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。     

摆线针轮传动偏心距及承载能力的优化分析

针对现有摆线针轮传动偏心距选取的缺点与不足,根据RV减速器摆线针轮传动中短幅系数与偏心距的关系,建立了以获取最大承载能力为目标的偏心距优化模型,并探讨了一种优化设计数值求解方法,获得了优化偏心距值。然后又创建了摆线针轮传动多体接触的有限元模型,并对偏心距优化前后的接触性能进行了计算机模拟仿真分析,结果表明偏心距优化后的摆线轮与针齿之间的接触应力降低了12.6%左右,进一步论证了优化后的摆线针轮传动系统具有更大的承载能力。这为摆线针轮的性能优化设计提供了一定的参考价值。     

RV减速器摆线针轮传动部分啮合特性仿真分析

摆线针轮传动部分是RV减速器的关键结构,摆线针轮传动综合啮合刚度的确定是进一步研究RV减速器动态特性的基础。基于Hertz接触理论推导了摆线针轮传动单齿对的等效接触刚度公式,确立了单齿对接触刚度的求解参数,建立了含有以同时参与啮合针齿数为叠加参数的摆线针轮综合刚度模型,为确定同时参与啮合的针齿齿数,在计及摆线轮修形、针轮中心圆直径误差并将摆线轮进行柔性处理的情况下,基于ADAMS对某型RV减速器整机进行了动态仿真;仿真结果直观显示了同时参与啮合的针齿数以及针齿受力受负载的影响效果。     

RV减速器摆线轮轴承的受力分析与寿命校核

以RV减速器为研究对象,对RV减速器的传动转矩、曲柄轴、输出轴、摆线轮进行受力分析,确定摆线轮与针轮啮合的齿数,并对修形齿形摆线轮与针轮啮合时各齿的接触变形量及啮合作用力进行计算。对RV减速器摆线轮轴承的承载能力进行计算与分析,得到圆锥滚子轴承和保持架组件的径向载荷。根据圆锥滚子轴承的外载条件,应用Romax Designer软件对圆锥滚子轴承进行内部载荷分析与寿命校核,进而全面掌握摆线轮轴承在RV减速器中的承载能力和工作性能。研究结果表明,摆线轮轴承的载荷工况及可靠性对RV减速器的传动性能有重要影响。通过对RV减速器传动系统的载荷进行计算与分析,可以得到摆线轮轴承的内部载荷、接触应力、寿命,能够有效指导摆线轮轴承的设计。     

变齿厚RV减速器传动效率的理论分析

变齿厚RV减速器克服了摆线针轮RV减速器中摆线轮加工困难、生产成本高,且对啮合中心距要求过于敏感的问题,但在回差和传动效率两方面还有待改善。因此,提出在结构上对现有的变齿厚RV减速器进行改进,将其高速级的渐开线外啮合副替换成变齿厚外啮合副,以使减速器的回差能够调至最佳状态。其次,将作为啮合效率影响因素的啮合角、锥角、变位系数等参数为设计变量,以提高传动效率为目标,对变齿厚RV减速器进行优化分析。最后,将优化后的变齿厚RV减速器与现有的变齿厚RV减速器的传动性能进行了比较,证明了前者的优越性。     

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...     

2K-V型摆线针轮减速器传动系统的动态特性分析

建立了 2K -V型摆线针轮减速器的动力学模型。以 2K -V6型摆线针轮减速器为研究对象 ,在不改变减速器的外形尺寸和结构的情况下 ,分析了摆线轮修形和短幅系数对摆线轮啮合刚度的影响规律 ,以及传动系统中的各种刚度和针径系数对整机振动性能的影响。     

RV减速器针摆传动啮合特性分析

在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。     

RV减速器中针摆传动等效扭转啮合刚度分析

针对RV减速器中的针摆传动,建立了一种考虑摆线轮齿廓曲率半径变化的等效扭转啮合刚度计算模型,分析了输入力矩的变化对针摆传动等效扭转啮合刚度的影响。基于Hertz公式,推导了RV减速器中摆线轮与单个针齿啮合刚度随啮合点位置变化的函数关系式,利用摆线针轮传动模型计算实际参与啮合的齿数,进而建立针摆传动等效扭转啮合刚度模型。通过MATLAB软件对模型进行数值仿真,分析了3种不同输入力矩条件下等效扭转刚度曲线的变化规律,分析结果对RV减速器动力学模型研究有一定的理论和工程价值。     

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。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的RV减速器参数多目标优化研究

旋转矢量(RV)减速器是工业机器人核心部件,对于机器人的性能起到关键作用。针对提升RV减速器综合性能的问题,从优化传动压力角的相关参数出发,对其结构参数(摆线轮齿数、短幅系数、针径系数、摆线轮宽度等)的多目标优化设计进行了研究。首先,研究了摆线轮平均压力角、传动效率和传动机构体积三者的相关参数之间的关系;然后,以此为优化目标,在摆线轮标准齿廓方程的基础上建立了多目标优化数学模型(该模型采用了基于非支配占优排序遗传学算法(NSGA-Ⅱ)改进了交叉算子系数生成的改进NSGA-Ⅱ算法);通过模型求解得到了帕累托最优解集,根据模糊集合理论的相关方法选取了最优解;最后,以某公司220-BX型RV减速器为例,进行了优化设计,建立了3D模型后进行了有限元分析,并加工出实验样机,进行了传动效率对比实验。实验结果表明：摆线轮平均压力角减小了7.19%,体积减小了11.1%,传动效率提高了4.9%。研究结果表明：该模型交互性强,能提高设计效率并节省设计开销,可为实际RV减速器工程优化设计提供参考。     

RV减速器动载特性建模与分析

RV减速器是工业机器人的核心部件,而动载特性又是其结构设计的核心问题。文中针对RV减速器结构复杂、动力学分析理论建模难度大等特点,基于虚拟样机技术,采用Pro/E参数化建模和ADAMS软件,建立了RV减速器的动力学模型。以针齿与摆线轮的啮合力为目标,研究分析了各项设计参数对啮合力的影响及其规律,结果表明,啮合力随摆线轮齿数、短幅系数、针齿中心分布圆半径的增大而减小,啮合力和针齿半径之间呈非线性关系,摆线轮齿数、短幅系数、针齿中心分布圆半径是影响啮合力的主要因素,针齿半径的影响幅度相对较小;并探讨了各参数对RV传动的影响,研究结果对RV减速器的设计具有重要的指导意义。     

RV减速器摆线针轮啮合间隙影响因素的分析

啮合间隙是影响RV减速器摆线针轮传动精度的主要因素,为保证摆线针轮的传动性能,对RV减速器摆线针轮啮合间隙的影响因素进行了分析。通过对比不同修形方式下初始啮合间隙的MATLAB函数图像,得出初始间隙最小、最佳的修形方式。通过理论计算,分析各影响因素对RV减速器摆线针轮啮合间隙的影响程度,进而确定主要的影响因素。     

摆线轮孔型结构对摆线轮振动特性影响分析

摆线轮是RV减速器中的核心部件,摆线轮的孔型结构对RV减速器的传动平稳度有较大影响。针对摆线针轮传动系统进行啮合接触分析,得到摆线轮在实际啮合过程的实际啮合齿对数,计算出各齿对啮合转角及综合啮合刚度。在有限元软件中,以摆线针轮综合啮合刚度为弹性约束,对摆线轮进行了动态响应分析,摆线轮在扇形减重孔处振动最大,易发生变形。针对摆线轮不同扇形孔结构,采用三因素四水平的正交试验进行了动力学仿真,结果表明,随着摆线轮转速提升,扇形孔的上底圆半径始终是影响摆线轮振动的最主要因素,而倒圆半径的影响力逐渐增强,两腰夹角的影响力逐渐减弱,为摆线轮的结构设计提供了依据。     

基于等价模型的RV减速器扭转刚度计算

机器人用高精度RV传动对扭转刚度有严格的要求,对于RV减速器,影响其传动刚度的主要因素为渐开线行星传动以及摆线针轮传动,分别采用石川法、修正后的弹塑性力学方法对渐开线啮合刚度以及针摆啮合刚度进行计算,同时考虑了输入轴扭转刚度、转臂轴承扭转刚度以及曲柄轴与行星架之间支撑刚度,建立了RV减速器的等效扭转刚度模型。由于摆线轮与针轮之间的啮合刚度具有时变性,得到了修正后的等效扭转刚度数学模型,以RV-40E为例得到了其等效扭转刚度计算方法及结果,为后续求解RV传动系统动力学计算模型提供了理论基础。     

RV减速器核心零件模态分析

RV减速器传动精度主要受摆线针轮传动精度的影响,摆线轮和针轮的动力学状态直接影响到整机性能。以RV-40E减速器为研究对象,建立了摆线轮和针轮的三维模型,并利用有限元法进行模态分析,获得核心零件摆线轮和针轮两种工作状态下的各阶固有频率和振型。结果表明,摆线轮啮合频率在1 820 Hz时容易引起摆线轮和针轮的共振变形,摆线轮轮缘部分以及针轮与骨架油封连接的凸缘部分比较敏感,容易引起变形;增大针轮凸缘半径并在骨架油封外缘添加肋板可以提高针轮固有频率,避免共振;为摆线轮添加加强筋不能避开啮合频率;更换摆线轮材料,选择弹性模量更大的GCr15可以使摆线轮避开啮合频率,避免共振;优化后的摆线轮和针轮的模态分析结果为RV减速器的后续动力学分析提供了理论依据。     

基于遗传算法的摆线针轮行星减速器优化设计

为了解决摆线针轮行星减速器的传动效率低、结构不紧凑的问题,建立了摆线针轮行星减速器传动效率的计算公式,以整机传动效率最高为优化设计目标,以影响效率的5个独立参数作为优化设计变量,分析了包含参数范围、强度约束及寿命限制的约束条件,构建了基于遗传算法的摆线针轮行星减速器优化设计的数学模型,并通过具体实例对摆线针轮行星减速器进行了优化,结果表明,优化后的摆线针轮减速器的传动效率提高了4.07%,体积减少了8.04%,优化效果明显,可为摆线针轮行星减速器的优化设计提供一定的理论依据和技术支持。     

摆线轮基本齿形参数与RV减速器啮合刚度的关系

随着科学技术的创新与发展,工业机器人在实际生产中的应用越来越广泛。作为衡量RV减速器的重要指标,啮合刚度将直接影响工业机器人的性能。通过分析考虑摆线轮修形对初始间隙及啮合齿数的影响,完善了啮合力的计算公式。根据Hertz接触理论,建立了摆线针轮啮合刚度模型。在此基础上,分析了摆线轮基本齿形参数与啮合力及啮合刚度之间的关系,并通过动力学仿真验证了公式及模型的正确性,对RV减速器啮合刚度的提高具有一定的理论指导作用。     

啮合状态下精密RV减速器摆线轮模态振动特性分析

精密RV减速器中摆线轮与针齿壳的啮合传动状态直接决定了整个减速器整机的传动性能,而核心零件摆线轮的模态振动特性对整机动态特性具有重要影响.在建立RV减速器三维模型的基础上,采用有限元法分别分析了摆线轮在自由、轴承约束以及啮合工作三种状态下的模态特性,得到了摆线轮在三种约束状态下的频率分布和振型特性.分析结果表明:在轴承约束和针齿壳约束共同作用的啮合工作状态下,摆线轮模态特性更符合实际工作状态,其固有频率显著提升,且各阶振型也发生了相应变化.该项研究为RV减速器系统的动态特性和啮合特性分析提供了有益参考.