精密减速器回差测量的现状与趋势

回差是表征精密减速器性能的关键指标,其定义貌似简单,但蕴含了复杂的测量及评价问题,本文从静态测量和动态测量两个方面论述了当前精密减速器的回差测量原理和方法,对比分析了各种测量方法的异同和优缺点,分析了当前工业领域常用的评价方法,指出评价方法的不同是造成评价结果差异的重要原因。最后指出,建立精密减速器综合性能动态测量系统是适应工业需求的必然趋势,同时当前亟需建立一套完整的精密减速器回差测试规范及评价标准。     

RV减速器综合参数测量方法研究

RV减速器是工业机器人的重要组成部分,其综合性能情况很大程度上关系着机器人姿态控制的精密程度。通过对RV减速器的测量原理进行分析,研究了RV减速器各项综合性能参数的测量方法,并设计了测量流程以及每一项参数数据的处理方法,实现了不同型号RV减速器各项综合性能参数的自动化测量,可靠地配合了测量仪机械结构和硬件系统,避免了复杂的人工测量。完成传动误差、回差、扭转刚度、静摩擦力矩和动摩擦力矩5个项目的误差测量。检测结果证明了测量方法的实用性和有效性,为改进RV减速器的生产和加工工艺提供了有效手段。     

RV精密减速器综合参数测量机的研制

研制一台RV精密减速器综合性能参数测量机,实现对RV减速器传动误差、回差、刚度和摩擦力矩等参数的测量。仪器主要由机械结构设计、测控系统和测量软件构成,通过一次装夹可以快速、准确地获得RV减速器的多项参数。机械结构设计主要包括基座、输入组件、输出组件和RV减速器安装支架组成。采用有限元分析软件Hypermesh 12.0对输出轴强度进行分析,验证回差测量时输出端最大转矩2 000 N·m条件下满足强度条件。     

新型机器人用RV减速器测试平台的设计与试验分析

以机器人用RV减速器为研究对象,针对影响其主要精度和性能的项目指标,结合其结构特点,分析并设计新型机器人用RV减速器测试平台及相应的Pl C数据采集及控制系统。通过结构设计、理论分析和试验验证的方法,研究了测试平台的精度和测试效果。结果表明:该测试平台能够满足多型号RV减速器多项主要性能参数的测试要求,提高测试效率,降低测试成本;实际对比测试结果显示部分国产RV减速器在扭转刚度、回差和角度传递误差等方面均不及进口减速器水平;对比测试的结果与理论值接近,测试方法正确,可为其他类型机器人用精密减速器的测试提供参考和依据。     

精密减速器回差试验台的精度特性

精密减速器回差试验台是非标设备,迄今对其精度特性缺乏系统性研究以至于还没有检定规程去评定该类测试设备的计量性能。为了评估精密减速器回差试验台的精度特性,提出了试验台精度的评定方法。首先,分析了精密减速器回差试验台的结构,确定了转矩传感器测量误差、角度传感器测量误差、转矩测量链摩擦转矩以及角度测量链弹性扭转角这四个因素是影响试验台精度的主要误差源。接着,研究了误差源的作用机理,提出了通过滞回曲线将转矩类误差转换为角度类误差的方法,统一了误差的类型。然后,提出了滞回曲线局部线性化的概念,实现了转矩类误差转换为角度类误差的简便计算。最后,根据回差的表达式给出了试验台精度的评定方法,并进行了测试实践。结果表明：几何回差的测试误差为±0.04′;弹性回差的测试误差为±0.06′;总回差的测试误差为±0.04′,回差试验台精度满足要求,本文提出的方法对评定试验台精度是有效的。另外,对精密减速器输出端一转范围内多处测试,能提升测试精度。     

RV减速器回差及刚度测试系统研究

回差及刚度是RV(Rotate Vector)减速器重要性能指标,研发了一套高精度回差及刚度测试系统。提出了固定输出端、输入端加载,测试输入端转角的测试方式,通过输入-输出转矩对应关系及输入-输出角度对应关系换算,对RV减速器数据进行处理。提出了RV减速器刚度曲线拟合分析模型,并以RV-40E-121型号减速器为对象进行了测试,得到了该减速器的刚度曲线,根据数据分析,得到该减速器回差及刚度性能符合指标。结果表明,该测试系统是合理的。     

RV减速器回差分析与实验测试研究

以自制的高精度RV减速器为研究对象,针对传动原理与结构特点,采用灵敏度指数分析,对RV减速器参数进行优化设计,得出了理论减速器的几何回差的理论值,通过实验验证了该方法的有效性。研究结果理论几何回差值计算为0.397'~0.859',而实验测试回差值为0.93'。通过实验验证测试结果与理论计算结果对比分析验证,该自制的RV减速器回差满足减速器的使用要求。该研究为RV减速器的研发提供了理论依据。     

RV减速器试验装置研制及测试分析

研制一台RV减速器试验装置,可以对RV减速器进行机械传动性能的测试,亦可对RV减速器进行故障诊断与监测和疲劳寿命试验。试验装置由机械系统、测控系统和软件系统组成,自动化测量机械传动性能参数和获取故障信号。利用本试验装置对国产SHPR-20E型RV减速器进行了传动效率、传动误差和回差试验,测量效率高、结果准确。验证了本试验台可以快速准确地测量RV减速器的相关性能,以期分析优化和提升RV减速器的整机性能。     

机器人用RV减速器综合性能测试系统研究

提供一种对中装置和一种机器人用RV减速器综合性能测试系统,该测试系统包括空载传动精度测试模块、加载传动精度测试模块,刚度、回差测试模块、保精度寿命测试模块和传动效率测试模块,能够较高精度测量不同系列、不同规格的机器人用RV减速器的运动精度,刚度、回差、保精度寿命和传动效率,为机器人用RV减速器的批量化设计与制造提供检验标准,保证产品在使用前有较高的合格率,同时也为提高机器人用RV减速器的性能参数提供了检验标准。     

精密行星伺服减速器滞回曲线测试系统

减速器的滞回曲线测量是确定其扭转刚度、传动精度的重要手段。传统的逐步加载法耗时长、精度提高困难,文中提出了电机连续加载的测试方法,设计了精密行星伺服减速器静态测试的新方案,开发了基于LabVIEW的滞回曲线测试系统。实验结果表明,该方案具有较高精度,满足快速测量要求,并以此提出了一种新的滞回曲线测量标准。     

基于多元退化数据的RV减速器可靠性评估

针对RV减速器的可靠性评估需求，结合减速器传动误差及回差的性能退化试验数据，分别建立了可用于描述减速器性能退化过程的Gamma过程传动误差及回差退化模型，利用最大似然估计法对退化模型参数进行估计。以上述两种模型作为一元边缘分布函数，通过Copula函数建立了RV减速器二元退化模型，并对该减速器的可靠性及预期失效寿命进行了评估。结果表明，基于传动误差和回差退化模型的可靠度评估结果与试验结果基本一致，模型能够较为准确地描述RV减速器的性能退化过程。Gaussian Copula函数较适合描述RV减速器二元退化指标间的相关性；采用该函数可得出该工况条件下RV减速器在任意可靠度时的预估失效寿命。     

服务机器人小型关节回差测量的实验研究

小型关节作为机器人姿态控制的核心部件,对机器人的性能有直接影响。回差是表征小型关节传动精度的关键指标,其测量和评价是提高小型关节性能的基础。迄今对小型关节回差的测量主要基于其主要组件减速器进行,而对小型关节的整体回差研究几乎为空白。为探究小型关节整体回差的产生机理及其基本规律,依托所研发的测试机对小型关节的整体回差进行了实验研究,在对小型关节的结构组成、整体回差的组成和测量模型分析的基础上对A、B、C 3款小型关节进行4项动态测量实验,发现几何回差和弹性回差是影响关节整体回差的主要因素;转速对其整体回差的影响小于弹性变形,在负载相同与不同转速下测量的结果相差在0.05°;并发现在一定条件下,关节的动态回差与负载近似呈线性关系;最后对关节整体回差进行了静态测量实验,并与动态测量实验进行了对比,发现静态测量结果小于动态测量,相差在0.1°左右。对小型关节整体回差测量的实验研究为建立面向小型关节的全局质量评价体系提供了坚实的基础。     

RV减速器综合性能检测试验台的设计

在考虑试验台设计成本与测量参数精度等综合因素的前提下,将驱动部分、支撑部分、连接部分、精密检测部分组装为试验检测装置,通过结合被测减速器相关测试标准,搭建了可以在不同的工作状态下运行的高精度RV减速器综合性能检测试验平台。该平台能够对被测减速器进行传动比、传动效率、传动误差、传动精度、扭转刚度等指标的测量与计算,为RV减速器的研究和发展提供了一定的试验基础。     

基于Matlab的RV减速器回差计算分析

简要阐述了RV减速器回差的影响因素,建立了基于概率统计方法的RV减速器回差计算模型。通过敏感性分析方法,找出了对减速器回差影响较大的误差因素。应用Matlab软件编制了RV减速器回差分析软件,利用该软件结合敏感性分析可以实现RV减速器各零件公差的快速分配,可以有效提高设计效率。     

基于3DCS的RV减速器静态装配公差分析及优化

基于提高RV减速器装配成品率,结合其装配尺寸链设计零件公差,运用CATIA对RV减速器进行三维建模。运用三维公差分析软件3DCS给零件添加相关尺寸公差和几何公差,设定测量参数偏心距和齿侧间隙,模拟实际静态装配过程建立3DCS公差仿真模型,对零件公差进行优化和敏感性分析。优化后回差为0. 25′～1′,满足回差要求,摆线轮与针齿之间间隙≥0. 001 mm,且敏感性分析结果对RV减速器的零件公差设计有一定参考价值。     

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...     

机器人用RV减速器综合性能试验台技术研究与开发

针对RV减速器的各种性能及精度的试验检测,研制了RV减速器综合性能试验台,可完成传动精度、扭转刚度、背隙、启动停止转矩及空载摩擦转矩等项目测试。试验台基于光、机、电等先进测量技术,提出了光栅高频细分、精密装配和误差补偿等专有技术,实现了高达1″的高精度测量和多性能综合测量,并实现了系列化。通过用户使用验证,完全满足工程试验测试需求。     

RV精密减速器的传动误差分析及应用

本文以RV精密减速器为研究对象,使用RV减速器综合性能测试仪进行试验,获得在空载条件下RV精密减速器的传动误差曲线图。通过傅里叶变换观察RV精密减速器传动误差频谱的各个频率分量,结合RV精密减速器内部结构,确定传动误差分量来源,以达到传动误差溯源的目的。改变转速以及载荷进行试验,基于实验数据拟合出转速、载荷和传动误差之间的函数,分析转速、载荷对于传动误差的影响,在RV精密减速器运转时适当调整转速和载荷可以减小传动误差。本文对于提高RV精密减速器传动精度以及误差修正有重要意义。     

基于遗传算法的RV减速器零件公差优化设计

回差是RV减速器重要技术指标之一,影响回差的因素较多,基于零件加工特征尺寸公差与成本之间的数学模型,以零件加工成本最小为目标,许用回差(≤1')和装配尺寸链为约束条件,运用遗传算法优化设计RV减速器摆线轮、针轮、曲柄轴等零件的关键尺寸公差。应用CATIA软件建立考虑零件尺寸误差极限值的RV减速器三维虚拟样机,导入Adams软件进行回差仿真验证,仿真结果表明,RV减速器的回差为0. 002'～1. 07',与许用回差(≤1')相近,验证了文中提出的零件公差优化设计方法的正确性,对提高RV减速器的传动精度、控制零件加工成本,具有重要的参考价值。     

精密减速器传动误差测量精度分析

表征精密减速器传动精度的关键参数是传动误差,但目前针对机器人用精密减速器传动误差测量精度分析的问题仍处于空白。为此,以RV减速器为测量对象,利用现有的精密减速器性能试验机,采用测量不确定度评定的方法进行表征,对仪器轴系的回转精度、同轴度进行了实际测量;分析了各误差源对传动误差测量精度影响的程度,计算了各误差源的合成不确定度。结果表明,该精密减速器性能试验机测量精度较高且通过对该试验机进行多组重复性试验,其传动误差测量重复性小于2″,可以满足精密减速器传动误差测量要求。