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;利用所提优化设计方法求得所需的修形参数及齿廓曲线。通过与等距修形、移距修形及拟合转角修形方法的比较发现,基于粒子群优化算法的摆线轮齿廓修形方法中针齿最大接触力分别减少了15.9%,16.0%和11.8%,提高了RV减速器的承载能力和寿命。     

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-550E型减速器摆线轮齿廓修形多目标优化设计

为获得综合性能最优的摆线轮齿廓,提出了一种摆线轮齿廓修形多目标优化设计方法。介绍了摆线轮的齿廓方程和修形理论,进行了摆线轮齿面接触力理论计算,建立了综合考虑摆线轮啮合特性和齿面接触力的双目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化求解,并与单目标修形方法进行对比。研究结果表明,相比于摆线轮齿面接触力最小的优化方法,该方法与转角修形齿廓的拟合度提高了3. 99倍;相对于与转角修形齿廓拟合度最高的优化方法,该方法的齿面接触力减少了4. 98%,实现了摆线轮多目标综合最优,证明了该方法的可行性和优越性。     

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。     

高精度RV减速器摆线轮修形理论研究

将二阶对数修形量沿法线方向叠加至RV减速器摆线轮的理论齿廓,推导出对数修形后的摆线轮齿廓方程。通过控制齿廓修形底数、齿廓修形系数,可达到控制齿廓曲线不同位置的修形量。提出的二阶对数齿廓修形方法与传统修形方法的不同点是:摆线轮主要参与啮合工作段齿廓更加逼近理论齿廓;二阶对数齿廓修形可使摆线针轮副重合度更大,传动误差曲线对称性更好,使摆线轮传动更加平稳。该修形方法具有优越性,为高精度RV减速器摆线轮的修形设计提供了新思路。     

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。     

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。     

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。     

考虑摆线轮齿廓修形的RV减速器齿轮结构多目标优化设计

针对RV减速器结构设计过程中未考虑摆线轮齿廓修形对接触力变化的影响,提出了一种考虑摆线轮齿廓修形的RV减速器结构多目标优化设计方法。将齿廓修形理论与摆线轮接触应力计算结合起来,考虑体积、效率、接触应力等因素,建立了以体积小、效率高、摆线轮接触应力小为多目标函数的优化数学模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行求解,并与单目标优化方法进行比较。研究结果表明:相比于原始设计,RV减速器体积减小了21. 24%,效率提高了2. 03%,摆线轮接触应力降低了20. 26%,同时,多目标优化方法相较于单目标优化方法具有更高的综合性能。     

基于ADAMS仿真的机器人用高精度RV减速器轮齿间隙研究

为了保证机器人用高精度RV减速器的运动精度、扭转刚度、传动效率、总体回差和承载能力等要求,分析了摆线轮各齿的接触变形关系,计算了摆线轮齿与针齿的啮合力,进而获得了摆线轮与针轮的同时啮合齿数.采用UG软件建立了RV-40E型减速器模型,并进行ADAMS动力学仿真,探求了含有初始间隙的RV减速器传动时的啮合齿数,为提高减速器整体的传动稳定性、承载能力、扭转刚度等性能提供了理论基础.     

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。     

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。     

RV传动压力角的影响因素及变化规律研究

根据摆线轮与针轮的相对运动关系,导出摆线轮齿廓方程及RV传动压力角的计算公式,运用Matlab编程,仿真分析偏心距、针齿分布圆半径、针齿半径等设计参数及等距修形量、移距修形量、转角修形量等修形参数对压力角的影响规律。结果表明：RV传动同时参与啮合的齿号、单齿啮合压力角及多齿啮合平均压力角均呈周期性变化;压力角随偏心距的增大而减小,随针齿分布圆半径的增大而增大,偏心距对压力角的影响程度大于针齿分布圆半径;针齿半径、等距修形量和移距修形量对压力角影响微小,转角修形量对压力角无影响。研究结果为RV传动的参数优化及传力性能改善提供了理论依据。     

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。     

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。     

补偿弹性变形的摆线轮齿廓修形方法

考虑弹性变形对摆线轮齿廓的影响,提出了一种补偿弹性变形的摆线轮齿廓修形方法。基于摆线轮齿廓修形理论,求出了摆线轮啮合点坐标,利用坐标变换原理,拟合得到产生弹性变形之后的摆线轮齿廓,进行了摆线轮齿面接触力理论计算,并建立了考虑弹性变形特性的摆线轮齿廓修形优化数学模型,采用遗传算法寻优求解,并与未考虑弹性变形的修形方法进行对比分析。研究结果表明:相比于未考虑弹性变形的修形方法,该方法实际工作齿廓与转角修形齿廓的拟合度提高了1. 52倍,齿面接触力减小了8. 27%,从而验证了该方法的合理性与可行性。     

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.     

摆线轮齿廓修形量的总效率优化设计

为改善摆线液压件的工作性能,根据摆线副的啮合原理及其实际工况确定了以总效率为优化设计的目标函数,以等距修形量和移距修形量为设计变量,并利用MATLAB优化工具箱,以BZZ系列全液压转向器的摆线啮合副参数为例,搜寻得到摆线轮齿廓修形值。优化的结果表明：正等距加负移距齿廓修形不但能最大程度逼近共轭齿廓,增加啮合区间;同时能使液压摆线副效率最大。为摆线针轮啮合副齿廓修形设计和制造提供了理论基础。     

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。