机器人用RV减速器的论文综述(2)

2020-04-14 01:39

20130157机自8邱怡霖

势。工程人员可以根据实际需求及生产加工能力选择合适的修形模型。

五、结构设计和力学分析

1.强度分析

通过有限元分析得到结论:

1)传动比分配上,为使负载分配到更多的摆线齿上,设计时针齿齿数尽量在30个齿以上;

2)行星齿轮悬臂安装在曲轴上,其齿宽方向的啮合印痕向安有曲轴方向偏载; 3)两片摆线轮载荷分配并不均匀,靠近输入端的1#摆线轮比靠近输出端的2#摆线轮应力值约大5 .6%左右;

4)曲轴变形方向与自转相位方向相同,曲轴旋转过程中,在初始自转相位

-60?~60?之间变形较小。

2.刚度分析

针对RV减速器的结构特点,在ANSYS环境下,构建计及多种影响因素的整机扭转刚度模型,分析影响其扭转刚度特性的主要因素,得出以下结论:

(1)轴承刚度是影响整机扭转刚度的主要因素。将轴承刚度视为随载荷非线性变化时能更精确地揭示整机的扭转刚度特性,较将轴承刚度视为常数值时更接近实验测试结果;

(2)摆线轮与针齿的啮合数是影响整机扭转刚度平均数值的主要因素之一,但对扭转刚度的变化趋势影响不大;

(3)对应曲柄轴自转一周,整机扭转刚度在曲柄轴转角为0°与180°附近取得扭转刚度的最大值,在120°与240°附近取得最小值。

六、传动精度分析

1.采用单因素叠加法对RV减速器的传动误差和回差进行分析

针齿半径误差、等距修形误差是影响回差的主要因素,各部件径向跳动误差和轴承间隙是影响传动误差的主要因素。

2.考虑关键部件制造误差和安装误差因素,进行动态传动精度仿真,分析单因素误差和误差组合对RV减速器的动态回差、动态传动精度的影响

组合误差与单因素误差对回差影响,仅幅值上变化,各因素对的回差影响趋势没变。

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回差:1)随着等距修形量、移距修形量和针齿半径误差的值增加,回差呈线性增加;相同误差值下,等距修形和针齿半径误差对回差影响相同,移距修形量回差影响相对略小于等距修形的影响;2)曲轴偏心误差对回差影响较小,一定范围内,曲轴偏心为负误差时回差线性增加,曲轴偏心为正误差时回差线性减小,曲轴偏心正误差有利于减小回差;随着曲轴孔位置正误差和负误差的增加,回差都逐渐减小,且曲轴孔位置负误差对回差影响略大;3)回差随着摆线轮孔的相位误差增大呈线性减小的趋势,相位误差有利于减小回差;4)曲轴孔误差为负偏差且曲轴偏心量为正偏差时有利于减小回差。

传动误差:1)等距修形、针齿半径误差、移距修形量对传动误差影响较小;2)曲轴偏心正负误差对传动精度影响相同3)曲轴偏心误差和曲轴孔位置偏差相反时,偏心误差增加,传动误差呈线性增大;封同,对传动误差相互抵消,反之叠加;当摆线轮上曲轴孔之间距离恒定不变,曲轴孔在摆线轮上的位置误差较小时,向误差(两摆线轮完全一致)与反向误差对传动误差的影响基本一致,当曲轴孔位置误差逐渐增大,同向误差影响明显大于反向误差对传动误差的影响。

3.基于权重法的公差设计

权重是指某‘指标在整体评价中的相对重要程度。RV减速器设计参数的权重主要取决两个方面:1.该参数的敏感性;2.该参数的名义尺寸。敏感性反应了输入误差对回差的影响程度,敏感性越大,影响程度越大Iz91。另一方面,在零件的实际加工中,对于相同的误差,零件的尺寸越大,加工难度越大,如φ100±0.005的加工难度要远大于φ4士0.005的加工难度。

流程见图4。

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图4.基于权重法设计流程图

七、测试方案及系统

1、传动误差测试方案

一套简单且经济实用的用于RV减速器传动误差检测的试验装置。根据传动误差的定义,只需要测出输出端和输入端的转角即可计算减速器的传动误差。因此,为了达到这一目的,在减速器的输出端布置一个角度编码器。由于减速器输入是通过伺服电机来控制进行,且电机和减速器通过刚性联轴器来联接,则减速器输入的转角即为电机输出的转角。为了更便于传动误差的检测,得出理论输出转角,而理论输出转角等于电机输出转角与传动比的比值。电机输出转角可以通过编程控制得到,这样只需读取输出端角度编码器的值即可通过计算得到传动误差。 测试方案原理图如图4所示。

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图4.测试方案原理图

2、一种RV减速器综合性能测试系统

大连交通大学提供了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,对中装置能够实现快速、简单及精确地完成RV减速器测试系统传动链的对中调整,综合性能测试系统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,能够快速精确地进行国内外同类产品的对比试验,能够验证和完善设计理论和制造方法,对机器人用RV减速器的批量化设计与制造具有重要的意义。

对中装置如图5。

图5.对中装置示意图

3、协同可靠性试验信息系统

北方工业大学基于网络技术、数据库技术、数据采集及处理等关键技术,组建RV减速器可靠性数据采集和信息交互技术平台。该平台作为可靠性信息采集及资源共享的载体,实现了数据分析中心和多家产品用户等网络化协同,其功能可以满足可靠性分析的需要。此外,该信息系统的开发对厂际的交流合作、信息处理等工作效率的提高,有着极为重要的意义。

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基于Internet的远程多用户系统通信模型

用户端功能模型

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