机器人RV减速器摆线轮修形的理论研究

针对机器人RV减速器摆线轮,基于单齿无侧隙失配修形的理念,将二阶抛物线修形量沿法线方向直接叠加至摆线轮的理论共轭齿廓,推导了修形后摆线轮齿廓的齿面方程。通过控制齿廓修形系数,可控制齿廓曲线不同啮合位置的修形量。所提出的抛物线修形方法与传统的等距加移距组合修形方法不同点是:在摆线轮主要工作段,修形后的齿廓更加逼近完全共轭齿廓。在Matlab中编写了摆线针轮传动的TCA程序,形成了抛物线型传动误差,证明该修形方法的合理性,从而为RV减速器摆线轮的修形设计提供了新的思路。     

摆线轮齿廓指数修形接触受力和传动精度研究

RV减速器因其精度高、效率高、体积小等优势,在机器人领域占主导地位。摆线轮作为RV减速器的关键部件,直接影响着RV减速器传动系统的各项性能。为了提高摆线针轮的啮合性能,将针齿半径构造为关于转角的指数函数进行修形,建立修形后的齿廓方程。结合算例,对比修形前后的摆线轮齿廓曲线和曲率半径,计算了修形后曲柄旋转0°～360°时摆线轮与针齿的接触压力和传动误差。指数函数修形在摆线轮工作段保持了理论齿廓曲线,克服了传统修形方法修形量偏大的问题,保证了啮合的平稳性,并提高了摆线轮的强度和传动的精度。     

RV减速器摆线轮齿廓的逆向主动修形方法

齿廓修形设计是RV减速器摆线轮设计制造过程中的关键环节,但目前摆线轮齿廓修形设计未考虑其齿廓误差和运动精度对齿廓形状的影响关系,为此,提出一种综合考虑齿廓误差和传动误差影响的摆线轮齿廓逆向主动修正方法。通过对RV传动摆线针轮进行轮齿接触分析,以抛物线修形方法中的修形系数ac、常数项系数b、失配参考点处啮合相位φ0角作为齿廓修形变量,以传动误差最小为目标函数,建立齿廓逆向修形数学模型,最终求解得到满足RV传动精度要求的最佳齿廓。该方法综合考虑了摆线齿廓形状变化与啮合特性和传动精度之间的交互影响,同时,在保证啮合特性和运动精度情况下,可获得更加符合工程实际的摆线轮设计齿廓,保证了RV减速器摆线针轮副的装配工艺性,对RV传动性能预控、齿廓修形质量及运动精度改善提供理论和技术支撑。     

基于压力角的摆线齿廓修形方法

针对机器人RV减速器摆线轮,在等距修形方法的基础上,将修形量以线性和多项式方式变化,推导了修形后的摆线齿廓方程。基于压力角变化规律,通过控制齿根和齿顶的最大压力角和最大修形量,可以控制齿廓曲线修形区间不同位置的修形量。所提出的基于压力角的修形方法与传统修形方法最大的不同是:在摆线轮工作段,摆线轮齿廓为标准齿廓,非工作段与工作段是光滑连接的。在VB中编写了摆线齿廓的修形程序,对不同修形量和压力角时的修形区间和啮合力进行比较,结果表明,不同压力角所对应的工作区间是不同的,而基于压力角的分段修形方法下的啮合力分布更加均匀。     

基于优化承载能力的RV减速器摆线齿轮齿廓的等距-移距修形

结合传统等距修形方法和移距修形方法,提出了一种基于优化承载能力的摆线轮齿廓的新型等距-移距组合修形方法。以工业机器人RV-40E减速器的摆线针轮为例,对其传动进行了力学分析,以最优承载能力为目标建立了摆线轮修形量搜寻数学模型,并采用格点法进行了优化,最终通过数值求解获得了等距-移距修形的摆线轮齿廓曲线。设计了摆线轮加工工艺,分别加工制造了等距-移距修形的摆线轮和作为对比验证的传统拟合转角修形摆线轮,并分别组装出RV减速器样机进行性能测试。试验结果表明:装有该等距-移距修形摆线轮的RV减速器的传动效率高达85%,相比于装有传统拟合转角修形摆线轮的RV减速器,该新型RV减速器在重载情况下的噪声和温升均显著降低,承载能力得到了明显提高。     

以优化承载能力为目标的RV减速器摆线轮齿廓修形方法

摆线轮齿廓修形对于RV减速器的性能具有至关重要的影响.为合理选择修形方法及修形参数,改善摆线轮齿面的受力状态,提出了一种以优化承载能力为目标、基于粒子群优化算法的摆线轮齿廓等距?移距修形方法.以RV-60E减速器为优化实例,对摆线针轮传动部分进行了力学分析;以减少针齿的最大承载能力为目标,建立了摆线轮修形量的数学模型;...     

RV减速器摆线轮齿廓修形建模与补偿研究

摆线轮齿廓是影响工业机器人核心部件—RV减速器性能的重要因素。为了使RV减速器能够精确传动,需要对摆线轮齿廓进行修形设计,从而补偿各种加工误差因素造成的齿廓误差。为此,提出了基于加工误差参数优化的摆线轮修形模型,以精确补偿实际与设计齿廓之间的误差。模型中的加工误差参数值是通过对实际加工齿廓的精确测量,设计一种回归算法,对误差数据进行回归优化而获得。利用提出的摆线轮修形模型得出的修形参数对齿廓进行加工测量,结果表明,与经验修形方法相比,实际加工齿廓与设计齿廓之间的误差值降低了50%,批量加工的齿廓误差也能保证在4μm以内。此方法实现了对摆线轮齿廓的精确修正,有效地提高了RV减速器的整体性能。     

RV减速器摆线轮齿廓修形方法对比研究

摆线轮作为RV减速器的核心精密关键零件,其运行状况决定了减速器的传动精度、效率、疲劳寿命、可靠性等重要性能指标。如何确定摆线轮的最优齿廓修形参数是提高减速器传动精度、回差以及装配工艺性的关键技术。针对多种基于正等距加负移距的摆线轮齿廓修形模型,利用MATLAB工具分析各模型下的摆线针轮传动载荷分布、啮合齿对数、与转角修形共轭齿廓的趋近程度以及回转精度等特性。研究结果表明,各模型的优化参数存在一定差异,在接触齿对数、载荷分布等方面性能基本一致,修形齿廓与理论齿廓间的间隙大致相等,分布较为均匀,且修形齿廓均十分趋近转角修形共轭齿廓;基于齿廓法向间隙建立的模型既能保证同一时刻的多齿对啮合及承载的均匀性,又能得到更高的回转精度,更适合工程应用。     

RV减速器摆线轮齿廓多目标修形的优化与研究

在RV减速器的修形过程中，存在难以保证RV减速器承载能力和传动精度能够综合提升的问题，且以往关于修形的研究大多数都是单目标修形，为此，提出了一种以RV减速器承载能力和回差为目标的优化方法，并使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。首先，考虑了摆线轮修形后的齿廓方程以及修形所需要RV减速器的具体参数，并对标准摆线轮产生的接触力进行了分析；然后，确定了摆线轮和针齿最大接触力的位置，得出了摆线轮齿作用力的计算方法；比较了摆线轮与针齿之间的初始啮合间隙以及摆线轮与针轮变形量的大小，对同时啮合的齿数进行了判断，采用MATLAB迭代计算的办法，计算了准确的最大接触力，并使用赫兹公式算出了最大接触力；最后，分析了不同的修形方式对回差的影响，并建立了多目标优化模型，采用改进后的NSGA-Ⅱ算法gamultiobj遗传算法进行了寻优，求解得到了最小适应度下的较优修形量；为验证该修形方法的准确性，使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。研究结果表明：经过优化后摆线轮齿间最大接触应力相较于等距修形和移距修形分别降低了11%和13%,优化后的回差为0.0...     

基于齿廓压力角分布的RV摆线轮修形方法

传统的齿廓修形设计存在计算复杂、齿廓曲线形状不易控制及轮齿啮合精度不易保证等缺点,齿轮的齿廓压力角对啮合传力性能具有较大影响.因此,基于摆线轮齿廓压力角的分布规律,提出了一种新的齿廓修形方法.以计算分析获得的压力角分布趋势为基础,建立了直线法齿廓修形数学模型,推导出齿廓压力角和修形量的函数关系;构建了轮齿接触分析模型,获取了修形摆线针轮的传动误差.通过摆线轮的齿廓形状和传动误差的对比测量实验,验证了文中所提方法的正确性和有效性.该方法综合考虑了摆线轮齿廓压力角与修形量之间的相互影响,解决了传统修形方法在计算、加工和主动设计等方面的技术难题,可以灵活控制修形量变化趋势,在保证啮合性能的同时,获得了更逼近理论摆线的设计齿廓.     

齿廓偏差影响下的RV减速器摆线针轮啮合间隙计算

摆线针轮啮合间隙对RV减速器的啮合传动性能及运动精度影响很大,因此,啮合间隙的准确计算是摆线针轮接触特性研究中很重要的内容。目前,国内对啮合间隙的计算大多是以理论设计齿廓为基础,未考虑摆线轮在修形设计加工过程中的齿廓偏差,所以,计算得到的理论啮合间隙与实际啮合间隙不一致。为此,综合考虑齿廓偏差的影响,提出一种摆线针轮啮合间隙的新计算方法,从工程和数学的角度获得了轮齿啮合的真实间隙。通过将摆线轮的齿廓偏差在理论齿廓上进行有效叠加,基于非均匀有理B样条重构得到高度逼近实际加工齿面的数字化齿面;根据建立的摆线针轮传动接触分析模型,运用微分几何原理计算针齿中心至摆线轮齿廓的最小距离,得到齿廓偏差影响下的准确啮合间隙值,为RV减速器摆线针轮副的传动性能研究及齿廓修形设计提供了新的思路。     

摆线针轮行星传动中摆线轮最佳形量的确定方法

在对摆线针轮行星传动中摆线轮的修形方式进行分析的基础上,提出了最佳修形齿廓的概念,对采用"负移距+正等距"修形方法获得最佳修形齿廓原理进行了探讨, 推导出了摆线轮最佳修形量的计算公式.采用新齿形的样机试验结果也证明了修形理论的正确性.     

机器人精密减速器两级齿廓修形对传动精度的影响

基于渐开线和摆线齿廓方程,在Creo中分别建立了考虑修形的渐开线齿轮和摆线齿轮三维参数化模型,得到RV-20E精密减速器整机参数化模型.将整机模型导入Adams中建立虚拟样机,进行运动学仿真,得到渐开线行星齿轮、摆线轮和行星架的角速度曲线.采用理论计算结果验证了所建虚拟样机的正确性;研究了两级修形对机器人精密减速器传动精度的影响.在考虑第一级修形时,结合修形变量分别建立6组虚拟样机,由仿真结果可知,考虑齿廓修形后的左右渐开线行星齿轮的运转平稳度分别提高了86.5％和82.6％;相较于仅考虑摆线轮修形,结合摆线轮修形考虑两级修形后,精密减速器的运动传递更加平稳,传动精度提高1.8％,运转平稳度提高30.5％.     

RV减速器摆线轮齿廓修形润滑性能分析

考虑润滑脂的压黏特性及热效应,建立摆线轮齿与针齿之间的线接触脂润滑热弹流数值模型,求得该模型的完整数值解,得到了脂膜压力分布、温升分布及脂膜形状;结合摆线轮齿廓,分析了修形方式及修形量对脂膜压力、脂膜形状、脂膜温升和摩擦损失功率的影响。结果表明,随着修形齿廓与摆线轮理论齿廓径向间隙的增大,摩擦损失功率增加,最小脂膜厚度先增加后减小;在修形齿廓与摆线轮理论齿廓同一径向间隙的条件下,反弓齿廓修形方式的润滑性能最好,正等距加正移距的组合修形方式次之,负等距加负移距的组合修形方式润滑性能最差。研究结果为考虑润滑性时RV减速器摆线轮齿廓修形提供了一种新的方法。     

基于椭圆法的摆线轮齿廓修形

为得到更加理想的摆线轮齿廓线型,提出一种新的摆线轮齿廓修形方法。在保证短幅系数,偏心距不变的情况下,利用椭圆对摆线轮的标准理论轮廓线滚动切割修形,得到修形后的齿面轮廓线,并推导出其方程表达式。与常用的齿廓修形方法相比,修形后的齿廓曲线在主要工作段更加逼近完全共轭齿廓,并且通过控制椭圆的形状参数,可对摆线轮与针齿轮的啮合间隙进行调整,简单灵活。分析该修形齿廓的法向齿廓间隙、初始啮合间隙、接触应力以及回差影响,验证了该修形方法的合理性。     

基于神经网络遗传算法的RV减速器摆线轮齿廓修形研究

摆线轮修形是保证RV减速器优良传动性能的重要手段,为了探求合适的修形方式和具体的修形量,通过建立受载下多种摆线轮修形方式的RV减速器动力学模型,仿真分析得出传动精度和输出转速,用输出转速的方差值来评价运转平稳性,然后利用神经网络训练,得出传动精度和平稳度与修形量间的映射关系,再利用遗传算法将加权传动精度绝对值和平稳度之和作为适应度值,调用已得出的映射关系求出不同修形方式下最小适应度对应的修形量,接着计算已得修形量下的摆线针轮间最大啮合力和同时啮合齿数,结果表明,最佳的负等距加正移距修形方式,使得适应度值最小,但是RV减速器承载能力较差,正等距加负移距修形方式下求得适应度值最大,但是承载能力较好,研究结果为提高RV减速器的传动精度、运转平稳性和承载能力提供了新的摆线轮修形思路和理论基础,具有一定的工程应用价值。     

基于接触应力均化的摆线轮修形方法

在传统组合修形的基础上,综合分析摆线轮传动精度和齿面接触应力,提出一种基于接触应力均化的摆线轮修形方法。将摆线针轮齿廓传动压力角最小的工作段作为修形量优化的区间,分析所需齿侧间隙,选定合理的转角修形量范围;以转角修形齿廓为目标齿廓,用等距和移距组合修形逼近方法确定相应的等距和移距修形量,并将其代入摆线轮传动受力方程,得到优化区间内同时啮合各齿之间接触应力分布方差;以同时啮合各齿之间接触应力分布方差最小为优化目标,在转角修形量范围内,搜索出最佳的转角修形量以及对应的组合修形量。仿真和试验结果表明,相较于传统方法,该方法能够提高传动精度,并显著改善齿面受力状况,延长摆线轮使用寿命。     

摆线针轮行星传动中摆线轮最佳修形量的分析与计算

通过对目前摆线针轮行星传动中摆线轮的修形方式进行了分析 ,提出了最佳修形齿廓的概念 ,对采用“负移距 +正等距”修形方法获得最佳修形齿廓原理进行了探讨 ,推导出了摆线针轮最佳修形量的计算公式。根据最佳修形量研制的样机通过试验也证明了修形理论的正确性     

摆线针轮行星传动中摆线轮最佳修形量的确定方法

在对摆线针轮行星传动中摆线轮的修形方式进行分析的基础上，提出了最佳修形齿廓的概念，对采用“负移距＋正等距”修形方法获得最佳修形齿廓原理进行了探讨，推导出了摆线轮最佳修形量的计算公式。采用新齿形的样机试验结果也证明了修形理论的正确性。     

基于蒙特卡洛方法的摆线针轮接触刚度研究

为了更加准确地计算出摆线针轮的接触刚度,更好地指导实际应用,利用蒙特卡洛方法对其进行分析,提出了一种基于蒙特卡洛方法的摆线针轮接触刚度计算方法.该方法分别建立了摆线轮齿轮齿廓修形前和摆线轮齿廓齿廓修形后的齿廓函数,探究了齿轮修形对摆线针轮接触刚度的影响,最后得到了较为准确的摆线针轮接触刚度的表达式.以工业机器人RV-40E减速器为例,通过计算实例表明,针对摆线轮的齿轮齿廓修形会改变摆线轮的接触刚度,摆线针轮接触刚度随着修形量的增加先减小后增大再减小.