缜密传动考试作业

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研究生课程考核试卷

科目：缜密传动及系统教师：李朝阳姓名：学号：专业：机械工程类别：上课时间：

考

生成绩：卷面成绩平日成绩课程综合成绩

阅卷评语：

阅卷教师(签名)

重庆大学研究生院制

1.试列举3种常见的可用于缜密传动的啮合副齿廓类型，并分析其特点。

答：常见的3种用于缜密传动的啮合副齿廓类型有：渐开线齿廓、摆线齿廓和圆弧线齿廓。其特点为：

（1）、渐开线齿廓：渐开线齿廓能保证定传动比传动；渐开线齿廓之间的正压力方向不变；渐开线齿廓传动具有可分性，一对渐开线齿轮传动，即使两齿轮的实际中心距与设计中心距有偏差，也不会影响其传动比。这一特性称为渐开线齿轮传动的可分性。

（2）、圆弧线齿廓：综合曲率半径比渐开线齿轮传动大好多，其接触强度比渐开线齿轮传动约高0.5～1.5倍；两轮齿沿啮合线方向的滚动速度很大，齿面间易于形成油膜，传动效率较高，一般可达0.99～0.995；圆弧齿轮沿齿高方向磨损均匀,且简单跑合；圆弧齿轮无根切现象，故最小齿数可以少。但圆弧齿轮对中心距、切齿深度和螺旋角的误差敏感性很大，这三项误差对承载能力影响较大，故圆弧齿轮对制造和安装精度要求较高。

（3）、摆线齿廓：传动时一对齿廓中凹的内摆线与凸的外摆线啮合，因而接触应力小，磨损均匀；齿廓的重合度较大，有利于弯曲强度的改善；无根切现象，最少齿数不受限制，故结构紧凑，也可得到较大的传动比；对啮合齿轮的中心距要求较高，若不能保证轮齿正确啮合，会影响定传动比传动；这种传动的啮合线是圆弧的一部分，啮合角是变化的，故轮齿承受的是交变作用力，影响传动平稳性；摆线齿轮的制造精度要求较高。

2.缜密减速器中常见的输出机构形式有那些，各有什么优缺点。

答：缜密减速器中常见的输出机构形式有：平行四边形机构、万向联轴式机构和销轴式机构。其优缺点为：

（1）、平行四边形输出机构：允许有一定数量的径向位移，又能等速比地传

动。

（2）、万向联轴式输出机构：万向联轴器式输出机构的平面视图如图1所示。万向联轴器式输出机构就是用万向联轴器将行星轮与输出构件V连接起来。万向联轴器式输出机构的轴向尺寸较大，且不能同时联接两个行星齿轮，因此在少齿差行星传动中很少采用。

图1、万向联轴式输出机构

（3）、销轴式输出机构：前两种机构或因其摩擦损失较大，或因其纵向尺寸较大等原因，因而很少采用。销轴式输出机构，由于其结构简单、制造便利，且能同时连接两个行星轮，故目前应用较广泛。图2所示是采用这种输出机构的摆线针轮行星减速器的结构示意图。

图2、销轴式输出机构

3.给出RV减速机的传动简图，简述其传动的原理和特点，并给出各种输出形式下传动比的计算方法。

答：RV减速器是由行星齿轮与行星摆线组成的两级大速比减速传动机构，其机构简图如图5所示。机构中第一级行星齿轮传动为RV传动的差动机构，而其次级K-H-V型摆线行星传动为其封闭机构。

1中心轮2行星轮3曲柄轴4摆线轮5针轮6输出盘（行星架）

图5、RV减速机结构简图

工作原理：是中心轮1作为输入，传给行星轮2，进行第一级减速。行星轮2与曲柄轴3固连，将行星轮2的旋转运动通过曲柄轴3传给摆线轮4，构成摆线行星传动的平行四边形输入，使摆线轮4产生偏心运动。同时摆线轮4与针轮5啮合产生绕其回转中心自转运动，此运动又通过曲柄轴3传递给输出盘6实现等速输出转动。由于输出盘6也作为第一级行星齿轮传动的行星架，因此输出盘6的运动也将通过曲柄轴3反馈给第一级差动机构形成运动封闭。RV传动具有以下特点：

(1)、传动比范围大：RV传动在摆线针轮行星传动的基础上，成功串联了一级行星传动，通过改变第一级减速装置中齿轮的齿数Z1和Z2，可以便利的获得范围较大的传动比；其常用的传动比范围为i=57~192。

(2)、传动刚度大：RV传动的其次级摆线针轮传动实现多齿啮合，大大提升了啮合刚度；机构的输出是采用两端支承的尽可能大的刚性圆盘输出结构，比一般摆线减速器的输出机构（悬臂梁结构）具有更大的刚性，且抗冲击性能也有很大提高。

(3)、传动精度高，回差小：只要设计合理，就能获得高的传动精度和小的回

差，并且运转平稳。

(4)、传动效率高：除了第一级的齿轮啮合外，其它各处基本实现全滚动啮合，摩擦损耗小，传动效率高。

(5)、承载能力强且结构紧凑：RV传动中，第一级用了多个（至少2个）行星轮，提高了承载能力，特别是其次级，摆线针轮为硬齿面多齿啮合，本身就有小体积传递大转矩的特点。而且在RV传动的结构设计中，使传动机构置于行星架的支承主轴承内，大大缩小了径向尺寸，减小了体积。但是，由于摆线轮、曲柄等均需专门的加工设备，而且制造和装配精度要，成本较高。

RV减速机输出型形式分为：孔输出、单向轴输出、双向轴输出。

对于传动简图5进行研究分析可知，RV行星传动是由两个简单的行星齿轮机构所组成的封闭式组合行星传动机构。则该机构的传动比可按如下关系式计算。

如图5所示，第一级行星传动比为

6i12?n1?n6z（1-1）??2n2?n6z1其次级摆线针轮行星传动比为

3i45?n4?n3zn（1-2）?1?4?5n5?n3n3z4由其传动原理可知，二级系杆转速等于一级传动的行星轮转速，即

n3?n2（1-3）由输出机构传动原理可知，行星架的转速等于摆线轮的自转转速，即n6?n4（1-4）由（1-1）至（1-4）可解得，RV传动的传动比计算公式为

i16?n3z2z5（1-5）?1?n6z1(z5?z4)式中，z1为输入轴太阳轮齿数，z2行星轮齿数，z4为摆线轮齿数，z5为针轮齿数。

由式(1-5)可以看出，RV传动的传动比不等于两级速比的乘积。又由式(1-2)和式(1-4)得

n6z5?z4（1-6）?n3z4

即行星轮自转方向与公转方向相反，且当公转一转时，才自转z3?z4转。z44.滚珠丝杠副选用的原则和方法是什么？

滚珠丝杠副是一种新型的螺旋传动元件，在机床工业、汽车工业、自动控制系统、航空工作、船舶工业和兵器工业等各个部门皆获得了日益广泛的应用。滚珠丝杠副具有高效率和高精度的特点，并具有高速特性和耐磨损性及运动可逆性等特性，是普通丝杠副不可能具备的，所以滚珠丝杠副已成为十分有效的、普遍适用的螺旋传动元件。

目前选用滚柱丝杠副的方法一般是依照滚珠丝杠副的额定静载荷C0a（其转速

n?10r/min）和额定动载荷Ca（其转速n?10r/min）及传动比的要求，来确定所需

要的滚珠丝杠副的公称直径d0和基本导程L0。从实际应用中得知，滚柱丝杠副的螺纹滚道，在一定的轴向载荷作用下，经历一定的应力循环后，就要产生疲乏点蚀现象。因此，当滚柱丝杠副较高转速（一般转速n?1000r/min）下工作时，应按其寿命选择其基本尺寸，并校核其载荷能力是否超过额定动载荷。当滚柱丝杠副在较低转速（一般转速n?30r/min）下工作时，应按其寿命和额定静载荷两种方法确定其基本尺寸，并选择其中较大的。当滚柱丝杠副在静载荷下工作时，则只需按额定静载荷选择其结构尺寸。

5、缜密传动中啮合副消隙机构有哪些，分别论述其优缺点。

答：消隙齿轮：理论上一对齿轮在啮合时应当无侧隙，但实际上为了补偿由于加工、安装误差及温度变化而引起的尺寸变化，以防止被卡死，在轮齿的非工作面必需留有一定的齿侧间隙，齿轮传动机构都有侧隙存在，侧隙用来防止由于误差和热变形而使轮齿卡住，并且给齿面间的润滑油膜留有空间。但侧隙同时又给机构在反转时带来空程，使机构不能确凿定位。为了减少或消除侧隙给机构带来的不利影响，需要采用消隙系统。常见的消隙机构有：

A、机械消隙：

1、可自动补偿式机械消隙，通过弹性原件自动补偿间隙。

弹簧消隙：该机构是利用弹簧连接在一起的两片齿轮同时啮合在配对齿轮上。其中一片齿轮与轴固定，另一片齿轮为空套在轴上的浮动齿轮片。当齿轮转动时，

啮合齿与工作齿面间的间隙，被弹簧拉紧的的另一片浮动齿轮轮齿所填满。这种结构被广泛应用在齿轮传动副的消隙上。一些缜密设备的转台就是通过这种结构进行消隙。

双导程蜗杆消隙：双导程蜗轮副中的蜗杆由两部分组成：蜗杆轴以及空套在其上的空心蜗杆，二者通过胀紧套连接为一体，调整间隙时，只要将胀紧套的螺钉松开（不用拆下），使蜗杆轴的右齿面及空心蜗杆的左齿面分别与蜗轮的左右齿面接触，从新拧紧胀紧套上的螺钉即可完成间隙的调整。

变齿厚蜗杆消隙：蜗杆左右齿面的导程及导程角不同，蜗杆沿轴向移动可以得到任意的侧隙。

2、不可补偿式机械消隙

斜齿轮隔垫消隙：这种方式原理上与弹簧消隙一致，只不过是通过在两片斜齿轮间加上隔垫而达到充满轮齿间空隙的效果，这种方法只适用于斜齿轮传动。

B、电控消隙：

差补消隙：通过测量得到机构的返程间隙，在控制程序中对反转进行差补来减少返程定位误差。这种方法简单，但由于每次返程的返程间隙并不完全一致，所以这种消隙精度不高。

双伺服电机消隙：原理是用一致的两台电机分别带动两套完全一致的减速机构，再由两减速机构的输出小齿轮带动主轴大齿轮传动。通过电气控制，使主轴大齿轮在启动和换向的过程中始终受到偏置力矩的作用-两个输出小齿轮分别紧贴大齿轮的两个相反的啮合面，使主轴大齿轮不能在齿轮间隙中来回摇摆，从而达到消除间隙，提高系统精度的目的。这种结构精度高，但实施起来比较繁杂、成本高。

6、试论述目前国内缜密减速器研究现状，分析制约国内缜密减速器产业化的主要原因。

答：国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有大量弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，

体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有大量不便。

概况起来，制约国内缜密减速器产业化的主要原因：

（1）、企业生产规模偏小，开发能力薄弱。我国减速机行业的特点是中小企业多，生产规模总体偏小，年产值在10亿元人民币以上的企业依旧偏少，而且还是近几