双滚柱少齿差行星传动的啮合原理与力学性能研究

发布时间：2020-08-13 00:52

【摘要】：随着我国工业机器人的快速发展,关节减速器成为突破机器人核心技术的关键,常见的机器人关节减速器主要有谐波减速器和RV减速器等,其中,RV减速器是在摆线针轮行星传动的基础上发展而来的,具有重载荷,大传动比、结构紧凑等优点,但是RV减速器中的摆线轮加工困难、成本高,这成为制约机器人关节减速器国产化的一个关键节点。因此本文采用双滚柱少齿差行星传动替代摆线针轮行星传动,在满足机器人关节减速器大传动比、小体积、高精度的要求的同时又解决了摆线轮加工困难的问题。首先,介绍了双滚柱少齿差行星传动的组成结构和传动原理;根据单参数曲面包络法,建立双滚柱少齿差行星传动的啮合曲线;依据曲率半径的分析结果及齿形替代原理进行齿形替代,推导行星轮齿廓方程;为保证传动精度,建立双滚柱少齿差行星传动的齿形优化模型,并利用粒子群优化算法,得到满足设计条件的齿形参数优化结果;对优化结果进行传动误差分析,验证双滚柱少齿差行星传动作为精密传动的可行性。其次,引入当量齿轮的概念,得到双滚柱少齿差行星传动符合基本啮合定律;利用转化机构原理,计算双滚柱少齿差行星传动的传动比;根据齿形啮合原理推导正确啮合条件;计算重合度,得到连续传动条件;根据齿形啮合原理推导压力角公式,并分析了参数对性能的影响。然后,对双滚柱少齿差行星传动啮合副载荷及应力进行了综合研究。建立了啮合副力学模型,结合重合度计算,根据啮合副变形协调条件和力矩平衡条件,推导出啮合力公式,并分析了啮合力的变化规律,及其参数影响。进行了应力分析,推导了啮合副的接触应力及中心轮齿的弯曲应力计算公式;基于赫兹模型进行了变形分析。最后,对双滚柱少齿差行星传动进行了样机试制及性能试验。进行了传动比测试、传动效率测试和传动精度测试,验证了双滚柱少齿差行星传动满足工业机器人关节减速器大传动比、传动比稳定、传动效率及传动精度的要求。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TH132.46

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