RV减速器摆线针轮传动的精确啮合间隙计算

RV减速器摆线针轮副的啮合间隙大小是影响其传动性能的关键因素,目前国内的研究多采用公式法来计算摆线针轮的初始啮合间隙,未考虑传动过程中节点位置的变化,导致理论结果与实际啮合间隙存在差异。提出将实际齿廓公法线方向的齿廓间距离作为精确啮合间隙,通过对传统初始啮合间隙计算方法的深入分析,建立摆线针轮齿面接触模型,计算出任意转角下精确啮合间隙的大小,为RV减速器摆线针轮副啮合间隙的计算和分析提供理论基础。     

一种摆线针轮传动多齿啮合接触特性分析方法

为有效地揭示齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响规律,基于多体动力学和弹性接触理论提出了一种可精确预估摆线针齿动态啮合对数、确定接触点位置并获取接触载荷的动力学分析方法。首先,建立了摆线针轮系统刚体多体动力学模型;其次,在数值计算的任一时刻,循环判断摆线齿廓的离散点与各个针齿之间是否满足接触条件,确定最大接触深度并计算法向接触载荷;最后,将摆线针齿接触载荷等效为系统广义力,建立了含多齿啮合接触关系的摆线针轮传动系统动力学方程。在此基础上,以某一针摆传动系统为算例,分析齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响。研究结果表明,摆线针轮传动的实际传力针齿数由齿廓修形和负载特性决定。该方法对于具有不同传动比的摆线针轮传动系统,均能高效准确地完成齿廓修形和负载变化条件下的传力针齿数预估和接触载荷计算。     

关于修正摆线轮啮合初始间隙分布规律的探讨

为了补偿制造误差、便于拆装和保证良好的润滑,通常修正摆线轮齿形和标准针轮相啮合,以保证啮合间隙。对于多齿啮合的摆线针轮传动而言,啮合间隙分布规律对受力分布产生直接影响,所以研究初始间隙分布规律具有重要意义。本文对进行等距修正、移距修正及等距加移距修正的摆线轮同标准针轮相啮合时的初始间隙分布规律进行了探讨。     

考虑针齿位置和半径综合随机误差的摆线针轮啮合力计算方法

摆线针轮行星传动是目前工业中常用的一种传动方式。实际加工和装配摆线轮与针轮时,各针齿的位置和半径难以精确为理论值,而是在加工误差范围内波动的随机变量,这会对摆线针轮的实际啮合情况有所影响。啮合力影响着摆线针轮传动的传动精度和平稳性,进而影响传动误差。推导了一种基于赫兹公式来计算摆线针轮传动啮合力的方法,提出在摆线轮与针齿啮合时存在针齿位置和半径的综合随机误差,推导了考虑这种综合随机误差的相对转角计算公式,并进一步结合算例进行了考虑随机误差的啮合力计算,分析了啮合力的变化对传动误差的影响。计算模型对机器人高精密减速器传动精度设计具有借鉴意义。     

齿廓偏差影响下的RV减速器摆线针轮啮合间隙计算

摆线针轮啮合间隙对RV减速器的啮合传动性能及运动精度影响很大,因此,啮合间隙的准确计算是摆线针轮接触特性研究中很重要的内容。目前,国内对啮合间隙的计算大多是以理论设计齿廓为基础,未考虑摆线轮在修形设计加工过程中的齿廓偏差,所以,计算得到的理论啮合间隙与实际啮合间隙不一致。为此,综合考虑齿廓偏差的影响,提出一种摆线针轮啮合间隙的新计算方法,从工程和数学的角度获得了轮齿啮合的真实间隙。通过将摆线轮的齿廓偏差在理论齿廓上进行有效叠加,基于非均匀有理B样条重构得到高度逼近实际加工齿面的数字化齿面;根据建立的摆线针轮传动接触分析模型,运用微分几何原理计算针齿中心至摆线轮齿廓的最小距离,得到齿廓偏差影响下的准确啮合间隙值,为RV减速器摆线针轮副的传动性能研究及齿廓修形设计提供了新的思路。     

基于几何接触算法的摆线针轮传动误差分析

在摆线针轮传动的轮齿接触分析（Tooth Contact Analysis,TCA）模型中,通常将误差值设为一个定值,易造成计算结果不合理,且计算过程中常出现计算不收敛等问题。对此,建立了包含修形、加工误差等多因素综合作用下的摆线针轮传动误差分析模型;在对啮合点矢量方程分析后,提出了一种解决数值不收敛等问题的方法,即在求得的摆线轮和针齿上纵横坐标相等的点中,找到法向量相等的啮合点。对回转体误差形式分析后,提出了一种解决计算结果不合理的方法,即令摆线轮周节误差、摆线轮齿廓径向跳动误差和针齿中心圆半径误差在公差带内呈周期性变化。以RV-80E减速器为试验对象,对比试验结果,验证了理论模型的正确性;研究各误差对传动误差的影响,开展了各误差灵敏度分析。结果表明,针齿半径误差和针齿与针齿壳间隙综合作用下的法向间隙是影响传动误差的主要因素。     

基于能量法的摆线针轮传动啮合刚度理论研究

基于能量法和局部接触变形的Hertz接触模型,考虑了摆线轮齿弯曲、剪切、受压变形以及针齿的弯曲、剪切变形,提出了摆线针轮齿轮副啮合刚度计算模型。计算了载荷作用下的摆线针轮扭转变形,给出了啮合点位置的啮合刚度和单齿等效扭转刚度计算公式。基于所提出的计算模型,分析了齿形参数偏心距、针齿分布圆半径、针齿半径及针齿数对啮合刚度以及单齿等效扭转刚度的影响。该计算模型可用于摆线针轮传动的受力分析以及动力学特性分析,具有一定的参考价值。     

摆线针轮减速机的齿廓啮合间隙分布

摆线齿轮可以采用成形法加工。用这样的齿轮装配而成的摆线针轮减速机,其齿廓啮合间隙是减速机的制造误差,装配误差,原理误差等的函数,运用解析的方法可以求得齿廓啮合间隙（包括切向啮合间隙和法向啮合间隙）的分布规律,计算表明,空载时的减速机一般只有一对针齿,摆线齿接触,承载时的减速机当摆线针轮修形时,接触齿廓的数目可能少于理论接触齿廓数目的一半。     

机器人RV减速器摆线针轮传动轮齿接触分析

以机器人RV减速器中第二级摆线针轮传动为研究对象,通过分析摆线针轮传动的运动关系,构建了摆线针轮传动的轮齿接触分析模型,基于齿轮啮合原理和轮齿连续接触条件,建立轮齿接触分析方程组,阐述了轮齿接触分析计算过程中初始参考点求解的难点问题,求解出传统修形方式下摆线针轮传动的瞬时啮合状态、啮合区域,并得到了传动误差曲线和回程误差曲线,为承载下摆线针轮传动的轮齿啮合特性分析提供了理论基础。     

二齿差摆线针轮行星传动的强度计算

在文献[1]中介绍了二齿差摆线针轮行星传动的原理和几何计算,本文介绍强度计算,有关符号的意义同文献[1]。针轮与摆线轮在啮合传动中是多齿啮合,摆线轮与针齿之间,以及W机构中柱销套与柱销孔之间的载荷分布很复杂,除了受接触变形影响外,还受制造误差、侧隙和被柱销孔削弱的摆线轮体变形的影响。为了便于研究,作以下的假设:1.装配间隙为零;2.摆线轮、针齿壳和转臂的变形忽略不计;3.不考虑摩擦的影响。设图1中摆线轮沿顺时针方向转动,由于在摆线针轮行星传动中,转臂的转向与摆线轮的相反,因此在转化机构中针轮的转向与摆线轮的相同,并可认为针轮为主动。所以,在y轴右面,针轮与摆线轮间有离开的趋势,它们之间没有作用力存在;在y轴左面,针齿与摆线轮相啮合的部分,相互间有作用力和反作用力存在。     

点接触摆线行星传动齿面构建方法

提出了点接触摆线行星传动的形成方法,并在摆线行星传动共轭啮合副的基础上给出形成点接触啮合的基本原理;提出了针齿啮合管齿面的构建新方法,推导出啮合管齿面方程、接触曲线方程,从而建立了以摆线针轮共轭啮合副的啮合曲线为脊线的啮合管共轭齿面。在设计实例中,构建了针齿的啮合管齿面,给出了针齿啮合管的位置参数和啮合管半径的选择方法,讨论了点接触摆线行星传动的特性。     

RV减速器摆线针轮传动部分啮合特性仿真分析

摆线针轮传动部分是RV减速器的关键结构,摆线针轮传动综合啮合刚度的确定是进一步研究RV减速器动态特性的基础。基于Hertz接触理论推导了摆线针轮传动单齿对的等效接触刚度公式,确立了单齿对接触刚度的求解参数,建立了含有以同时参与啮合针齿数为叠加参数的摆线针轮综合刚度模型,为确定同时参与啮合的针齿齿数,在计及摆线轮修形、针轮中心圆直径误差并将摆线轮进行柔性处理的情况下,基于ADAMS对某型RV减速器整机进行了动态仿真;仿真结果直观显示了同时参与啮合的针齿数以及针齿受力受负载的影响效果。     

RV减速器摆线针轮啮合间隙影响因素的分析

啮合间隙是影响RV减速器摆线针轮传动精度的主要因素,为保证摆线针轮的传动性能,对RV减速器摆线针轮啮合间隙的影响因素进行了分析。通过对比不同修形方式下初始啮合间隙的MATLAB函数图像,得出初始间隙最小、最佳的修形方式。通过理论计算,分析各影响因素对RV减速器摆线针轮啮合间隙的影响程度,进而确定主要的影响因素。     

摆线传动接触载荷与效率的关联模式及试验验证

为揭示摆线针轮传动的接触载荷与效率的关联模式,基于牛顿法和弹性接触理论提出了一种可实现摆线针轮多齿啮合点精确定位、接触载荷分布确定和传动效率计算的理论分析方法。该方法建立了摆线轮刚体动力学方程,并将传动效率表达为摆线轮所受合外力的函数;通过摆线轮齿廓离散点与针齿圆、输出销/孔的相对几何关系与接触条件来确定摆线轮接触载荷;将摆线轮接触载荷转化为广义力,形成由摆线轮合外力/力矩表达的传动效率函数。以某单级摆线减速器为例,分析设计参数与运行工况对传动效率的影响。通过专用试验台进行对比试验,结果表明：理论计算传动效率不随负载变化;低负载时,传动效率偏低,且随负载增大而快速上升;高负载时,传动效率变化不大,趋于稳定值,且与理论值接近。该方法仅可作为高负载时摆线针轮传动效率评估的简明方法。     

RV减速器摆线轮齿廓的逆向主动修形方法

齿廓修形设计是RV减速器摆线轮设计制造过程中的关键环节,但目前摆线轮齿廓修形设计未考虑其齿廓误差和运动精度对齿廓形状的影响关系,为此,提出一种综合考虑齿廓误差和传动误差影响的摆线轮齿廓逆向主动修正方法。通过对RV传动摆线针轮进行轮齿接触分析,以抛物线修形方法中的修形系数ac、常数项系数b、失配参考点处啮合相位φ0角作为齿廓修形变量,以传动误差最小为目标函数,建立齿廓逆向修形数学模型,最终求解得到满足RV传动精度要求的最佳齿廓。该方法综合考虑了摆线齿廓形状变化与啮合特性和传动精度之间的交互影响,同时,在保证啮合特性和运动精度情况下,可获得更加符合工程实际的摆线轮设计齿廓,保证了RV减速器摆线针轮副的装配工艺性,对RV传动性能预控、齿廓修形质量及运动精度改善提供理论和技术支撑。     

摆线针轮传动啮合力计算及有限元分析

计算了修形前后摆线齿轮与针齿的啮合作用力,通过初始间隙的分布曲线判定了修形摆线齿轮与针齿的同时啮合齿数。建立了摆线齿轮及针齿的参数化模型,并导入到ANSYS软件当中,建立了以"接触单元密分和非接触单元粗分"为原则的有限元模型,分别对标准齿形摆线齿轮及修形摆线齿轮的啮合作用力进行了有限元接触应力分析,得到了考虑摩擦因数的最大啮合作用力,并与通过理论公式计算出的最大啮合作用力进行对比分析。研究结果可为工程上摆线针轮传动的受力分析提供理论依据和技术支持。     

误差因素对摆线针轮传动齿面载荷的影响研究

利用质量弹簧等价模型方法计算了理想结构下摆线针轮传动的齿面载荷分布。经验证与理论计算方法得到的结果基本吻合,并在此基础上分别探讨了多种加工误差、等距修形引起的间隙等对摆线针轮传动中齿面载荷分布的影响,进而分析了多种加工误差和间隙同时存在时对摆线轮齿面载荷的综合影响关系。提出了一种通过控制偏心轮偏心误差的相位和相关误差量的大小来改善摆线轮齿面载荷分布的方法。     

考虑齿形误差的RV减速器摆线针轮副传动误差分析

在摆线轮加工过程中,由于受到机床精度、刀具精度、工装夹具精度及轮坯精度等因素的影响,不可避免地会产生齿形误差。为了评估齿形误差对摆线针轮副传动精度的影响,基于实测的摆线轮齿形误差计算出实际齿面坐标点数据。采用非均匀有理B样条(NURBS)曲线对实测齿面数据进行曲线拟合,得到含齿形误差的摆线轮数字化齿廓。依据齿轮啮合原理对摆线轮数字化齿面进行齿面接触分析,获得了考虑齿形误差的摆线针轮副传动误差曲线。仿真结果表明,齿形误差会改变摆线轮传动误差曲线的形状和幅值。     

间隙及转矩对2K-V型传动装置传动精度的影响

以2K-V型减速机为研究对象,综合考虑各零件加工误差、装配误差、齿轮啮合间隙、轴承间隙、零件弹性变形及其旋转零件的惯性载荷等因素对传动精度的影响,建立了非线性动力学计算模型;并利用该模型对传动装置中各轴承间隙、摆线轮与针齿间的啮合间隙及转矩所引起的系统回转传动误差进行研究,结果表明:摆线轮及行星架曲柄轴轴孔处的轴承间隙、转矩等对系统的传动精度影响较大。     

一种针齿摆线齿轮传动机构及减速器

本发明提供的针齿摆线齿轮传动机构及减速器，其传动机构是由内轮、针齿、内摆线轮组成，内轮相对于内摆线轮偏心设置，与针齿啮合，针齿与内摆线轮啮合，其特征在于：所述的针齿为偏心针齿，转动轴位置固定，转动轴线分布在以内摆线轮的旋转轴线为轴线的圆柱面上。本针齿摆线齿轮机构的优点在于：每个偏心针齿自定轴转动，提高了各针齿在运动过程中的位置精度，提高了传动的平稳性和效率；有利于增加针齿与摆线轮齿同时啮合的齿数，提高传动的承载能力，从而使得本发明的传动功率超过摆线针轮行星减速器，实现了大功率传动。