1. 谐波齿轮传动的组成、工作原理和特点三个基本构件:(1)谐波发生器(简称波发生器)(2)柔性齿轮(简称柔轮)(3)刚性齿轮(简称刚轮)工作原理: 谐波齿轮传动的运动转换, 是依靠挠性构件的弹性变形来实现的,这种运动转换原理称为变形原理特点:传动特点:(1) 结构简单,体积小,重量轻;(2) 传动比范围大(3) 同时啮合齿数多(4) 运动精度高5) 承载能力大6) 传动效率高7) 齿侧间隙可以调整8) 运动平稳,无冲击,噪声小9) 同轴性好10) 可实现向密闭空间传递运动及动力11) 可实现高增速运动12) 方便的实现差速传动2. 谐波齿轮传动的分类方法和类型1)按啮合类型可分为1)径向啮合式谐波齿轮传动2)端面啮合式谐波齿轮传动(2) 按变形波数可分为1)单波( U=1 )传动刚轮与柔轮的齿数之差为1,在国内外均研究得较少单波传动不仅具有谐波齿轮传动所具有的一切优点,而且在传动比和模数相同的情况下,其径向尺寸分别比双波和三波传动小一倍到两倍2)双波( U=2 )传动其齿差为2由于变形时柔轮的表面应力较小,结构比较简单,且易于获得大的传动比,因而是目前最常用的一种3)三波( U=3 )传动。
其齿数差为3这种传动的元件虽然对中性好,偏心误差较小,但是在相同的传动比和模数的情况下,径向尺寸比上两种传动都大;采用凸轮式波发生器时, 波发生器凸轮廓线的加工复杂; 同时由于柔轮中的应力较大(约比双波传动大两倍) 和波发生器转一圈时, 柔轮反复弯曲的次数增加, 因而对柔轮的疲劳寿命提出了较高的要求故一般情况下,这种传动应用较少3) 按波发生器与柔轮相互作用原理的不同可分为1)依靠波发生器与柔轮之间的机械连系以产生相互作用的传动例如,机械波发生器(常用的有触头型、双圆盘型和采用柔性轴承的凸轮型波发生器等),液压波发生器和气动波发生器等, 均籍机械力使柔轮产生移动的可控弹性变形波以实现啮合运动的传递;2)依靠波发生器与柔轮之间的电磁耦合以产生相互作用的传动这时,柔轮的变形力是由均匀配置在柔轮圆周上的线圈连续被激励而形成的旋转磁场产生的,这就是通常所谓具有电磁波发生器的谐波齿轮传动3. 谐波齿轮传动的三种基本工作情况下的机构简图和传动比计算由于谐波减速器的固定部位和输入输出部件的不同,减速器的传动比有如下三种情况: a)刚轮固定、 b)柔轮固定、 c)波发生器固定简图分别如下:其中 1 为柔轮,2 为刚性轮,H为波发生器。
设他们的角速度分别为 ω1、 ω2、 ωH. 计算传动比:以 Z1=120、Z2=122,为例a)刚轮固定,此时 ω2=0,(1)当波发生器为主动,柔轮为从动时候,传动比为 i2H1= = -602)当柔轮为主动,波发生器为从动时候,传动比为 i21H= = -1/60 b)柔轮固定 , 此时ω1=0 (1)当波发生器为主动,刚轮为从动时候,传动比为 i1H2= = 61 2)当刚轮为主动,波发生器为从动时候,传动比为 i12H=1/ i1H2= 1/61c)波发生器固定,此时 ωH=0 (1)当柔轮为主动,刚轮为从动时候,传动比为 iH12= =U=Z2/Z1=122/120=61/60=1.017 2)当刚轮为主动,柔轮为从动时候,传动比为 iH12=1/ iH12= 60/61=0.98364. 谐波齿轮传动啮合干涉的三种类型,任选一种简单阐述不发生该类干涉的条件啮出(或啮入) 瞬时不发生齿顶干涉的条件是:刚轮齿工作侧的齿顶坐标所对应之转角应大于柔轮齿工作侧之齿顶坐标对应之转角5. 谐波齿轮传动的失效形式和设计准则失效形式: 1. 柔轮的疲劳断裂; 2. 齿面磨损; 3. 轮齿或波发生器产生滑移;4. 齿面塑性流动; 5. 波发生器轴承的损坏。
设计准则: 针对上述几种工作情况和失效形式,应分别确立其失效准则 对前两 种齿面失效形式, 通常采用控制齿面比压的方法;而防止滑移的方法, 则主要是 从传动几何学角度, 采用合理选择啮合参数, 及合理选择波发生器结构等措施来 解决因此,谐波齿轮传动的设计计算准则为: 1. 轮齿工作表面比压计算; 2. 柔轮体的疲劳强度计算; 3. 波发生器轴承的工作寿命计算6. 螺旋传动的分类方法和类型按相对运动关系,螺旋传动常用的运动形式有以下三种: a. 螺杆原位转动,螺母移动,多用于机床进给机构; b. 螺母原位转动,螺杆移动,用于升降装置; c. 螺母固定,螺杆转动和移动,多用于螺旋压力机构 按其用途,还可分为传动螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型 按螺旋副摩擦的性质不同,可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动7. 滚珠丝杠副的结构和基本工作原理结构:滚珠螺旋传动是在丝杠与螺母旋合螺旋槽之间放置适量滚珠作为中间传动 体,借助滚珠返回通道,构成滚珠可在闭合回路中反复循环运动的螺旋传动基本工作原理: 当丝杠或螺母转动时, 滚珠被推动在闭合回路中形成滚珠链的反 复循环运动 这样,丝杠与螺母的相对运动借助于滚珠链的作用,把滑动接触变 成了滚动接触。
因此,滚珠螺旋传动相对于活动螺旋传动而言,其螺旋运动机理, 概括地说来,就是以滚动摩擦代替了滑动摩擦8. 滚珠丝杠副采用双螺母调整预紧装置来消除轴向间隙的原理,较常用的调整方式并简述其中一种有哪些调整方法: 按结构特点和工作性能不同, 常用的预紧形式可分为双螺母齿 差式、双螺母螺纹式、双螺母垫片式和单螺母变位导程自预紧式四种 简述一种:双螺母螺纹式 双螺母螺纹式 ( 又称双螺母背帽式,调隙的螺母外端带有凸缘,螺母切制有普通 联接螺纹的一端伸出套筒外, 以两个普通回螺母锁紧, 并以平键限制两个滚珠螺 母的相对转动 当拧紧困螺母时, 即可达到预紧调整铀向间隙的目的螺纹式调 隙只是变位移,而相位不变,其特点是结构简单,可随时调整,且较方便但顶 紧力必须由用户自调,较难控制,准确性和可靠性均较差,且易于松动,轴向尺 寸长螺纹式调隙结构仅适用于对刚度要求不严格,只需一般稍除间陈的场合, 或需要随时调节预紫力大小的场合为了减小径向尺寸, 这种结构可以做成不带 衬套的,而将滚珠螺母直接装入钢制螺母座中9、在滚珠丝杠传动中,正传动和逆传动的定义,逆传动产生的原因,防止逆传动的方法?答: 所谓丝杠传动就是由丝杠副联接相邻构件而组成的传动机构。
在机械传动中,丝杠副是较常用的机构之一滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间放入适当的滚珠,使丝杠与螺母由滑动摩擦变为滚动摩擦的丝杠传动滚珠丝杠的正传动是指在动力源的驱动下,部件随滚珠螺母的转动而不断向上的移动; 而逆传动则是当动力源断电不驱动时,部件的反向移动 滚珠丝杠副用于传动垂直移动的部件时, 必须防止当正传动中断后, 因部件自重而产生的逆传动防止滚珠丝杠副产生逆传动的方法有以下几种:① 采用本身不能逆传动的电、液脉冲马达、步进电机等驱动元件;② 采用自锁装置,比如使用自锁滚珠丝杠机构、用单向离合器防止逆传动等方法;③ 采用电磁或液压制动器当电动机断电不驱动时,制动器立即工作,即提供制动力矩将丝杠刹住10、 滚柱式超越离合器的工作原理答:滚柱式超越离合器由外圈1、滚柱 2、弹簧 3、内圈 4 和顶销等组成一般内圈 4 为主动件, 外圈 1 为从动件 当内圈 4 顺时针转动时, 滚柱 2 分别在弹簧3 的弹力以及滚柱2 和外圈 1 的摩擦力作用下, 进入窄槽部位被楔紧而带动外圈1 转动,离合器接合;当内圈4 逆时针转动时,滚柱2 与外圈 1 及内圈 4 之间的摩擦力,使滚柱 2 通过顶销压缩弹簧3 而退入宽槽部位, 外圈 1 则不动,离合器分离。
如外圈 1 由另一系统带动与内圈4 同向转动 , 当外圈 1 转速低于内圈 4 时,离合器即自动接合;若外圈1 转速高于内圈 4,离合器则自动分离滚柱式超越离合器的滚柱数目较少, 元件接触应力大, 故承载能力低 滚柱能在滚道内自由滚转,与内、外圈接触点经常变化,磨损比较均匀,但内圈制造工艺较复杂,安装精度要求较高11. 摆线针轮行星传动的结构组成、传动原理和特点摆线针轮行星传动主要有四部分组成(1)转臂 H (2)摆线轮行星轮 g (3)针轮(4)输出机构传动原理摆线针轮的传动原理与少齿差行星传动一样,都是利用行星轮系而得到减速的在传动过程中,是通过主动轴上相差180的双偏心套,将主动轴的运动传递给两只也是相差 180的摆线行星轮由于固定在机壳上的针齿的作用,使摆线行星轮产生与主动轴转向相反的减速自转运动,再通过w机构的从动轴输出特点(1)结构紧凑、体积小、重量轻(2)传动比大(3)运转平稳、无噪声(4)传动效率高(5)使用寿命长(6)要求有较高的加工和安装精度,主要零件要求选用优质材料12 、摆线针轮行星传动连续啮合传动的条件在摆线针轮行星传动中,是用整条的短幅外摆线的等距曲线来作摆线轮的齿廓的,为了连续地啮合,摆线轮的齿数zg 必须为整数。
因此,在摆线轮上的短幅外摆线的条数也必须是整数 为了保证两轮轮齿啮合的连续性,则针轮与摆线轮的齿数差必须等于1 13. 摆线针轮传动的失效形式和设计准则主要失效形式: 摆线轮齿与针齿工作表面发生疲劳点蚀与胶合及针齿销折断,在大功率或制造误差较大时,这种破坏往往是主要形式W机构的柱销弯曲强度不够,柱销折断,或柱销套或主销孔工作表面的点蚀,胶合或柱销的折断 尤其在重载、间断工作情况下, W机构的柱销可能是薄弱环节,减速器的承载能力将受W机构的限制转臂轴承的疲劳破坏 尤其在满载、 连续工作的条件下, 减速器的承载能力和使用寿命往往受转臂滚动轴承寿命的限制设计准则:为防止齿面发生疲劳点蚀和胶合破坏,要进行摆线轮和针齿啮合齿面的接触强度计算 为防止针齿销折断, 要进行针齿销的弯曲强度计算转臂轴承是摆线针轮行星传动中的一个薄弱环节,所以要进行转臂轴承的寿命校核14. 转臂轴承是摆线针轮行星传动的薄弱环节之一的原因1) 作用在摆线轮上的力完全由转臂轴承承受,而转臂轴承又装在主动轴上,转速很高,即轴承处于高速重载下工作 所以摆线针轮行星减速器所能传递的功率往往受到转臂轴承工作能力的限制2) 由于整个摆线针轮行星传动的结构紧凑,转臂轴承的尺寸常受到限制, 故通常是把轴承的外圈去掉, 使轴承的滚动体直接放入摆线轮内孔中,以便使轴承其他部分的尺寸增大,而增加轴承的额定动载荷。
3) RV摆线针轮行星传动的简图,传动原理和特点15.RV 摆线针轮行星传动简图:传动原理简述如下 : 执行电机的旋转运动1 由中心轮 a1传递给 n 个行星轮 g1 ; 且进行第一级减速行星轮 g1的旋转运动g1传给转臂 ( 曲轴) H, 致使线轮 g2 产生偏心运动当针轮 b2固定( 与机架连成一体 ) 时, 摆线轮 g2一边随转臂 H 产生公转 , 一边绕着轴 Og2产生自转 通过支承圆盘上的轴承 , 将摆线轮 g2的角速度g2 传递给输出轴 V, 且有: V=g2; 即使输出圆盘 W与摆线轮 g2 组成为传动比之等于 1 的双曲柄式输出机构特点:( 1) 传动比范围大通过改变第一级减速装置中齿轮的齿数 Za1 和 Zg1, 可以方便地获得范围较大的传动比 ; 其常用的传动比范围为 i= 57 ~1922) 可以提高输入转速n1 因为转速 n1 经过第一级减速后 , 使得转臂 H 轴承的转速 nH 不会变得太高 , 从而有利于提高机构的使用寿命3) 能减小 RV减速器的惯性由于转臂 H 的转速 nH 较低 , 故可使第二级摆线针轮传动部分的惯性减小4) 传动轴的扭转刚性大由于采用了圆盘支承装置 , 改善了转臂 H 的支承情况 , 从而使得其传动轴的扭转刚性增大。
5) 承载能力大由于采用了 n 个均匀分布的行星轮g 1 和转臂 ( 曲轴) H 可以进行功率分流 , 而且采用了具有圆盘支承装置的输出机构, 故其承载能力大 6) 传动效率高因为除了针轮的。