根据RV减速器的结构特点,建立了主要承载部件的时变模糊可靠性分析模型,讨论了相关零件在服役期间内的可靠度变化规律,结果表明摆线轮是影响整机可靠性的最薄弱零件。根据最薄弱环节原则,以摆线轮的可靠度和整机的体积为优化目标,提出了RV减速器可靠性优化设计方法。对样机分别进行了常规优化和可靠性优化设计,对比优化结果,显示后者能在减少体积的同时保证高可靠度,优化效果显著,验证了该方法的有效性,为RV减速器的参数优化提供了一种新方法。

摆线针轮是RV减速器中主要组成部分之一,为了进一步提高RV减速器的承载性能,提出了一种以摆线针轮接触应力、啮合刚度为优化目标函数的多目标优化设计方法。为了优化其承载性能,以针齿分布圆半径、短幅系数、针径系数、摆线轮宽度为设计变量,构建了接触应力最小、啮合刚度最大的优化数学模型,使用Matlab调用其优化工具箱中的遗传算法进行了求解。优化设计后的结构与原结构相比较,接触应力减小,啮合刚度增大,摆线针轮的承载性能获得改善。研究为RV减速器的设计提供了一种新的方法。

啮合侧隙是影响摆线针轮副承载能力、摩擦功耗、振动噪声等传动性能的关键因素之一。利用摆线针轮传动原理,建立了考虑侧隙的摆线轮与针齿啮合力及摩擦功耗分析模型,并引入比较系数,描述了侧隙对摆线轮针齿啮合副接触力和摩擦功耗的影响。分析表明,侧隙会显著改变参与接触的针齿数量,从而改变接触力峰值和摩擦功耗,即侧隙增大会导致接触力峰值显著增大,但摩擦功耗会略有降低。该方法可为评估初始及磨损后侧隙对轮齿接触特性的影响机制提供简便的理论方法。

为了更加准确地计算出摆线针轮的接触刚度,更好地指导实际应用,利用蒙特卡洛方法对其进行分析,提出了一种基于蒙特卡洛方法的摆线针轮接触刚度计算方法。该方法分别建立了摆线轮齿轮齿廓修形前和摆线轮齿廓齿廓修形后的齿廓函数,探究了齿轮修形对摆线针轮接触刚度的影响,最后得到了较为准确的摆线针轮接触刚度的表达式。以工业机器人RV-40E减速器为例,通过计算实例表明,针对摆线轮的齿轮齿廓修形会改变摆线轮的接触刚度,摆线针轮接触刚度随着修形量的增加先减小后增大再减小。

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。

为得到更加理想的摆线轮齿廓线型,提出一种新的摆线轮齿廓修形方法。在保证短幅系数,偏心距不变的情况下,利用椭圆对摆线轮的标准理论轮廓线滚动切割修形,得到修形后的齿面轮廓线,并推导出其方程表达式。与常用的齿廓修形方法相比,修形后的齿廓曲线在主要工作段更加逼近完全共轭齿廓,并且通过控制椭圆的形状参数,可对摆线轮与针齿轮的啮合间隙进行调整,简单灵活。分析该修形齿廓的法向齿廓间隙、初始啮合间隙、接触应力以及回差影响,验证了该修形方法的合理性。

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。

摆线啮合付是水力机械及液压元件中常用的容积计量及能量转换的重要零部件。该零件的加工精度对其应用效果的影响起着关键性的作用。本文就摆线啮合付中有关摆线针轮的精度检测方法及其在 L eitz PMM5