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微小型變厚齒輪減速裝置的關(guān)鍵技術(shù)研究

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2021-08-01
開(kāi)本： B5 頁(yè)數(shù)： 200
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微小型變厚齒輪減速裝置的關(guān)鍵技術(shù)研究 版權(quán)信息

微小型變厚齒輪減速裝置的關(guān)鍵技術(shù)研究 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)采用RV減速傳動(dòng)形式；提出了一種準(zhǔn)確的多目標(biāo)優(yōu)化算法；并以弧齒錐齒輪系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)高速級(jí)弧齒錐齒輪進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析；針對(duì)減速裝置的傳統(tǒng)可靠性分析方法計(jì)算量巨大、過(guò)程繁瑣等問(wèn)題，本書(shū)還提出了用改進(jìn)的粒子群算法替換傳統(tǒng)的BP算法；本書(shū)同時(shí)運(yùn)用齒輪嚙合原理和微分幾何的知識(shí)對(duì)相交軸和交錯(cuò)軸情況下非漸開(kāi)線空間變厚齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)線接觸的嚙合理論進(jìn)行了一系列的研究工作。

微小型變厚齒輪減速裝置的關(guān)鍵技術(shù)研究 目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究目的和意義 1
1.2 傳動(dòng)裝置的研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 諧波傳動(dòng)裝置研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 少齒差傳動(dòng)裝置研究現(xiàn)狀 3
1.2.3 RV傳動(dòng)裝置研究現(xiàn)狀 5
1.3 齒輪動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀 6
1.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性分析研究現(xiàn)狀 8
1.4.1 結(jié)構(gòu)可靠性的研究現(xiàn)狀 8
1.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀 9
1.5 多目標(biāo)優(yōu)化算法的研究現(xiàn)狀 10
1.5.1 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的研究現(xiàn)狀 10
1.5.2 多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的研究現(xiàn)狀 12
1.6 變齒厚漸開(kāi)線齒輪的發(fā)展現(xiàn)狀 12
第2章 微小型減速裝置方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
2.1 微小型減速裝置方案設(shè)計(jì)分析 17
2.1.1 微小型減速裝置的技術(shù)要求（樣機(jī)） 17
2.1.2 諧波減速裝置 17
2.1.3 少齒差減速裝置 18
2.1.4 RV減速器 19
2.1.5 微小型可調(diào)隙內(nèi)嚙合變厚齒輪RV減速器 21
2.2 微小型減速裝置部分關(guān)鍵參數(shù)分析與計(jì)算 24
2.2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算 24
2.2.2 輸入軸和輸出軸的初步設(shè)計(jì) 24
2.2.3 弧齒錐齒輪初步設(shè)計(jì) 25
2.2.4 關(guān)鍵部件強(qiáng)度分析 26
2.2.5 微小型減速裝置的效率計(jì)算 27
2.2.6 微小型減速裝置回差的分析和計(jì)算 28
2.3 微小型減速裝置有限元強(qiáng)度分析和模態(tài)分析 30
2.3.1 微小型減速裝置部分關(guān)鍵零部件的有限元強(qiáng)度分析 31
2.3.2 微小型減速裝置部分關(guān)鍵零部件的有限元模態(tài)分析 32
2.4 內(nèi)嚙合變厚齒輪副智能化設(shè)計(jì)軟件的研制 34
2.5 基于Pro/ENGINEER的弧齒錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì) 36
2.6 本章小結(jié) 36
第3章 多目標(biāo)優(yōu)化算法的研究和應(yīng)用 38
3.1 文化算法 39
3.1.1 文化算法的基本理論 39
3.1.2 文化算法模型 39
3.2 基于雙群體差分進(jìn)化算法的改進(jìn)文化算法 44
3.2.1 差分進(jìn)化算法 44
3.2.2 基于雙群體的差分進(jìn)化算法 45
3.2.3 改進(jìn)的雙群體差分進(jìn)化算法 46
3.3 基于雙群體差分進(jìn)化算法的改進(jìn)文化粒子群優(yōu)化算法 48
3.3.1 文化粒子群優(yōu)化算法的基本思想 48
3.3.2 交叉操作和小生境競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制 49
3.3.3 改進(jìn)算法在多目標(biāo)測(cè)試函數(shù)中的應(yīng)用 52
3.4 基于CPSA算法的微小型減速裝置多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì) 53
3.4.1 設(shè)計(jì)變量 53
3.4.2 目標(biāo)函數(shù)的確定 54
3.4.3 約束條件的建立 56
3.5 優(yōu)化程序設(shè)計(jì) 59
3.6 優(yōu)化實(shí)例 60
3.7 本章小結(jié) 61
第4章 計(jì)及齒側(cè)間隙、時(shí)變嚙合剛度的弧齒錐齒輪動(dòng)力學(xué)分析 62
4.1 弧齒錐齒輪系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)微分方程的建立 62
4.2 間隙非線性函數(shù)的多項(xiàng)式擬合 66
4.3 齒輪系統(tǒng)的剛度激勵(lì) 67
4.4 Gear方法求解齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)微分方程概述 70
4.5 齒輪系統(tǒng)力學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算 72
4.5.1 系統(tǒng)的基本性質(zhì) 72
4.5.2 跳躍現(xiàn)象 78
4.6 本章小結(jié) 79
第5章 基于ICPSDPNN和Monte Carlo的微小型減速裝置可靠性分析 80
5.1 改進(jìn)的混沌粒子群動(dòng)態(tài)過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 80
5.1.1 動(dòng)態(tài)過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 80
5.1.2 改進(jìn)的混沌粒子群優(yōu)化算法 84
5.1.3 改進(jìn)的混沌粒子群動(dòng)態(tài)過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 89
5.1.4 改進(jìn)的混沌粒子群動(dòng)態(tài)過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真試驗(yàn) 90
5.2 微小型減速裝置可靠性分析 92
5.2.1 微小型減速裝置系統(tǒng)故障樹(shù)的建立 92
5.2.2 減速裝置系統(tǒng)故障樹(shù)的分析 94
5.2.3 基于ICPSDPNN和Monte Carlo的減速裝置可靠性分析仿真 96
5.3 本章小結(jié) 98
第6章 相交軸非漸開(kāi)線變厚齒輪的嚙合分析 99
6.1 坐標(biāo)系的建立與變換 99
6.2 漸開(kāi)線變厚齒輪的齒面方程 101
6.3 非漸開(kāi)線變厚齒輪的齒面方程推導(dǎo)及接觸線方程的確定 102
6.4 變厚齒輪幾何參數(shù)的確定 105
6.5 非漸開(kāi)線變厚齒輪的修形量分析 107
6.5.1 齒形差的計(jì)算方法 107
6.5.2 齒向差的計(jì)算方法 110
6.6 變厚齒輪齒形差與齒向差的數(shù)值計(jì)算分析 112
6.7 相交軸非漸開(kāi)線變厚齒輪副誘導(dǎo)法曲率的計(jì)算 115
6.8 本章小結(jié) 118
第7章 交錯(cuò)軸非漸開(kāi)線變厚齒輪的空間嚙合分析 120
7.1 交錯(cuò)軸變厚齒輪實(shí)現(xiàn)線接觸的新思想 120
7.2 坐標(biāo)系的建立與變換 121
7.3 交錯(cuò)軸非漸開(kāi)線變厚齒輪嚙合方程、齒廓方程和接觸線方程 123
7.4 交錯(cuò)軸非漸開(kāi)線變厚齒輪副的三維實(shí)體仿真和誘導(dǎo)法曲率的計(jì)算 125
7.5 非漸開(kāi)線變厚齒輪齒形差和齒向差的計(jì)算與分析 127
7.5.1 齒形差的計(jì)算與分析 127
7.5.2 齒向差的計(jì)算與分析 129
7.6 實(shí)例計(jì)算與分析 131
7.7 本章小結(jié) 136
第8章 非漸開(kāi)線變厚齒輪齒面修形及優(yōu)化 137
8.1 非漸開(kāi)線變厚齒輪齒面修形簡(jiǎn)介 137
8.2 大平面砂輪磨齒機(jī)的磨削原理 137
8.3 大平面砂輪磨齒機(jī)的改進(jìn) 139
8.4 非漸開(kāi)線變厚齒輪擬合齒向曲線 139
8.5 擬合曲線的優(yōu)化 144
8.5.1 目標(biāo)函數(shù)的確定 144
8.5.2 *優(yōu)化求解 144
8.6 本章小結(jié) 147
第9章 非漸開(kāi)線變厚齒輪傳動(dòng)接觸區(qū)分析 148
9.1 錐面砂輪磨齒坐標(biāo)系的變換 148
9.2 輪齒修形后的齒廓方程 150
9.3 實(shí)際接觸區(qū)計(jì)算 153
9.3.1 兩齒輪在固定坐標(biāo)系中的齒面方程 154
9.3.2 接觸跡線的計(jì)算 155
9.3.3 接觸橢圓的計(jì)算 156
9.4 輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算 158
9.5 非漸開(kāi)線變厚齒輪三維接觸的有限元分析 159
9.5.1 非漸開(kāi)線變厚齒輪三維實(shí)體模型的建立 161
9.5.2 單元?jiǎng)澐旨扒疤幚?162
9.5.3 施加載荷 163
9.5.4 輪齒接觸分析的有限元求解 165
9.5.5 輪齒接觸分析的有限元實(shí)例 166
9.6 利用Pro/ENGINEER的截面圖功能檢查接觸狀態(tài) 167
9.7 本章小結(jié) 169
第10章 微小型減速裝置的制造及試驗(yàn)研究 170
10.1 微小型減速裝置樣機(jī)的設(shè)計(jì)與制造 170
10.2 微小型減速裝置的試驗(yàn)研究 172
10.2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備 173
10.2.2 微小型RV減速裝置樣機(jī)的傳動(dòng)效率試驗(yàn) 173
10.2.3 微小型RV減速裝置樣機(jī)的動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn) 176
10.3 本章小結(jié) 179
參考文獻(xiàn) 180
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微小型變厚齒輪減速裝置的關(guān)鍵技術(shù)研究 節(jié)選

第1章 緒論 1.1 研究目的和意義 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，減速裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化、低振動(dòng)、低噪聲的方向發(fā)展[1-2]。各行各業(yè)對(duì)微小型減速裝置的要求越來(lái)越高，特別是航空航天領(lǐng)域中對(duì)微小型減速裝置的需求越來(lái)越大，要求也越來(lái)越苛刻。航空用微小型減速裝置必須同時(shí)具備體積小、重量輕、輸出扭矩大、噪聲低、回差小、傳動(dòng)平穩(wěn)、可調(diào)間隙、傳動(dòng)效率高和可靠性高等特點(diǎn)，這使得傳統(tǒng)減速裝置的性能一直很難滿足航空航天領(lǐng)域的發(fā)展需要。 航空航天產(chǎn)業(yè)屬于戰(zhàn)略性先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。世界航空航天市場(chǎng)總額已高達(dá)數(shù)千億美元，并且正以每年10%左右的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)。我國(guó)政府近年來(lái)在該領(lǐng)域的投入明顯增加，一系列鼓勵(lì)航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的配套政策陸續(xù)出臺(tái)并實(shí)施。由于在航空航天設(shè)備中應(yīng)用著大量的微小型減速裝置，這些裝置的性能直接決定著航空航天設(shè)備的工作性能。因此，微小型減速裝置的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家航空航天業(yè)的發(fā)展水平[3-4]。開(kāi)拓和發(fā)展微小型減速裝置技術(shù)具有重要的戰(zhàn)略意義和廣闊的發(fā)展前景。 根據(jù)某型導(dǎo)彈尾翼控制系統(tǒng)調(diào)整裝置的特殊需要（垂直輸入輸出、外徑100mm、軸向小于80mm、輸出扭矩150N-m、輸出軸彎矩1500N-m和回差≤8'等），在旋轉(zhuǎn)矢量（rotate vector，RV）減速器的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地將一種新型的RV傳動(dòng)方式應(yīng)用于微小型減速裝置中，本書(shū)所研究的微小型RV減速器具有重量輕、體積小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比大、剛度大和傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，而且為了減小系統(tǒng)的回差，將漸開(kāi)線變厚齒輪（簡(jiǎn)稱變厚齒輪，它具有在不同端截面上變位系數(shù)不同的特點(diǎn)，若將變位系數(shù)設(shè)計(jì)成沿軸線呈線性變化，則其外形體現(xiàn)為齒頂沿軸向具有一定的錐度，這樣，通過(guò)控制其軸向位移就可以調(diào)節(jié)齒輪的嚙合側(cè)隙，實(shí)現(xiàn)調(diào)隙或消隙的目的[5-6]）應(yīng)用于RV減速器中，通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的消隙機(jī)構(gòu)，方便地調(diào)節(jié)兩嚙合齒輪的嚙合側(cè)隙[7]，減少系統(tǒng)回差，實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)，使該減速裝置成為具有自動(dòng)調(diào)隙的微小型可調(diào)隙變厚齒輪RV減速器。該裝置適用于對(duì)徑向尺寸要求苛刻的各種場(chǎng)合，具有很高的實(shí)用價(jià)值。 1.2 傳動(dòng)裝置的研究現(xiàn)狀 1.2.1 諧波傳動(dòng)裝置研究現(xiàn)狀 諧波傳動(dòng)自20世紀(jì)50年代中期出現(xiàn)后成功地用于火箭、衛(wèi)星等的傳動(dòng)系統(tǒng)中，實(shí)際應(yīng)用證實(shí)了這種傳動(dòng)較一般的齒輪傳動(dòng)具有運(yùn)動(dòng)精度高、回差小、傳動(dòng)比大、重量輕、體積小、承載能力大并能在密閉空間和輻射介質(zhì)的工況下正常工作等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的傳動(dòng)裝置。因此美國(guó)、蘇聯(lián)、日本等技術(shù)先進(jìn)國(guó)家對(duì)這方面的研制工作一直都很重視，并開(kāi)展了廣泛的研究。如美國(guó)國(guó)家航空航天局劉易斯研究中心、美國(guó)空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)電能設(shè)備集團(tuán)有限公司、貝爾航空空間公司、麻省理工學(xué)院，蘇聯(lián)科學(xué)院機(jī)械學(xué)研究所、莫斯科國(guó)立鮑曼技術(shù)大學(xué)等單位都大力開(kāi)展諧波傳動(dòng)的研究工作。它們對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了較系統(tǒng)、深入的基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)研究，在諧波傳動(dòng)的類型、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面有較大貢獻(xiàn)。西歐一些國(guó)家也在航空航天、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域采用諧波齒輪傳動(dòng)，并取得了較好的效果。我國(guó)從1961年開(kāi)始這方面的研制工作，并在研究、試制和使用方面取得了較好的成績(jī)。典型的諧波傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如圖1-1所示[8-9]。 圖1-1 諧波傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 由于其本身固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，作為決定傳動(dòng)壽命的柔輪強(qiáng)度問(wèn)題是研究的重心，諧波傳動(dòng)是通過(guò)柔輪的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞的，變形的柔輪與剛輪嚙合并非共軛齒廓嚙合，可能導(dǎo)致過(guò)量的柔順、過(guò)量的間隙，造成剛度不夠，在傳遞載荷時(shí)彈性變形回差較大，不可避免地影響傳動(dòng)的精度和壽命。而且隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其運(yùn)動(dòng)精度還會(huì)顯著降低。 因此，在航空航天領(lǐng)域采用具有較高的運(yùn)動(dòng)精度且使用剛性大、回差小的精密傳動(dòng)裝置代替剛性小的諧波傳動(dòng)，具有十分深遠(yuǎn)的意義。 1.2.2 少齒差傳動(dòng)裝置研究現(xiàn)狀 少齒差傳動(dòng)是行星齒輪傳動(dòng)中的一種，而且代表著行星齒輪傳動(dòng)的一個(gè)發(fā)展方向。少齒差內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)，就是指內(nèi)外齒輪齒數(shù)差很小的內(nèi)嚙合的變位齒輪傳動(dòng)，因組成其嚙合副的內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差較少（一般為1～4）而得名，通常簡(jiǎn)稱為少齒差傳動(dòng)[1]。按照齒輪齒形的不同，可以將少齒差傳動(dòng)分為漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)、擺線少齒差傳動(dòng)、圓弧齒少齒差傳動(dòng)、活齒少齒差傳動(dòng)、錐齒少齒差傳動(dòng)、雙曲柄輸入式少齒差傳動(dòng)等類型[10-11]。 目前在工程上已廣泛采用的漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)均屬K-H-V型行星傳動(dòng)[12-13]。K-H-V型少齒差行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。該種傳動(dòng)裝置通常都帶有W運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)，行星齒輪既做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是減速裝置的輸入運(yùn)動(dòng)，自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是輸出運(yùn)動(dòng)，兩者又匯集在行星輪上，如圖1-2所示。這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛度低、附加動(dòng)載荷大，特別是傳遞較大功率時(shí)，振動(dòng)和噪聲大，嚴(yán)重影響了它的應(yīng)用和推廣；谏鲜鰡(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了深入廣泛的研究，在K-H-V型行星齒輪傳動(dòng)的基礎(chǔ)上又發(fā)展出雙曲柄輸入式少齒差行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-3所示。這樣，一方面省去了等角速度比機(jī)構(gòu)W，避免了由它所帶來(lái)的弊；另一方面用一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)（雙曲柄）代替行星架，設(shè)置了同步嚙合的定軸齒輪副，經(jīng)減速后再將運(yùn)動(dòng)輸送給少齒差輪系，這樣可獲得更大的速比，使機(jī)構(gòu)更為緊湊和有效，當(dāng)總速比相同時(shí)，動(dòng)軸上齒輪的速度較低，運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，動(dòng)載荷和噪聲較小。 圖1-2 K-H-V型行星傳動(dòng) b-內(nèi)齒輪；g-行星輪；H-行星架；W-等角速度比機(jī)構(gòu)；V-輸出軸 圖1-3 雙曲柄輸入式少齒差行星傳動(dòng) 1-太陽(yáng)輪；2，3，g-行星輪；4-輸出軸； b-內(nèi)齒輪；H-行星架 德國(guó)學(xué)者首先提出以外擺線為齒廓曲線，而且其中的一個(gè)齒輪采用擺線針輪少齒差行星傳動(dòng)原理，并于20世紀(jì)30年代后期在日本研制生產(chǎn)。中國(guó)從1958年開(kāi)始研究擺線針輪減速器，20世紀(jì)60年代投入工業(yè)化生產(chǎn)，目前已形成系列，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械設(shè)備中[14]。擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)由于其主要零部件皆采用軸承鋼并且經(jīng)過(guò)磨削加工制成，傳動(dòng)時(shí)又是多齒嚙合，故其承載能力高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、效率高、壽命長(zhǎng)，但其精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)的內(nèi)外齒輪的齒廓曲線采用漸開(kāi)線，但是因?yàn)閮?nèi)外齒輪的齒數(shù)差很小而容易引起各種干涉，但早在1949年蘇聯(lián)學(xué)者Skvolzova就從理論上解決了實(shí)現(xiàn)一齒差傳動(dòng)的幾何計(jì)算問(wèn)題，但直到60年代以后才得到了較迅速的發(fā)展[15]。1961年，日本開(kāi)始從事雙曲柄輸入式行星傳動(dòng)裝置的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，這種傳動(dòng)具有剛性高、超負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。1983年，日本又開(kāi)始進(jìn)行高剛性、高精度、低振動(dòng)的機(jī)器人用傳動(dòng)裝置（RV傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）的研究[16-17]。20世紀(jì)70年代，聯(lián)邦德國(guó)Chrisholm-Moore制造公司生產(chǎn)的兩種起重用卷?yè)P(yáng)機(jī)也采用了雙曲柄輸入式少齒差行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。1986年，法國(guó)專利局也公布了與RV傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類似的擺線齒形、漸開(kāi)線齒形兩種行星減速器專利[6，12]。 我國(guó)太原理工大學(xué)的朱景梓教授所提出的雙曲柄輸入式少齒差減速器，其理論分析和實(shí)驗(yàn)研究工作在1985年即已完成，并于同年在太原工學(xué)院機(jī)械廠試制出**臺(tái)樣機(jī)。1983年，天津卷?yè)P(yáng)機(jī)廠成功把輸入功率為7.5kW的雙曲柄輸入式二齒差減速器應(yīng)用于該廠生產(chǎn)的一噸快速卷?yè)P(yáng)機(jī)上。1990年，華東化工學(xué)院與天津職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院共同研制雙曲柄輸入式漸開(kāi)線行星減速器，并應(yīng)用在北京人民機(jī)器廠生產(chǎn)的PZ4-880型雙開(kāi)四色膠印機(jī)上[6，12]。 實(shí)踐證明，與工況相同的其他機(jī)械傳動(dòng)形式相比較，漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）加工方便、制造成本較低。漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)的特點(diǎn)是用普通的漸開(kāi)線齒輪刀具和齒輪機(jī)床就可以加工齒輪，不需要特殊的刀具與專用設(shè)備，材料也可采用普通齒輪材料。 （2）傳動(dòng)比范圍大，單級(jí)傳動(dòng)比為10～1000以上。 （3）結(jié)構(gòu)形式多，應(yīng)用范圍廣。由于其輸入軸與輸出軸可以在同一軸線上，也可以不在同一軸線上，所以能適應(yīng)各種機(jī)械的需要。 （4）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。由于采用內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)，所以結(jié)構(gòu)緊湊。當(dāng)傳動(dòng)比相等時(shí)，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少1/3～2/3。 （5）效率高。當(dāng)傳動(dòng)比為10～200時(shí)，效率為80%～94%，效率隨著傳動(dòng)比的增加而降低。 （6）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、承載能力大。由于是內(nèi)嚙合傳動(dòng)，兩嚙合輪齒一為凹齒、一為凸齒，兩者的曲率中心在同一方向，曲率半徑又接近，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高；又因采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動(dòng)時(shí)，不是一對(duì)輪齒嚙合，而是3～5對(duì)輪齒同時(shí)接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小，并且在相同的模數(shù)情況下，其傳遞力矩比普通圓柱齒輪減速裝置大。 由于歷史原因，雙曲柄輸入式少齒差傳動(dòng)一直沒(méi)有得到應(yīng)用發(fā)展，直到近二十年才逐漸為人們所重視。1985年，冶金工業(yè)部重慶鋼鐵設(shè)計(jì)院李宗源高級(jí)工程師提出了平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動(dòng)——三環(huán)減速器，該裝置繼承了雙曲柄輸入式少齒差傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，但是，按這種原理設(shè)計(jì)出來(lái)的減速器具有如下的缺點(diǎn)： （1）不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于三環(huán)減速器本身傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由三塊大的環(huán)板組成，其運(yùn)動(dòng)慣量很大，在高速運(yùn)行的時(shí)候，其不穩(wěn)定性會(huì)凸現(xiàn)出來(lái)，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲會(huì)隨著速度的加快而上升。同時(shí)高速運(yùn)行情況下，會(huì)對(duì)軸承和軸產(chǎn)生很大的剪切力，縮短使用壽命。 （2）加工成本高，F(xiàn)在三環(huán)減速器需要比較精密的加工設(shè)備，才能達(dá)到其加工和裝配精度的要求，同時(shí)加工周期也需要很長(zhǎng)的時(shí)間。 （3）重量大。由于三環(huán)減速器必須有三個(gè)互相平行的軸，其空間要求比較大，材料浪費(fèi)比較嚴(yán)重。 1.2.3 RV傳動(dòng)裝置研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)80年代中期，日本出現(xiàn)了在雙曲柄輸入式少齒差行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上完善起來(lái)的RV傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由日本帝人株式會(huì)社成功研制出應(yīng)用于機(jī)器人的擺線針輪RV減速器。自1986年投放市場(chǎng)以來(lái)，其獨(dú)特的優(yōu)越性能引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注，系列產(chǎn)品也得到用戶的青睞。同年，日本專利局公開(kāi)了日本住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社研制的應(yīng)用在油壓機(jī)上的RV減速器專利[18]。 1986年，法國(guó)專利局也公布了兩種與RV傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類似的擺線齒形、漸開(kāi)線齒形行星減速器專利。綜上所述，在雙曲柄輸入式少齒差行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的RV系列減速器具有許多獨(dú)特的性能，適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展的要求，是少齒差行星傳動(dòng)的一個(gè)新的發(fā)展方向。 RV傳動(dòng)與其他少齒差傳動(dòng)相比較，其優(yōu)點(diǎn)為剛度大、彈性回差小、抗沖擊能力強(qiáng)，具有突出的優(yōu)勢(shì)。此外，RV減速器是機(jī)器人用減速器中剛性*高的低振動(dòng)減速器，對(duì)提高傳動(dòng)的精度和動(dòng)態(tài)特性非常有利，因此在航空航天領(lǐng)域、高精度機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)中，RV減速器已成為諧波減速器的換代產(chǎn)品。目前，RV技術(shù)主要用于航空航天和高端機(jī)器人領(lǐng)域，以日本公司為主基本壟斷商業(yè)市場(chǎng)。主要生產(chǎn)商有日本帝人株式會(huì)社、三菱集團(tuán)和住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社等，世界年銷量超過(guò)五十萬(wàn)臺(tái)，占據(jù)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)市場(chǎng)的60%以上。圖1-4為日本帝人制造的RV系列減速器外形圖。 圖1-4 日本帝人制造的RV系列減速器外形圖 日本生產(chǎn)的RV減速器，均采用一級(jí)漸開(kāi)線齒輪和一級(jí)擺線針輪傳動(dòng)，為了得到小回差和使載荷均勻分布，要求很高的制造精度，所以售價(jià)也比較高。 機(jī)器人用RV減速器采用一級(jí)漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)和一級(jí)少齒差內(nèi)嚙合變厚齒輪傳動(dòng)，是哈爾濱工業(yè)大學(xué)李瑰賢教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在國(guó)家863項(xiàng)目的資助下，針對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)等精密傳動(dòng)的需要而開(kāi)發(fā)的一種新型的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的傳動(dòng)裝置[19]。該團(tuán)隊(duì)首次成功地將變厚齒輪應(yīng)用于減速裝置中，用變厚齒輪來(lái)代替RV傳動(dòng)中的擺線針輪，使該減速裝置具有體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大、剛度大、運(yùn)動(dòng)精度高以及傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，為RV減速器的國(guó)

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