面向装配的RV减速器计算机辅助公差分析及优化设计
发布时间：2021-02-17 14:23
RV减速器具有承载大、传动比大、回差小、体积小等突出优点,是工业机器人关节驱动装置的重要部件。RV减速器零件多,装配精度高,回差性能通常要求小于1’。实际加工的零件尺寸存在误差,装配后累积误差变大,装配成品率不高。国内RV减速器摆线轮和针轮之间的装配,大多采用修配的方式,严重影响生产效率。本文以RV-40E型减速器为对象,基于零件之间的装配约束关系,建立装配尺寸链。为了确保减速器具有良好的传动性能,参考摆线轮磨齿机偏心距系列设计短幅系数;为了补偿零件制造和安装误差,并具有一定的径向间隙,选用负等距加负移距的修形方式,运用MATLAB优化设计摆线轮修形量。分析影响减速器回差性能的主要设计参数,以零件加工成本为目标函数,许用回差（≤1’）和装配尺寸链为约束条件,在运用遗传算法初步设计摆线轮、针轮、曲柄轴等零件公差的基础上,基于3DCS三维公差分析软件,建立公差仿真模型,以偏心距、摆线轮和针齿之间的齿侧间隙评价RV减速器的装配性能,模拟实际生产装配,对公差仿真模型进行敏感性分析,同时进一步优化上述零件公差。最后将零件误差反映于减速器三维模型中,基于CATIA软件建立减速器虚拟样机,导入ADA...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＲＶ减速器结构??
ＲＶ减速器的两级减速结构中，一般具有２个或３个行星渐开线齿轮和１８０??度对称分布行星摆线齿轮，采用多曲柄轴和曲柄轴承，实现功率分流［３１］，提高??轴承寿命，结构如图２－１所示。集成于输出盘的扇形柱无接触通过摆线轮的扇??形孔，用高强度螺栓连接支撑盘，并在针齿壳内支撑两个主轴承，使两级减速??机构集成于一个封闭的结构。根据ＲＶ减速器的结构，设计和制作各零部件并??装配，依据各部件间的装配关系建立如图２－２所示的装配尺寸链。??针齿＼?针齿壳??摆线轮??支撑盘??输入轴??Ｉ?＼?＾??＂１?＇?＼?＇?＿?＇?ｔｚ３］ｒ??曲柄轴??繼星轮??图２－１?ＲＶ减速器结构??在图２－２中，是针齿半径，ｒｐ是针齿分布中心圆半径，ａ是偏心距，〇ｉ是??曲轴偏心距，心是支撑盘或输出盘的曲轴轴承孔中心与支撑盘或输出盘的几何??中心之间的距离，１２是摆线轮的滚针轴承孔中心与摆线轮几何中心之间的距离，??＾和ｒｆ分别为摆线轮齿顶圆半径和齿根圆半径，Ｏａ是摆线轮滚针轴承孔的几何??中心
??算机辅助拟合出一段负的转角修形曲线（见图２－３），修形方式选用负移距和负??等距组合修形。径向间隙值Ａ＝／＾ｐ－／〃ｐ，负等距修形的绝对值应略小于负移距修??形的绝对值。??转角修??思负等８劻卩负移距修形齿形??７??标准齿形??Ｘ轴??图２－３负等距和负移距组合修形齿形??转角修形摆线轮齿形参数方程［５４１：??ｘ，＝?（ｒｐ?—?ｒｒｐ＾；－１）ｓｉｎ?［（ｌ?—＾－＼ｔ?—?Ｓ?Ｈ—（ｒｐ?＿?ｚａｒｒｐ／＾’＿１）ｓｉｎ?＋?５）??Ｌ＼?Ｚ｝ｑＪ?？＂ｐ?／??ｙｒ?＝?（ｒｐ?—?ｒｒｐ／Ｃ，￣１）ｃｏｓ?［ｆｌ?—＾－＼ｔ?—?８?（ｒＰ?￣?２ａｒｒｐ／Ｃ，＿１）ｃｏｓ?ｆ—ｔ?＋?ｓ＼??Ｌ＼?ｚｂｙ?ｒｐ?＼ｚｂ?／??＾?＝?Ｊｌ?＋?（ｚａ￣）２?＿?２ｚａ?—ｃｏｓ（ｔ）?（２－７）??等距和移距组合修形的摆线轮齿形参数方程［５４］：??ｘ?＝?［ｒｐ?＋?／ｒｐ?－?（ｒｒｐ?＋?Ｚｒｒｐ）＾＿１］ｓｉｎ（ｌ?￣—）ｔ?＋??＼?Ｚｂ／??＾ｒ＾ｒｈ?＋?ＺｒＰ?－ｚａ（ｒｒｐ?＋?Ｉｒ＾Ｋ－＾ｓｉｎ＾ｔ??ｙ?＝?［ｒｐ?＋?＾ｒｐ?￣?（ｒｒｐ?＋?＾ｒｒｐ）＾＿１］ｃｏｓ?（ｌ?＾?＂￣??、?Ｚｂ／??ｒｐ＾／ｒｐ［ｒＰ?＋?￣ｚａ（ｒｒｐ?＋?Ｉｒ＾Ｋ－＾ｃｏｓ＾ｔ??？?－?２??Ｋ?＝?１＋?ｚａ－￣—＾?￣?２ｚａ－￣—＾ｒｃｏｓ（ｔ）?（２－８）??Ｌ?（ｒｐ?＋?’ｒｐ）Ｊ?（ｒｐ?＋?ＺｒｐＪ??其中，？为弧度（０，?２ｊｔ），ｚｂ是摆线轮齿数，ｚａ是针齿齿数，／ｒｐ是移距修形量，??／？是等距修形量
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拟蒙特卡罗和半不变量法的概率潮流计算[J]. 万常韶,朱自伟,胡洪权,黄俭平,龙鑫. 电测与仪表. 2019(06)
[2]RV减速器国产化批量制造关键问题探讨[J]. 徐宏海,谢雄伟,关通. 机械传动. 2018(10)
[3]RV减速器研究现状与展望[J]. 何卫东,单丽君. 大连交通大学学报. 2016(05)
[4]RV减速器摆线轮齿形的研究[J]. 张洛平,侯振宇,张丰收,史少杰. 机床与液压. 2016(01)
[5]机器人RV减速器摆线轮修形的理论研究[J]. 赵博,邓效忠,李天兴,苏建新. 机械传动. 2015(12)
[6]RV减速器摆线轮零件加工工艺设计探讨[J]. 郑红. 价值工程. 2015(23)
[7]工业机器人减速器的产业计量需求[J]. 厉志飞,沈斌,刘春学. 中国计量. 2015(07)
[8]RV减速器两级传动特性耦合分析[J]. 刘学翱,徐宏海. 机械设计与制造. 2015(06)
[9]计算机辅助公差设计中的关键问题研究（英文）[J]. Yan-long CAO,Luc MATHIEU,Jane JIANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(05)
[10]工业机器人RV减速器关键部件制造及对我国精密机床发展思考[J]. 宋松. 金属加工(冷加工). 2015(08)
硕士论文
[1]RV减速器传动误差建模与分析[D]. 李辉.北方工业大学 2017
[2]RV减速器装配中的选配优化技术研究[D]. 吴凯.北方工业大学 2017
[3]RV减速器动力学分析[D]. 刘学翱.北方工业大学 2016
[4]工业机器人用RV减速器的样机试制及试验研究[D]. 贡林欢.江苏理工学院 2015
[5]RV减速器摆线轮修形技术与数控成形磨齿机设计[D]. 赵博.河南科技大学 2015
[6]RV减速器传动精度的研究[D]. 张金.哈尔滨理工大学 2013
[7]RV减速器的稳健设计方法研究[D]. 李伟.大连交通大学 2012
[8]摆线针轮传动与小型RV二级减速器的研究[D]. 刘鸣熙.北京交通大学 2008
本文编号：3038109
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＲＶ减速器结构??
ＲＶ减速器的两级减速结构中，一般具有２个或３个行星渐开线齿轮和１８０??度对称分布行星摆线齿轮，采用多曲柄轴和曲柄轴承，实现功率分流［３１］，提高??轴承寿命，结构如图２－１所示。集成于输出盘的扇形柱无接触通过摆线轮的扇??形孔，用高强度螺栓连接支撑盘，并在针齿壳内支撑两个主轴承，使两级减速??机构集成于一个封闭的结构。根据ＲＶ减速器的结构，设计和制作各零部件并??装配，依据各部件间的装配关系建立如图２－２所示的装配尺寸链。??针齿＼?针齿壳??摆线轮??支撑盘??输入轴??Ｉ?＼?＾??＂１?＇?＼?＇?＿?＇?ｔｚ３］ｒ??曲柄轴??繼星轮??图２－１?ＲＶ减速器结构??在图２－２中，是针齿半径，ｒｐ是针齿分布中心圆半径，ａ是偏心距，〇ｉ是??曲轴偏心距，心是支撑盘或输出盘的曲轴轴承孔中心与支撑盘或输出盘的几何??中心之间的距离，１２是摆线轮的滚针轴承孔中心与摆线轮几何中心之间的距离，??＾和ｒｆ分别为摆线轮齿顶圆半径和齿根圆半径，Ｏａ是摆线轮滚针轴承孔的几何??中心
??算机辅助拟合出一段负的转角修形曲线（见图２－３），修形方式选用负移距和负??等距组合修形。径向间隙值Ａ＝／＾ｐ－／〃ｐ，负等距修形的绝对值应略小于负移距修??形的绝对值。??转角修??思负等８劻卩负移距修形齿形??７??标准齿形??Ｘ轴??图２－３负等距和负移距组合修形齿形??转角修形摆线轮齿形参数方程［５４１：??ｘ，＝?（ｒｐ?—?ｒｒｐ＾；－１）ｓｉｎ?［（ｌ?—＾－＼ｔ?—?Ｓ?Ｈ—（ｒｐ?＿?ｚａｒｒｐ／＾’＿１）ｓｉｎ?＋?５）??Ｌ＼?Ｚ｝ｑＪ?？＂ｐ?／??ｙｒ?＝?（ｒｐ?—?ｒｒｐ／Ｃ，￣１）ｃｏｓ?［ｆｌ?—＾－＼ｔ?—?８?（ｒＰ?￣?２ａｒｒｐ／Ｃ，＿１）ｃｏｓ?ｆ—ｔ?＋?ｓ＼??Ｌ＼?ｚｂｙ?ｒｐ?＼ｚｂ?／??＾?＝?Ｊｌ?＋?（ｚａ￣）２?＿?２ｚａ?—ｃｏｓ（ｔ）?（２－７）??等距和移距组合修形的摆线轮齿形参数方程［５４］：??ｘ?＝?［ｒｐ?＋?／ｒｐ?－?（ｒｒｐ?＋?Ｚｒｒｐ）＾＿１］ｓｉｎ（ｌ?￣—）ｔ?＋??＼?Ｚｂ／??＾ｒ＾ｒｈ?＋?ＺｒＰ?－ｚａ（ｒｒｐ?＋?Ｉｒ＾Ｋ－＾ｓｉｎ＾ｔ??ｙ?＝?［ｒｐ?＋?＾ｒｐ?￣?（ｒｒｐ?＋?＾ｒｒｐ）＾＿１］ｃｏｓ?（ｌ?＾?＂￣??、?Ｚｂ／??ｒｐ＾／ｒｐ［ｒＰ?＋?￣ｚａ（ｒｒｐ?＋?Ｉｒ＾Ｋ－＾ｃｏｓ＾ｔ??？?－?２??Ｋ?＝?１＋?ｚａ－￣—＾?￣?２ｚａ－￣—＾ｒｃｏｓ（ｔ）?（２－８）??Ｌ?（ｒｐ?＋?’ｒｐ）Ｊ?（ｒｐ?＋?ＺｒｐＪ??其中，？为弧度（０，?２ｊｔ），ｚｂ是摆线轮齿数，ｚａ是针齿齿数，／ｒｐ是移距修形量，??／？是等距修形量
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拟蒙特卡罗和半不变量法的概率潮流计算[J]. 万常韶,朱自伟,胡洪权,黄俭平,龙鑫. 电测与仪表. 2019(06)
[2]RV减速器国产化批量制造关键问题探讨[J]. 徐宏海,谢雄伟,关通. 机械传动. 2018(10)
[3]RV减速器研究现状与展望[J]. 何卫东,单丽君. 大连交通大学学报. 2016(05)
[4]RV减速器摆线轮齿形的研究[J]. 张洛平,侯振宇,张丰收,史少杰. 机床与液压. 2016(01)
[5]机器人RV减速器摆线轮修形的理论研究[J]. 赵博,邓效忠,李天兴,苏建新. 机械传动. 2015(12)
[6]RV减速器摆线轮零件加工工艺设计探讨[J]. 郑红. 价值工程. 2015(23)
[7]工业机器人减速器的产业计量需求[J]. 厉志飞,沈斌,刘春学. 中国计量. 2015(07)
[8]RV减速器两级传动特性耦合分析[J]. 刘学翱,徐宏海. 机械设计与制造. 2015(06)
[9]计算机辅助公差设计中的关键问题研究（英文）[J]. Yan-long CAO,Luc MATHIEU,Jane JIANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(05)
[10]工业机器人RV减速器关键部件制造及对我国精密机床发展思考[J]. 宋松. 金属加工(冷加工). 2015(08)
硕士论文
[1]RV减速器传动误差建模与分析[D]. 李辉.北方工业大学 2017
[2]RV减速器装配中的选配优化技术研究[D]. 吴凯.北方工业大学 2017
[3]RV减速器动力学分析[D]. 刘学翱.北方工业大学 2016
[4]工业机器人用RV减速器的样机试制及试验研究[D]. 贡林欢.江苏理工学院 2015
[5]RV减速器摆线轮修形技术与数控成形磨齿机设计[D]. 赵博.河南科技大学 2015
[6]RV减速器传动精度的研究[D]. 张金.哈尔滨理工大学 2013
[7]RV减速器的稳健设计方法研究[D]. 李伟.大连交通大学 2012
[8]摆线针轮传动与小型RV二级减速器的研究[D]. 刘鸣熙.北京交通大学 2008
本文编号：3038109
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