b 和 e 2 個(gè)內(nèi)齒輪， 3 個(gè)行星輪 c)約需要耗費(fèi) 1 天的時(shí)間。顯然，這樣的加工能力和低效率，將會(huì)使微型行星齒輪減速器的制造成本變得較高。同時(shí)，也不利于對(duì)微型行星齒輪減速器進(jìn)行更大批量生產(chǎn)。為了使該微型行星減速器能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，可以考慮采用塑料制成的微型齒輪。首先同樣需要采用鋼絲放電 加工的切削方法來(lái)制作微型齒輪的成型模具。然后，就可以使用這一套模具去大批量生產(chǎn)塑料微型齒輪；從而，也就可以對(duì)微型行星齒輪減速器進(jìn)行大批量生產(chǎn)。盡管這種塑料微型齒輪從其材料的機(jī)械強(qiáng)度方面來(lái)看要比金屬微型齒輪 的強(qiáng)度較差些，但采用塑料微型齒輪可大量生產(chǎn)出具有同樣精度等級(jí)和表面粗糙度的合格產(chǎn)品，而且其價(jià)格比金屬微型齒輪要低廉得多 [12 參考文獻(xiàn) [1] 陳立德 . 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) [M]. 北京：高等教育出版社， 2006. 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[15] 饒振綱 . 微型行星減速器的研究 [J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化 , 1999，（ 2）： 10 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 1． 熟悉機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 2． 熟悉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理及總體設(shè)計(jì)思想 3． 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及參數(shù)的選擇 4． 通過(guò) 圖，完成總裝配圖及主要零部件圖 樣設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn) ： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日