RV减速器几何回差分析与系统参数优化设计

  Ｒ Ｖ减速 器相 对 于一 般 减 速器 而 言 质 量 轻 、 体 国内外 有 很 多 研究 者致 力 于 Ｒ Ｖ传 动 技 术 的 研 究 。在 国 内 ， 有 学者 提 出对 比渐开 线少 齿差 行星 传 动减 速器 和摆 线针 轮行 星传 动减 速器各 项 特性 ， 使 用效 果 等效原 则 ， 以摆线 齿 轮 的齿 高平 均 圆直径

  — — — — 一 ＋— — 一 一、 ， ｌ 一＾ 一， ２ Ｋ ＾０ ． ＆）（ ＾ 口 ｌ Ｉ ４ ） Ｉ ｅ ‘ｚ ｅ ’ ｚ ｅ ‘ｚ

  积小、 寿命长 ， 并且传动 比范 围大、 回差小 、 传动精 度高。工业机器人 的发展的新趋势是向高速 、 高精、 重 载、 轻量 化 和 智 能 化 方 向发 展 … ， Ｒ Ｖ减 速 器 多 用 于工业 用机 器人 ， 在 近年来 受 到越来 越多 的 国 内外 专家 的重视 ， Ｒ Ｖ传 动技术 的发展也慢慢变得迅速。 因此 ， Ｒ Ｖ传动技术 的研究具有实际意义。

  减速器结构的改进 ， 文献 ［ ６ ］ 提 出了一种新型摆线 轮减速器结构 ， 文献 ［ ７ ］ 提 出了用摆线 内啮合齿轮 代替针轮能够有更好性能的观点 ， 并建立模型进行 分析 。但 是 ， 他们 对 于减速 器 的回差计 算 以及 系统 参 数 的研 究不 多 。 回差是衡量 Ｒ Ｖ减速器工作性能的主要参数

  作者 简介 ： 张诚 （ １ ９ ９ １ 一） ， 男， 江苏常熟人 ， 东南大学硕士研究生 ， 主要研究方 向为结构仿真与优化设计 。

  等距修形量 移距修形量 针 齿 中 心 圆半 径偏 差 针 齿 销半 径 误 差 针齿销与针齿销孔 的配合 间隙 摆线针轮传动 的几何 回差 摆 线 轮 齿 圈 径 向 圆跳 动误 差 针齿销孔圆周位置度误差 摆线轮周节 累计误 差 等距修形误差 移距修形误差 偏心距误差

  轮传 动部分 产 生 的回差 △ 。 ： 可转 化为 ： △ ｌ ２＝一（ ＋ ）×１ ８ ０×６ ０ ／ （ ２ ｃ ｏ ｓ ａ・ １ Ｔ ｒ １ ）（ ２ ）

  之一 ， 回差对 反馈 控 制 系 统 具有 直接 的影 响 ， 同时 还 影 响到 系 统 的 动 态 品 质Ｊ 。因 此 ， 控 制 回差 满

  足减速器传动精度要求对于减速器 的设计 十分重 要 。根 据对 减速 器 的几何 回差 进行计 算 ， 可 以验证 所确定的系统参数是不是合适 ， 当验证结果为不合适 时， 可 以根 据几 何 回差修 改参 数误差 。 由于几 何 回 差是减 速 器性 能 的重要组 成 部分 ， 所 以利用几 何 回 差确定 参 数误 差具 有合理 性 。

  和当量模数为线索查取渐开线齿轮公差 ， 从而获得 摆线 齿轮 公 差Ｊ 。在 国外 ， 早在 ２ ０世纪 ９ ０年代 ，

  Ｂ ｌ ａ ｎ ｃ ｈ ｅ Ｊ ． Ｇ ． 和Ｙ ａ ｎ ｇ Ｄ． Ｃ ． Ｈ． 已经 对 摆 线 传 动 的 公差 进行 了研究 ｌ ４ ｊ 。但 是 ， 这些 研究 都 忽略 了 回 差对 Ｒ Ｖ减 速器 的影 响 ， 因 此他 们所 提 出的方 法 存 在不 足 。而 ２ １世 纪 以来 ， 研 究 者 都 偏 向 于对 Ｒ Ｖ

  由文 献 ［ ９ ］ 可 知， Ｒ Ｖ减 速 器 的几 何 回差 一 般

  零件 加工 的成 本 ， 表 现为各 参数 的取值 带来 的零 件 加工 的难 易程 度 。

  基金项目： 国家 高档 数 控 机 床 与 基 础 制 造装 备 科 技 重 大 专 项 （ ２ ０ １ ２ Ｚ Ｘ ０ ４ ０ ０ ２ ０ ３ ２ ， ２ ０ １ ３ Ｚ Ｘ ０ ４ ０ １ ２ ０ ３ ２ ） ； 江 苏 省 科 技 支 撑 计划 重点 项 目

  Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５—５ ０ ９ Ｘ． ２ ０ １ ５ ． ０ ８ ． ０ ０ ２

  Ｒ Ｖ减 速 器 几 何 回差 分 析 与 系 统 参 数 优 化 设 计

  ２ １ １ １ ８ ９ ） （ 东南 大学 机械 工程 学院 ， 江苏 南 京

  式 中各 参 数含 义 及 计算 过 程详 见 文献 ［ ９ ］ 中ｌ ７— １ ３ ２—１ ７—１ ３ ３ ， 本 文不作 具体 阐述 。 将各 个参 数 的计 算公 式 代入 式 （ ３ ） ， 得 到摆 线 针 轮行 星传动 部分 产生 的 回差 △ ， 为 ：

  向跳动误差 △ Ｆ 引起 的侧 隙。 本文主要考虑公法 线长 度平均 偏差 引起 的测 隙 ， 即， 。 因此 ， 渐 开线齿

  （ ｙ 。 ＋ Ｙ ｙ ＋∑ Ｙ Ｘ （ Ｄ＋ ＋ ７ ． ｉ ） Ｊ （ ３ ｊ ） Ｊ

  式 中： Ａ ｒ 巾 为等距修形量 ； ｈ ｒ 为移距修形量； ｒ ｐ 为

  针 齿 中心 圆半 径 偏 差 ； ６ ｒ 为 针 齿 销 半 径 误 差 ； Ｂ Ｙ 为针齿 销与 针齿销 孔 的配 合 间 隙 ； Ａ Ｆ 为 摆线 轮 齿

  Ｒ Ｖ减速 器 的转臂 轴 承存 在 一 定 的游 隙 ， 所 以 会产 生相应 的回差 。该 回差 的计算公 式 为 ：

  △ ５ ６＝１ ８ ０×６ ０ Ａ ｕ ／ （ 订 ０ ０ ） 轮 的 中心距 。 ２ ． ４ 减速 器整 体几何 回差 （ ６ ）

  Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ

  Ｒ Ｖ传 动 是 一 种 新 型 的Байду номын сангаас、 二 级 封 闭式 、 少 齿 差

  动 和摆线 针 轮行 星 传 动 两 部 分 组 成 。Ｒ Ｖ减 速 器

  根 据式 （ ８ ） 计 算 回差 时需 要 用 到 的 参数 见 表 １ ， 即可 以通过计 算 回差 ， 确 定表 中参数 。 式（ ８ ） 得 到 的 减 速 器 的 几何 回差 是 表 １中各 个 参数 产生 的 回差 分 量 的 总 和 。由于 各 个 回差 分 量 之 间相互独 立 ， 所 以当且仅 当各 个 回差分量 的最

  影 响渐 开 线 圆柱 齿轮 传 动 的几 何 回差 的因 素 主要 为 齿轮 啮合 的 固有侧 隙和 装 置误 差 。齿 轮 啮 合 的 固有侧 隙主要 由最 小侧 隙和侧 隙公差 决定 ； 装

  行星 传 动引起 的 回差 ， 第二 部分 为摆线 针轮行 星传 动部 分 引起 的 回差 。 由于 本文 利用 回差计算 进行 参数优 化 ， 因此将 以综 合 回差 的上 限值 为 限定值 ， 进行 系统参数 的优

  误差 ； ６ Ａ ｒ 。 为移 距修形误差 ； Ｂ ｅ 为偏心距误 差 ；

  为短 幅系数 ； ｅ 为摆 线轮 偏 心距 ； ｚ 为摆 线 轮 齿 数 ； ｒ 。 为 针轮半 径 。

  式中： Ａ ｕ为转 臂 轴 承 的游 隙 ； ａ 。为 行 星轮 与 太 阳

  式中： ｒ 。 为太 阳轮分 度 圆半 径 为齿轮传 动侧 隙 ， 其 中 为公 法线 长度平 均偏 差 （ Ｅ ， Ｅ ） 引起 的侧 隙 为 中心距 误差 △ 引起 的侧 隙 为 齿 圈径

  摘要 ： 提 出 了一种 以 Ｒ Ｖ减速 器几何 回差上 限值 为 约束 的 系统 参 数 优化 设 计 方 法 ， 建 立 了 以几何

  回差为 目标函数、 系统参数为变量的优化设计模型 ， 并进行 了系统参数灵敏度分析， 在此基础 上 获得 影 响 Ｒ Ｖ减 速 器几何 回差 的主要 参数 。 最后 应 用该 设 计 方法 对 某型 号 Ｒ Ｖ减速 器的主 要 参 数进行 了优化设计 ， 得到 了符合标准要求的系统参数 。 关 键词 ： Ｒ Ｖ 减速 器 ； 几何 回差 ； 灵敏 度 分析 ； 参数 优化 中图分 类号 ： ， Ｉ ’ Ｈ １ ３ ２ ． ４ ６ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ８— ０ ０ ０ ５— ０ ５