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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

针摆传动齿形优化与动态回程误差分析

在对修形量产生的回程误差深入分析的基础上,提出了一种适用于高精度针摆传动最佳修形齿廓的概念,对采用"负等距 正移距"修形方法获得最佳修形齿廓的原理进行了深入探讨,根据编制的相应计算软件,可以方便地迭代出满足预定几何回程角时的修形量.基于传动承载时摆线轮针齿啮合、柱销柱销孔啮合时变形协调原理,完成了整个传动过程的动态回程误差分析,完善了回程误差分析计算数学模型.