RV减速器传动特性的仿真与实验研究

发布时间：2017-07-06 00:04

  本文关键词：RV减速器传动特性的仿真与实验研究

  更多相关文章： RV减速器 非线性摩擦 机械传动效率 非线性扭转刚度 回转传动精度

【摘要】：随着工业技术水平的不断提高,工业机器人进入了飞速发展的阶段,在各个领域的应用也越来越多。但是,在工业机器人的实际应用过程中,出现的问题也随之增多,有时候机器人并不能完全按照人们所预期的想法去运行,运动过程中往往会出现一些不必要的颤振现象以及末端操作器的位姿偏移等等,这些问题严重影响了机器人的应用效果。RV减速器作为工业机器人中的重要精密传动部件,是机器人实际应用过程中保证其精度、承载能力、运动安全性以及稳定性等一系列问题的关键。然而,目前对于RV减速器的动力学理论研究还不完善,严重影响了该类问题的解决。因此,本文从减速器的非线性摩擦、效率、扭转刚度以及传动精度四方面入手,搭建平台进行实验,全面地研究RV减速器的动力学特性,为后续对工业机器人实现更好的控制提供基础。首先,分析了RV减速器内部的非线性摩擦特性,建立了RV减速器测试台的数学模型,并且对RV-40E减速器进行了摩擦实验,利用遗传算法辨识出了RV减速器静摩擦力+Coulomb+Stick+Stribeck摩擦模型。并以此为基础,针对关键摩擦变量对摩擦特性的影响以及摩擦阻尼大小对系统输出端的瞬态影响,进行了仿真,分析了减速器非线性摩擦的改善措施。其次,结合RV减速器的传动效率特性以及非线性摩擦特性,建立了考虑摩擦特性的RV减速器Adams模型,并且,通过Adams与Matlab联合技术,对模型完成了效率的仿真,初步分析了其效率特性。又对此搭建了RV减速器的传动效率测试台,以两台不同型号的RV减速器为研究对象,进行了传动效率的检测。通过对数据的处理,分析了RV减速器传动效率曲线变化的规律、产生原因以及适当地改善措施。再次,分析了RV减速器扭转刚度的非线性特性,完成了对测试台的加载装置的设计,搭建了RV减速器扭转刚度测试台,以国内外RV-20E以及RV-40E减速器进行了刚度测试,分析了其在不同位置时的线性刚度与空程回差,发现RV减速器在重载情况下会体现出滞回特性。其次,通过对RV-20E减速器实验结果进行分析,建立了减速器的三次多项式非线性刚度模型,并针对此模型进行了仿真,分析了不同刚度大小对机械运动系统输出端的动态影响。最后,针对RV减速器传动精度,搭建了测试台,并且对RV-20E以及RV-40E减速器完成了传动精度的测试。同时,又对RV减速器传动过程中的误差源进行了分析,建立了包括非线性扭转刚度、阻尼、转动惯量在内的RV传动动力学模型,并在测得RV-20E减速器在低速状态下传动误差的基础上,定性地分析了刚度、阻尼以及转动惯量对传动误差的影响,同时也对减速器刚度对传动误差的影响进行了实验验证。然后发现RV减速器的转动惯量、阻尼以及其非线性扭转刚度对回转传动精度有直接的影响。
【关键词】：RV减速器 非线性摩擦 机械传动效率 非线性扭转刚度 回转传动精度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242.2;TH132.46
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景及研究意义11-13
• 1.1.1 课题背景11-13
• 1.1.2 研究意义13
• 1.2 RV减速器关键特性的国内外研究现状13-18
• 1.2.1 非线性摩擦模型13-16
• 1.2.2 非线性扭转刚度16-17
• 1.2.3 减速器回转传动精度17
• 1.2.4 减速器传动效率17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 RV减速器非线性摩擦特性研究20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 RV减速器关节数学模型20-24
• 2.2.1 间隙特性模型20-21
• 2.2.2 非线性摩擦特性模型21-23
• 2.2.3 测试台模型23-24
• 2.3 摩擦实验分析24-27
• 2.4 摩擦特性对系统输出端的影响仿真27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 RV减速器传动效率特性研究30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 RV减速器传动效率实验平台搭建30-34
• 3.2.1 传动效率概念30
• 3.2.2 传动效率实验平台结构30-31
• 3.2.3 实验台主要硬件设备31-32
• 3.2.4 测试平台精度保证32-34
• 3.3 考虑摩擦特性的效率联合仿真34-35
• 3.4 RV减速器传动效率实验分析35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 RV减速器扭转刚度特性研究39-50
• 4.1 引言39
• 4.2 RV减速器刚度测试台搭建39-41
• 4.2.1 扭转刚度特性原理分析39-40
• 4.2.2 测试台整体设备组成40
• 4.2.3 测试台加载装置设计40-41
• 4.3 RV减速器刚度实验数据分析41-48
• 4.3.1 刚度误差分析41-42
• 4.3.2 刚度实验结果42-44
• 4.3.3 空程误差处理44-45
• 4.3.4 扭转刚度处理45-48
• 4.4 RV减速器关节刚度对系统影响仿真48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 RV减速器传动误差特性研究50-66
• 5.1 引言50
• 5.2 RV减速器传动误差测试台搭建50-55
• 5.2.1 测试台结构本体50-51
• 5.2.2 测试台设备选择51-52
• 5.2.3 测试台零部件校核52-54
• 5.2.4 RV减速器回转传动误差实验54-55
• 5.3 考虑非线性刚度与阻尼的传动误差分析55-58
• 5.3.1 非线性扭转刚度55
• 5.3.2 传动误差源分析55-56
• 5.3.3 RV减速器传动精度动力学模型56-58
• 5.4 RV传动误差参数定性分析58-63
• 5.4.1 非线性刚度对RV减速器总传动误差的影响分析59-61
• 5.4.2 等效阻尼对RV减速器总传动误差的影响分析61-62
• 5.4.3 转动惯量对RV减速器总传动误差的影响分析62-63
• 5.5 非线性刚度对RV减速器总传动误差影响的实验分析63-64
• 5.6 本章小结64-66
• 结论66-68
• 附录68-77
• 参考文献77-82
• 致谢82

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本文编号：524039