RV减速器结构优化设计

RV减速器广泛应用于工业机器人结构中,RV减速器的性能对机器人性能有直接影响。传统的减速器设计主要是在已知参数的情况下,人为的依据减速器设计方案计算设计,设计时间较长,并且具有设计沉余;本文以RV减速器质量最小为优化目标,对减速器进行优化设计,并且通过MATLAB进行优化计算,结果表明减速器在满足工作性能的前提下,相对传统计算方法质量明显减小,并且提高计算效率,为后续相似设计提供参考依据。     

RV减速器可靠性优化设计方法

根据RV减速器的结构特点,建立了主要承载部件的时变模糊可靠性分析模型,讨论了相关零件在服役期间内的可靠度变化规律,结果表明摆线轮是影响整机可靠性的最薄弱零件.根据最薄弱环节原则,以摆线轮的可靠度和整机的体积为优化目标,提出了RV减速器可靠性优化设计方法.对样机分别进行了常规优化和可靠性优化设计,对比优化结果,显示后者能在减少体积的同时保证高可靠度,优化效果显著,验证了该方法的有效性,为RV减速器的参数优化提供了一种新方法.     

RV减速器转臂轴承的优化设计

为延长RV减速器疲劳寿命,利用遗传算法对RV减速器转臂轴承进行了设计优化。设定基本额定动载荷为目标函数,以轴承节圆直径、滚子直径、滚子数量、滚子有效接触长度为设计变量,从几何、强度、润滑和摩擦方面给出约束,并对优化结果进行灵敏度分析。优化结果表明,优化设计方法可以有效提高RV减速器的疲劳寿命。     

基于拓扑优化的RV减速器轻量化优化设计

工业机器人在实际使用中,轻载型机械臂其第1～第4关节为RV减速器,第5、第6关节为谐波减速器。重载型机械臂全为RV减速器。通过多方面的对比,RV减速器有更大的优势,故RV减速器在工业机器人机械臂上有逐渐取代谐波减速器的趋势。然而RV减速器的质量过大会为机械臂带来负担,文中为实现RV减速器的轻量化,以针齿壳与行星架在受到应力作用的时候不能超过材料强度的静力学分析为基础,进行针齿壳与行星架的轻量化设计,证明了行星架与针齿壳拓扑优化设计的合理性,在保证RV减速器的性能基础上使其主要部件的质量得到了减轻。     

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。     

基于神经网络的变厚齿轮RV减速器动态优化设计

利用BP神经网络的高度非线性映射能力,建立了变厚齿轮RV减速器设计变量与其动态参数之间的映射关系,解决了动态优化设计中目标函数难以建立的难题,使复杂的动态优化问题转化为一个简单的普通优化问题,为在系统设计阶段就能够得到具有良好动态特性的结构方案提供了一种新途径。     

RV减速器的谐响应分析

摆线轮和曲柄轴是RV减速器的重要部件,其弯曲变形是RV减速器的主要失效形式之一。以RV-250减速器为研究对象,建立了RV-250减速器无干涉模型;基于周期输入的特点,利用有限元法进行了RV减速器在额定转矩条件下的动力学谐响应分析,得到关键部件摆线轮和曲柄轴幅频响应曲线,得出固有频率、响应幅值等动力学指标,结果表明,偏心轴的激振力在360 Hz左右会导致摆线轮的弯振和轴向变形,为摆线轮和曲柄轴的优化设计提供了理论依据。     

RV减速器的运动学研究

分析了RV减速器的运动原理,包括RV减速器的构成、运动传递过程以及各构成部分的运动原理,推导了RV减速器各种安装方式下的传动比的计算公式,总结了RV减速器各运动件的运动关系,并对其中与受力分析相关的运动关系作了说明。     

RV减速器模态特性分析

为了揭示针齿圈刚度对RV减速器固有特性的影响规律,建立了考虑针齿圈支承刚度、轴承刚度、轮齿啮合刚度和曲柄轴弯曲刚度等多种影响因素的平移-扭转耦合动力学模型。以某型号RV减速器为例,仿真分析了系统的固有频率及振型,归纳得到了两种典型振动模式,并讨论了针齿圈支承刚度和轴承刚度对减速器固有频率的影响。结果表明：随着针齿圈支承刚度的变化,RV减速器系统中存在模态跃迁和相交的现象。研究结果为该类RV减速器的参数优化设计提供了参考。     

RV减速器数字化设计平台

介绍了利用C#语言及SolidWorks二次开发技术对RV减速器数字化设计的关键技术和方法,深入研究了RV减速器参数化的过程,实现了从输入整体目标参数到零件具体参数的数字化过程,开发了RV减速器参数优化设计的CAD系统平台,并结合数据库实现对零件参数的管理.     

RV减速器动力学特性研究

以RV160-E型减速器为研究对象,综合考虑两级传动的影响因素,建立了十六自由度的RV减速器整机动力学模型。根据牛顿定律和广义坐标法建立了关键零部件的动力学方程,计算出系统的固有频率及相应振型。对主要零部件进行了模态分析,计算出它们的固有频率和振型,分析表明摆线轮的固有频率不在整机的固有频率点上,观察振型图发现应提高曲柄轴行星轮啮合处的刚度。分析结果为曲柄轴的优化设计提供了参考依据。     

RV减速器性能试验研究

介绍了RV减速器的主要性能指标,详细介绍了RV减速器启动力矩、传动精度检测原理与装置,通过对比试验的方法研究了单位自主研制的RV减速器的性能,对测试数据进行了分析,在此基础上探讨了提高RV减速器性能的方法。     

精密RV减速器受力分析

机器人RV减速器中摆线轮,轴承是RV减速器的重要零部件,其受力大小有较大影响。以RV-80E减速器为研究对象,对摆线轮与摆线轮支撑轴承,进行受力分析计算,并使用UG软件进行运动仿真,验证其受力准确性。得出轴承受力与曲柄轴角度,摆线轮针齿受力变化曲线,为相关研究RV减速器零件的优化分析和应用提供了数据支持。     

RV减速器扭转刚度计算

扭转刚度是影响机器人运动精度、定位精度和重复定位精度的重要参数之一,本文通过对RV减速器内部齿轮副啮合刚度和各类型轴承刚度理论计算,提出了建立两个RV减速器虚拟样机,即在齿轮传动专业软件Romax中建立虚拟样机1,计算出系统变形引起的扭转刚度K1;同时在通用仿真动力学软件中建立虚拟样机2,计算出RV减速器回滞曲线,通过回滞曲线计算出扭转刚度K2,采用弹簧串联原理,计算了RV减速器扭转刚度K并通过试验验证了此方法的正确性。     

RV减速器零部件的选配研究

根据RV减速器传动原理及其结构上的特点,建立了二级传动零部件的尺寸链,在满足RV减速器装配精度要求的前提下,以剩余的零部件数量最少为目标,建立了RV减速器选配问题的数学模型,利用多目标遗传算法对该问题进行了优化求解,最后通过实例对该方法进行了验证,提高了装配成功率,对RV减速器的批量化生产具有重要的参考意义。     

RV减速器传动精度的研究

阐述了国内外学者对RV减速器传动精度的研究从静态领域向非线性动力学领域进展的状况,对有关传动精度的研究方法及其重要结论进行了归纳分析,并指出RV减速器内部零部件变形、摩擦力及误差相关性对减速器传动精度的影响是今后研究的热点问题。     

RV减速器虚拟样机仿真技术研究

利用Pro/E和ADAMS建立了RV-250减速器多刚体动力学模型,针对RV减速器主要传动部件如输入轴、行星轮、摆线轮和行星架进行了虚拟仿真分析,将理论计算数据与仿真数据对比分析,分析表明所建模型正确、合理、动力学性能稳定、均载能力强,所得结果为机器人用RV减速器的优化设计、振动和噪声分析提供了理论基础。     

RV减速器动态特性研究综述

RV减速器作为工业机器人系统的高精密减速传动装置,在工业机器人产业化方面起到关键性作用。就RV减速器传动过程中零部件的弹性变形、激励因素以及复杂的接触关系对减速器动态特性的影响问题,综述了RV减速器固有特性、动态响应、动力稳定性、系统参数对系统动态特性的影响等方面的研究内容,阐述了国内外学者对RV减速器动态特性的研究进展,指出了建立多个虚拟样机模型以及如何实现对虚拟样机的实验验证是RV减速器动态特性研究的热点问题。