RV减速器作为工业机器人关节核心部件正日趋发展成熟,但与其寿命相关的研究相对较少,RV减速器寿命是影响其可靠性的关键因素,目前却没有行之有效的计算和检测方法。针对此问题,以S-N疲劳理论、Miner理论为基础,结合对影响RV减速器寿命的关键零件—滚针轴承的寿命分析,推导了RV减速器的寿命计算公式。并以一款RV-40E-121型减速器为例,计算了其在额定负载、转速下的寿命,结果与Nabtesco公司标定的额定寿命相差14%。为了验证这里RV减速器寿命公式的正确性,搭建了一种加速寿命试验平台,并进行了近700小时的加速试验得出了一台RV减速器的寿命,其与理论计算结果相差8%。结果表明所提出的RV减速器寿命计算公式符合实际,并进一步验证了所设计的RV减速器加速寿命实验平台能够较为准确、快速的检测RV减速器寿命。

为准确测量机器人RV减速器的传动误差,分析测量过程中负载和输入转速的影响,指导机器人RV减速器的测量和应用,通过选型关键测试部件搭建了由驱动模块、加载模块、控制模块、测量模块、软件模块和机械模块组成的机器人RV减速器综合试验台,测量了RV-40E和RV-320E不同条件下的传动误差值,得到了传动误差曲线图。基于实验数据拟合出负载、输入转速、不同型号和传动误差之间的关系,分析了负载、输入转速、刚度对于传动误差的影响。结果表明,机器人RV减速器的传动误差随着负载和输入转速的增大而增大,随着刚度的增大而减小,负载对传动误差测量值的影响为3阶次,对其影响较大。

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。

强度退化和失效相关性对机械系统的可靠度有显著影响,目前尚无同时考虑上述因素的RV减速器动态可靠性分析方法。根据RV减速器的结构特点,建立了基于强度退化理论的RV减速器零件动态可靠度分析模型,分析了强度退化对RV减速器零件可靠度的影响规律;通过推导出的耦合两级传动子部件可靠度的Copula函数描述零部件间的失效相关性,建立了RV减速器系统动态可靠性分析模型,研究了失效相关性对系统可靠性的影响规律;对影响RV减速器可靠性的主要设计参数进行了灵敏度分析,获得了各参数的灵敏度排序,为RV减速器的可靠性优化设计奠定了基础。

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。

针对RV减速器动态特性分析困难的问题,利用功率键合图理论对某型RV减速器建立了仿真模型,通过推导RV减速器的传动比数学公式,给出了RV减速器单传动环路和完整环路功率键合图仿真建模方法。利用20-sim仿真软件,对所建立的RV减速器模型进行仿真分析,给出了RV减速器的设计建议。该方法对提高减速器的设计水平有一定的借鉴意义。

介绍了转矩激励下的RV减速器扭转振动频响特性测试方法。RV减速器是封闭的二级传动系统,分别对第一级渐开线齿轮传动(输入轴)与第二级摆线针轮传动(输出轴)采用白噪声和扫频激励法,拾取激励和响应信号,获得RV减速器扭转振动频响特性。对比分析了现有两种扭振频响测试方法,指出两种测试方法在频率响应上的差别;用RV减速器实际扭转振动试验验证了两种测试方法在固有频率、阻尼率估计及响应分布上的差异,确定了所给测试方法的正确性。研究对RV减速器扭转振动频响测试技术有一定参考价值。

在考虑试验台设计成本与测量参数精度等综合因素的前提下,将驱动部分、支撑部分、连接部分、精密检测部分组装为试验检测装置,通过结合被测减速器相关测试标准,搭建了可以在不同的工作状态下运行的高精度RV减速器综合性能检测试验平台。该平台能够对被测减速器进行传动比、传动效率、传动误差、传动精度、扭转刚度等指标的测量与计算,为RV减速器的研究和发展提供了一定的试验基础。

考虑RV减速器的高精度、高减速比与其复杂的二级行星传动结构,故需对其进行传动性能分析。利用UG建立并装配RV减速器模型,通过Workbench对传动机构的关键太阳轮与行星轮、摆线轮与针齿轮进行瞬态动力学分析并求解其接触应力。分析得出太阳轮与行星轮啮合时最大接触应力产生在啮合处,摆线轮与针齿啮合时其最大接触应力产生在行星架孔处,该分析为RV减速器设计及优化奠定基础。

基于虚拟样机技术首先对RV减速器采和Pro/E软件进行实体建模，然后导入ADAMS中进行运动学及动力学仿真，得到了减速器的位移、角加速度以及曲柄轴、摆线轮的运动曲线等。对摆线轮一针齿间的啮合作用力及同时啮合的齿数进行了计算，最后... 展开更多