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RV减速器动态特性研究

陈伟佳  
【摘要】:在摆线针轮减速器基础上研制出来的RV减速器,是由第一级渐开线行星齿轮和第二级摆线针齿轮组合而成,不仅体积小、重量轻、传动比范围广,而且具有承载能力强、扭转刚度大、精度高、回差小、传动效率高等特点,广泛应用于工业机器人、数控机床、雷达等精密机械传动领域。随着德国工业4.0和中国制造2025的提出,国内机器人行业迅速发展,对RV减速器的需求越来越大,但国内RV减速器性能与国外相比,仍存在噪声大、使用寿命短等差距,因此对其进行动态特性分析以及实验研究具有十分重要的意义。本文阐述了国内外的RV减速器的研究现状,在研究RV减速器的工作原理及特点的基础上,分析系统的传动过程,并对主要构件的受力情况进行了分析,运用转换机构法及图解法分别计算出系统的传动比。基于集中质量法,建立了具有N个行星轮的RV减速器的动力学模型,并通过第二类拉格朗日方程建立了RV传动系统的动力学方程,该方程可以进行适当改变,得到考虑阻尼和误差等因素影响的动力学方程。利用Pro/E软件建立了RV-40E型减速器的三维参数化模型,并完成虚拟装配。再将简化的模型导入ADAMS中进行虚拟仿真,在空载及施加负载的情况下,得到系统各主要构件的角速度、角加速度。通过仿真数据和理论计算值的对比,验证了所建模型的正确性及合理性。通过分析部分针齿X方向、Z方向以及合力,研究了摆线轮与针齿之间接触产生的啮力随时间变化的规律,并且研究了载荷对减速器振动的影响。最后,系统地总结了几种间隙铰描述的传统方法及研究模型,阐述了本文采用改进的LankaraniNikravesh接触碰撞力模型的合理性。研究了不同曲柄轴与转臂轴承铰间隙下RV传动系统内各构件的接触碰撞作用,并在ADAMS环境中分析间隙对系统动态特性的影响,研究结果对RV减速器的国产化设计与制造具有重要的理论指导意义和实用价值。


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