【正文】 統(tǒng)質(zhì)量和體積所需研究的課題。對(duì)于齒輪傳動(dòng)而言，要提高傳動(dòng)系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能，應(yīng)采用高精度、硬齒面的加工技術(shù)，如采用熱處理后的磨削加工，以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的承載能力，降低振動(dòng)和噪聲。這類加工技術(shù)的特點(diǎn)是少切削或無(wú)切削，因而節(jié)省材料、減少工時(shí)、節(jié)約能源，從而降低制造成本。近 20 余年機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的軌跡印證了這一點(diǎn)，機(jī)構(gòu)學(xué)已經(jīng)由研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的理論和方法，發(fā)展成為 一門研究機(jī)構(gòu)功能、原理、類型、設(shè)計(jì)方法、機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)和特性、控制方法以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用學(xué)科。機(jī)構(gòu)分析著重機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性研究，揭示機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)規(guī)律及其相互聯(lián)系，以便了解已有機(jī)械系統(tǒng)的性能并予以改進(jìn)，還可以為機(jī)構(gòu)綜合提供理論依據(jù)；機(jī)構(gòu)綜合主要研究構(gòu)思、創(chuàng)新、發(fā)明新機(jī)構(gòu)的理論與方法 [13]。機(jī)器人機(jī)械學(xué)的主要研究領(lǐng)域有：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)；機(jī)器人新機(jī)型、新機(jī)構(gòu)、新結(jié)構(gòu)；微型機(jī)器人；機(jī)器人 CAD、仿真以及機(jī)器人圖形學(xué) [3]。 1964 年在機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)學(xué)方面首次將數(shù)學(xué)中的圖論引入機(jī)構(gòu)學(xué)，解決了機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成長(zhǎng)期借助于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和文字的描述，而與數(shù)學(xué)無(wú)緣的問(wèn)題。眾多文獻(xiàn)論及運(yùn)動(dòng)分析方程的降維問(wèn)題，在如何利用同一性條件減少方程變量數(shù)目、簡(jiǎn)化求解方面取得進(jìn)展。已經(jīng)證明，對(duì)于完成位置分析的機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)力的平衡條件可以轉(zhuǎn)化為一組線性方程的求解問(wèn)題，擺動(dòng)力與擺動(dòng)力矩完全平衡的一般理論在近幾年也有突破，但是實(shí)際應(yīng)用效果有待驗(yàn)證。 20 世紀(jì) 90 年代后并聯(lián)機(jī)構(gòu)成為機(jī)構(gòu)學(xué)的熱點(diǎn)之一，在理論方面重點(diǎn)研究各類并聯(lián)機(jī)構(gòu)如欠秩機(jī)構(gòu)、串并聯(lián)機(jī)構(gòu)、蛇形機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)理論，運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系等。醫(yī)用微機(jī)器人的進(jìn)展也很快，它們的任務(wù)是在血管內(nèi)或胃腸道內(nèi)檢查、診斷和最小損傷治療。在正交平面機(jī)構(gòu)方面，正交平面機(jī)構(gòu)的構(gòu)件都位于同一平面，但能產(chǎn)生不在同一平面的運(yùn)動(dòng)，它的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊。在冗余度機(jī)構(gòu)方面，冗余度機(jī)構(gòu)或者超冗余度機(jī)構(gòu)在機(jī)器人學(xué)中有廣泛的用途，目前有人在如何通過(guò)局部?jī)?yōu)化或全局優(yōu)化解決冗余ee 9 度運(yùn)動(dòng)逆解問(wèn)題、冗余度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、由于偽逆控制導(dǎo)致非保守解以及非保守解漂移的幾何性態(tài)問(wèn)題等方面取得進(jìn)展 [1,36,13, 5256]。如數(shù)字凸輪，就是機(jī)構(gòu)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合。在機(jī)構(gòu)性能試驗(yàn)、測(cè)試方法及裝置上注重機(jī)構(gòu)學(xué)理論研究與試驗(yàn)研究相結(jié)合，促進(jìn)理論課題與改進(jìn)產(chǎn)品性能的結(jié)合 [1 ,13]。此外，高速分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和各種組合機(jī)構(gòu)（凸輪 — 連桿、齒輪 — 連桿、齒輪 — 凸輪）的設(shè)計(jì)方法均取得了一些高水平的研究成果。我國(guó)幾乎與國(guó)外同時(shí)發(fā)表了一般 6— 6 型平臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)輸入輸出位移方程為 20次形式的結(jié)論， 1997 年我國(guó)第一臺(tái)大型鏜銑類虛擬軸機(jī)床的原型樣機(jī)問(wèn)世。在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)方面的工作進(jìn)展也較為緩慢。新穎機(jī)構(gòu)的發(fā)明創(chuàng)新不多，原始創(chuàng)新 成果較少 [1]。減速器和齒輪的設(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)家的工業(yè)水平 [21]。 ee 12 自 20 世紀(jì) 60年代以來(lái)，我國(guó)先后制訂了《 JB113070圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器標(biāo)準(zhǔn)，除主機(jī)廠自制配套使用外，還形成了一批減速器生產(chǎn)廠家。部分減速器采用硬齒面后，體積和重量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動(dòng)效率有了大幅度的提高，對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到明顯的作用。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。擺線齒輪雖然有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但主要用于功率較小的應(yīng)用場(chǎng)合。目前有柱銷式零齒 差十字滑塊、浮動(dòng)盤等多種形式。 國(guó)內(nèi)三環(huán)傳動(dòng)減速器的研 究現(xiàn)狀 三環(huán)傳動(dòng)是一種新型的傳動(dòng)型式，三環(huán)減速器就是根據(jù)這種傳動(dòng)原理制成的減速器，它由三片相同的內(nèi)齒環(huán)板帶動(dòng)一個(gè)外齒齒輪輸出，故稱為三環(huán)減速器，屬平行軸 —?jiǎng)虞S齒輪傳動(dòng)減速器，齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)屬于動(dòng)軸輪系，具有少齒差行星傳動(dòng)特征，輸出與輸入軸間平行配置，又有平行軸圓柱齒輪減速器的特征。 ee 15 （ 3）在考慮內(nèi)嚙合齒輪副內(nèi)外齒廓理論間隙、制造誤差及輪齒彈性變形的基礎(chǔ)上，建立了三環(huán)減速器實(shí)際接觸齒對(duì)數(shù)及各齒間載荷分配的理論分析模型，計(jì)算出在額定載荷工作情況下的實(shí)際接觸齒對(duì)數(shù)及各齒上的載荷分配，并利用應(yīng)變測(cè)試方法進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了理論分析計(jì)算的結(jié)果，為三環(huán)減速器承載能力的估算、齒輪幾何參數(shù)的確定及 主要零部件的強(qiáng)度分析計(jì)算提供了理論依據(jù) [25]。由表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45 鋼（ 調(diào)質(zhì)）硬度為 240 HBS，二者材料硬度差為 40 HBS。 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 ?? ?? ffVA KKKKK ??? = （ 2）根據(jù)縱向重合度 ??? ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 1028 查得螺旋角影響系數(shù) ?Y? （ 3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。 設(shè)計(jì)計(jì)算 mmmmmmm n * 33 23 224 24 )14( c o s10 ??????????? ? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn 大于由齒面齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)，取 ?mn 2，已可滿足彎曲強(qiáng)度。84,50 1212 mmmm ld ?? 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求 ,12 軸段右端需制出一軸肩 ,故取 23 段的直徑 mmd 6232 ?? 。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離ee 27 l=30mm，故取 mml ?? 低速軸的相關(guān)參數(shù)： 表 41 功率 p3 轉(zhuǎn)速 n3 min/ r 轉(zhuǎn)矩 T3 mN? 12 段軸長(zhǎng) l21? 84mm 12 段直徑 d21? 50mm 23 段軸長(zhǎng) l32? 23 段直徑 d32? 62mm 34 段軸長(zhǎng) l43? 34 段直徑 d43? 65mm 45 段軸長(zhǎng) l54? 85mm 45 段直徑 d54? 70mm 56 段軸長(zhǎng) l65? 56 段直徑 d65? 82mm 67 段軸長(zhǎng) l76? 67 段直徑 d76? 65mm （ 3）軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。軸環(huán)寬度 hb ? ，取mml 1243 ?? 。已知齒輪輪轂的寬度為 95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 mml 9032 ?? 。軸環(huán)寬度 hb ? ，取 mml ?? 。 。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ ,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（ 1012）得 ee 22 ? ?? ? M P aM P aSFM P aM P aSFFEFNFEFNKK 222111??????????? （ 9）計(jì)算大、小齒輪的 ? ??FYY SaFa 并加以比較。?Kv 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 104 查得 KH? 的值與齒輪的相同，故 。 （ 4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 2絞車為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（ GB 1009588）。由于三環(huán)傳動(dòng)是一種特殊形式的漸開線行星傳動(dòng)，有三個(gè)行星輪 （外齒輪）同時(shí)與一個(gè)內(nèi)齒輪嚙合，因此，為了能夠滿足裝配要求，必須對(duì)內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)的選擇加以一定的限制，否則，將出現(xiàn)不能裝配或者即使能夠 裝配，但由于加工誤差的存在，會(huì)成為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)激勵(lì)，惡化系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。在擺線針輪減速器中，為了減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，采取了在擺線輪與雙偏心套之間裝了兩個(gè)轉(zhuǎn)臂軸承；在針齒銷上裝上可轉(zhuǎn)動(dòng)的針齒套；在柱銷上裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的柱銷套等結(jié)構(gòu)。早在 1949 年，蘇聯(lián)學(xué)者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。圓弧齒輪傳動(dòng)具有承載能力高、磨損小、效率高、圓弧齒輪沒(méi)有根切現(xiàn)象，小齒輪齒數(shù)可以做得很少，圓弧齒輪是 點(diǎn)接觸，克服了漸開線齒形的缺點(diǎn)，因此在我國(guó)除漸開線齒形外使用較多的一種齒形。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。通過(guò)不斷引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)以及科研攻關(guān)，開始掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。 當(dāng)前齒輪減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題 。發(fā)表的論文所提出的理論難以得到精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)和令人信服的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有力支持，更多的驗(yàn)證手段僅是依賴仿真。我國(guó)在該領(lǐng)域的多個(gè)方面與國(guó)際先進(jìn)水平比較還存在差距，特別是在應(yīng)用層面上有較大差距。工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)軟件包和機(jī)器人應(yīng)用工程取得了一些可喜的成績(jī)。空間 7R 機(jī)構(gòu)位移方程式的ee 10 完美形式也是我國(guó)學(xué)者提出的。使原來(lái)不可能 求解的機(jī)構(gòu)變?yōu)榭赡?，?shù)學(xué)也成為機(jī)構(gòu)學(xué)理論不斷完善的基礎(chǔ)。用于信息處理和控制的計(jì)算機(jī)演化為機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。只有通過(guò)綜合才能設(shè)計(jì)出滿足要求的機(jī)構(gòu)。 1998 年變胞機(jī)構(gòu)的概念被提出后，已經(jīng)討論了變胞機(jī)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)模型、自由度、構(gòu)形變換以及相關(guān)的矩陣運(yùn)算。作為系統(tǒng)，已經(jīng)開發(fā)出微加工系統(tǒng)、微裝配系統(tǒng)。由于概念范圍的交叉，功能的拓展，材料和加工工藝的變化，目前機(jī)構(gòu)正向微型化、集成化、智能化、高精度型發(fā)展，在傳統(tǒng)以及某些新領(lǐng)域得到應(yīng)用。有人進(jìn)而探討處理運(yùn)動(dòng)尺度綜合問(wèn)題的統(tǒng)一理論，在方法上則注重解析法與優(yōu)化法結(jié)合。與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)明顯區(qū)別是機(jī)器人手與手臂有意識(shí)地采用串聯(lián)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)或混合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。研究的層次則貫通機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合和優(yōu)選、尺度型優(yōu)選、尺度綜合方案優(yōu)選、慣性參數(shù)優(yōu)選以及新型構(gòu)件和新型運(yùn)動(dòng)副等 [13,]。它研究如何使機(jī)器具有部分人體動(dòng)作功能、感知和思維能力。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，發(fā)明、創(chuàng)新、改革和應(yīng)用機(jī)構(gòu)是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，當(dāng)然這是一個(gè)不斷進(jìn)行綜合、分析與決策的過(guò)程。科學(xué)是ee 5 人類認(rèn)識(shí)自然界規(guī)律的總結(jié)，只有新舊、早晚之分，不可以朝陽(yáng)、夕陽(yáng)或高低謂之。國(guó)際上共軛齒面的數(shù)控修形和多自由度數(shù)控加工已逐漸成熟，但我國(guó)尚處于起步階段，有大量的研究工作要做。 （ 6）傳動(dòng)裝置制造技術(shù)的研究。已用于傳動(dòng)零件的表面工程技術(shù)有：擠壓、軋制、噴丸等機(jī)械強(qiáng)化技術(shù)，電鍍、氣相沉積等表面涂層技術(shù)，堆焊、熱噴涂等表面缺陷修復(fù)和表面性能增強(qiáng)技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)小型輕量化，有必要探索傳動(dòng)裝置的新型式、新種類，從傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行創(chuàng)新，創(chuàng)造體積小、重量輕、承載能力大的新型傳動(dòng)。 本課題研究領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)、外機(jī)械傳動(dòng)科學(xué)與技術(shù)的研究現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了較長(zhǎng)的時(shí)期，在世界范圍內(nèi)已達(dá)到較高水平。 在擺線針輪傳動(dòng)中，需要制造精度要求較高的輸出機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且輸入、輸出軸只能布置成懸臂式結(jié)構(gòu)，支承剛性較差；轉(zhuǎn)臂軸承的徑向和軸向尺寸均受到嚴(yán)格的限制，成為該類傳動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)，使嚙合副的承載能力不能充分發(fā)揮 [12]。由于原動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的單一性、簡(jiǎn)單性與工作機(jī)運(yùn)動(dòng)的多樣性、復(fù)雜性之間的矛盾，需用傳動(dòng)機(jī)將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力如速度、力或力矩的大小和方向等進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳遞給工作機(jī)，以適應(yīng)工作機(jī)的需要。 減速器總裝 ............................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 其他零部件建模 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 慣性力的自平衡結(jié)構(gòu) ................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3 連桿凸輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 凸輪理論廓線的性質(zhì) ................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理分析 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是熟悉連桿凸輪器的工作原理，分析該減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；推導(dǎo)實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比、連續(xù)傳動(dòng)的條件和凸輪廓線的數(shù)學(xué)方程；對(duì)連桿凸輪減速器進(jìn)行簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成對(duì)給定參數(shù)下的減速器部分零部件建模及三維裝配工作，并進(jìn)行仿真。 機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 機(jī)構(gòu)中主從動(dòng)構(gòu)件的力矩關(guān) 系式 .......... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 連桿推桿（帶滾子的環(huán)板） .............. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 連桿凸輪減速器和傳統(tǒng)的擺線針輪行星傳動(dòng)相比的優(yōu)點(diǎn) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 連板裝配 .............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致 謝： ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。機(jī)械傳動(dòng)的 類型也有多種，如各種齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)等。但遺憾的是，它仍然保留著通用漸開線少齒差減速器的一些本質(zhì)上的缺點(diǎn)。世界發(fā)達(dá)國(guó)家如歐美和日本等國(guó)盡管在上述領(lǐng)域已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)的水平，但仍在不斷深入的研究。梯度材料、陶瓷材料、高分子聚合材料、納米材料及智能材料等由于其獨(dú)特的性能特點(diǎn)，將對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的性能甚至功能都會(huì)產(chǎn)生重要影響。 （ 4）傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性及減振降噪的研究。但一般來(lái)說(shuō)，磨削加工的效率低，從而導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的高成本。 國(guó)內(nèi)、外機(jī)構(gòu)學(xué)的研究現(xiàn)狀