外文翻譯--采用表面微加工技術制造微型行星齒輪減速器

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翻譯部分 英文原文 a in in is so of is of To of of is is in is to 62:1 is an of in a a b c d n of of of of of he in to in it is to a of on a a an of 1]. is so to 2 et [2] to a or a to by be is to [3] to a 00, be of by 4] is in is of a of a [5]. to it is in by 5]in to a of of be at of of it to 7]et [7] an 2:1. of a 2,985,984:1 at of at is in It be to of of of in of An of to is to or of at as 1]. of is 000, is 1]). of is of a, b, c, d, of is An is a, by to d, is as an if in b, at at in in to b, c, d, is so a 3K 1]. he of of an 4]. is be by is of is a 5 is , 1]). in is is to c, a, c, is in to is to is so 2]. of is to a is to to is to of on at to of is is to is on of to so is to is of in he is as of of a 10:1 an of in be to of a of of or of be of of P (). , is of is a of ], 2, 29, 69, 2 62:1 2). et [7] a 12:1 is of of et [7] to be in an of an of is of of a is . of 162n, 7], 12n, as a of n. is in so of in a of is of 500 m2 in a he by an in an of of to is be 62:1 in be in be of is 7]. a a of to be of is to be by he r. ui to . K., A., “53- 60 (1991). 2. K., T., M., Y., “ 4., 3, 2861999). 3. H., K., N., N., “a 31702000). 4. “ (2000) 5. T. W., J. J., M. S., S., J. J., “, 999 (1999). 6. J. J., S. L., G. F., M. S., P. J., “by 178(1996). 7. M. S., S. S., S., G. F., “ of 4561998). . of . A of . of as a of of 中文翻譯 采用表面微加工技術制造微型行星齒輪減速器 摘要 這篇文章論述了一種結構緊湊、傳動比高的微型行星齒輪減速機構。這種機構 的加工方法采用桑迪亞國家實驗室研發(fā)的過度平面的多極微機電系統(tǒng)技術去除整體結構的冗余部分，而且這種設計原理已經得到承認。為了充分利用表面微加工技術，我們在設計加工這種行星減速齒輪時，需要使用安裝在芯片上的微電機。我們將計算這種齒輪預期的減速比，并把它與傳統(tǒng)的鏈傳動和齒輪傳動相比較。在這篇論文中演示的微行星輪占用較少的空間，消耗較少的材料，減速比卻有望達到 162： 1。這比以前的論文中設計的減速器的傳動比要高的多，簡直是一個神話。 關鍵字：微機電 行星齒輪 減速器 表面微加工 過度平面的多極微機電系統(tǒng) 的加工（簡稱為 ） 術語： 定） 轉） ? 介紹 在微機電系統(tǒng)中的齒輪結構通常希望用來在微小的體積內產生較大的扭矩。但是沒有較大重量的減速器，往往是很難達到這樣的目的。研究發(fā)現(xiàn)擁有微行星齒輪的減速機構能夠在狹小的空間內增加扭矩，這好像有點自相矛盾。這是因為微行星齒輪系統(tǒng)能在每單位體積內產生更大的傳動比。然而它的結構是如此的 復雜，以至于我們很少嘗試將齒輪系統(tǒng)微型化。 及他的小組成員曾經用類似的行星齒輪結構來驅動一個機器人，并使它在 直徑為一寸的鋼管里前后移動。他們利用一個馬達來驅動高傳動比的齒輪機構，通過微電線的放電加工技術能夠實現(xiàn)這種齒輪機構的精確加工。但是這些部件應該在裝配驅動馬達之前安裝在齒輪箱上。 人也用這種技術制造了微行星齒輪。他們建議用特殊的含陶合金和高碳鋼作為最佳選擇材料。當這種齒輪系統(tǒng)的傳動比達到 200的時候，才可以安裝馬達并使之驅動。為了實現(xiàn)用芯片的方法來實現(xiàn)行星齒輪的驅動， 在研究中我們采用 方法來加工微行星齒輪。 過程是唯一可以實現(xiàn) 對于總數(shù)為五層 (其中一層為地平面 )的硅中釋放四層的鑄造過程由于這個原因，它經常被用來通過安裝在芯片上的電子執(zhí)行器來驅動復雜的齒輪機構。然而 , 在許多情形 ,微電機不可能提供充足的轉力矩來驅動機械負荷 ,因為它們的靜電梳的典型驅動只產生幾十微牛頓的力。幸運的是 ,這些引擎能容易地達到每分鐘幾萬轉的速度。這就使將轉矩轉化為速度變成是可行的。羅杰等人設計了二個傳動比為 12： 1的雙重的水平齒輪。如此六個這樣的模組的傳輸集合在以占據(jù)極大 的空間為代價的前提下可以達到 2,985,984:1的傳動比。為了達到結構緊湊，同時達到高傳動比的目的少比 , 行星齒輪系統(tǒng)將被作為研究對象。根據(jù)作者的認識，它將會是第一個使用表面微加工原理設計的行星齒輪結構。我們還將闡述行星齒輪的操作規(guī)則，加工過程和希望達到的行星齒輪系統(tǒng)的性能。 操作原則 使用齒輪傳輸轉矩的其它可行的方法是將一個或者多個的齒輪 ,也就是 , 行星齒輪 ,在另一個齒輪的外面旋轉 ,也就是太陽輪。按照傳統(tǒng)的尺寸設計的行星齒輪減速器是使整體結構緊湊的常用的傳輸系統(tǒng)。圖 1是上述的行星齒輪的示意圖。自從用 以來 ,圖（ 1）可以通過軟件自動產生 (附 [1])。一個完整的行星齒輪系統(tǒng)是由六個齒輪組成的 : 一個太陽齒輪 a，三個行星齒輪 b，一個固定的內齒圈 c,一個旋轉的內齒圈 d,和一個輸出齒輪 e。除了行星齒輪之外 ,每個齒輪的齒數(shù)都不相同。 太陽齒輪 與微引擎連接的機械手驅動。內齒圈 d,被視為輸出齒輪。舉例來說 ,如果機械手驅動太陽輪按照順時針方向方向旋轉 , 那么行星輪 b, 將繞著它們自己的軸按照逆時針方向宣戰(zhàn)，同時也將繞著太陽輪按照順時針方向的方向旋轉，這樣就形成 了行星運動。 由于多個行星齒輪 以旋轉的內齒圈 也被叫做 3 加工過程和結構測試 程序的特征體現(xiàn)了硅層結構、電解聚乙烯 , 以及傳統(tǒng)的集成電路處理等技術水平的四個層次。 技術尤其適應于齒輪機構。行星齒輪機構由芯片上的微引擎驅動，而且這也是采用 技術的另一個理由。 因為桑迪亞程序是一款眾所周知的程序 ,所以我們只簡要的作些解釋。圖 2是圖 1的截面視圖 ,也是由 1]設計產生的，其中截 面中的不連續(xù)的部分是為了鉆孔而設置的。聚乙烯 1(灰色 )用來制造輪轂以及固定的內齒圈c,太陽齒輪 a,旋轉的內齒圈 c,而輸出齒輪是由聚乙烯 2制造的。圖 設計軟件產生的行星齒輪機構的視圖 附錄 [2]是描述測試結構的圖形。因為這篇文章的主旨是介紹一種齒輪減速機構 ,所以我們將整個行星齒輪系統(tǒng)分解成各個組成部分，以檢測它的性能。第一個測試結構是驅動太陽齒輪的機械手 ,如前述，這個機械手是由芯片上的引擎驅動的，所以機械手的角速度是由引擎的輸出速度決定的。 第二個測試結構描述的是太陽輪和行星輪與固 定的內齒圈嚙合的點。因為事實上內齒圈是固定的 , 所以行星輪將太陽輪輸入的轉矩傳到固定的內齒圈，因此這個過程并沒有經過行星運動。也就是說，行星輪只繞它自己的軸轉動，而沒有繞太陽輪轉動。第三個測試結構是旋轉的內齒圈，它安裝在固定的內齒圈的頂端上，行星輪開始繞太陽輪旋轉，這樣就可以實現(xiàn)行星傳動。因此 ,一但輸出齒輪被安裝到旋轉的內齒圈，也就是最后一個測試結構，整個減速系統(tǒng)完成。將行星齒輪成拆解成三個測試結構的過程中允許齒輪系統(tǒng)存在極微小的誤差。 解決程序和預期的表現(xiàn) 傳動比被定義為驅動輪和被驅動輪之間的角速度之比。 高傳動比意味著將速度轉化為轉矩。舉例來說 , 一個傳動比為 10:1的齒輪可以按照一定的數(shù)量級增加轉矩。因為行星輪系的齒輪要保證相互之間嚙合，除了行星齒輪，所以齒輪模數(shù)的設計應該遵從一定得限制。舉例來說，太陽輪的齒數(shù)加上固定的或者旋轉的內齒圈的齒數(shù)應該等于行星輪齒數(shù)的整數(shù)倍星， P(可以為 1)。 果 P=2,應該首先觀察 P=1的情況 。 N 是對應齒輪的齒數(shù)。 Ns c (1) (2) 行星輪系的齒輪 a、 b、 c、 這是可以與現(xiàn)在的齒輪減速器相比較的模數(shù)，而齒數(shù)分別是 12,29,69,和 72。因此根據(jù)等式（ 2）可知，輪系的傳動比為 162:1。根據(jù)羅杰等人的報告，他們設計出傳動比為 12:1的減速器，但是要比行星輪系減速器的傳動比小一個數(shù)量級。雖然羅杰等人設計的減速器尺寸大約達到 2 但是本文的行星齒輪減速器設計大約可以達到 2 因此 , 行星齒輪減速器設計的傳動比能夠達成更高的數(shù)量級，同 時占用更少的空間。因為減速器是由數(shù)個部分組成，所以圖 3充分顯示了使用行星齒輪系統(tǒng)的優(yōu)點。 圖 3利用數(shù)字的功能來顯示本文提議的行星齒輪機制，也就是 與桑迪亞齒輪系統(tǒng)，也就是 之間的比較?？v坐標以較大的比例單位作圖來顯示兩者之間的區(qū)別是很顯然的。 舉例來說 , 在一個由 5個部分構成的組件中，兩組之間的區(qū)別大約達到 610 。此外 ,在這個由五個部分組成的減速器因為采用了行星輪系， 面積減少了 8500 。 結論和討論 ?11??我們首先討論了利用表面微加工技術制造的行星齒輪減速系統(tǒng)，它是由芯片上的引擎驅動的。這種減速器系統(tǒng)在傳動比方面比早先設計減速器提高了一個數(shù)量級。然而 ,由于表面的摩擦和反作用力在齒輪制造加工過程中是不可避免的。所以在實際情形中，減速器的傳動比可能比 162:1 要小。即使在實際情形中一些可能的損失被考慮 ,減速器的傳動比還是應該比以前的設計提高一個數(shù)量級，而占據(jù)的空間會小很多。作者在設計過程中學習了許多關與微表面加工有關的知識，而且發(fā) 現(xiàn)許多設計需要再研究和改正。當畫這些設計得截面視圖時，這些知識已經變得很熟悉了。因為我們利用了基于 的先進的設計工具軟件包并確定了設計規(guī)則 ,行星齒輪的設計為制造加工做好了準備。我們希望這種行星齒輪減速器能夠被研究人員繼續(xù)更新、完善。