双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的齿面接触特性对安装误差极为敏感。为揭示安装误差对齿面接触特性的影响规律,开展了含安装误差的双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析。推导出章动式双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程;借助齿面接触分析(TCA)获得齿轮副的齿面接触迹线和几何传动误差;通过算例分析了内、外锥齿轮锥点误差及齿轮副轴线交角误差对双圆弧弧齿锥齿轮副齿面接触特性的影响规律。研究表明,随着各项安装误差的增大,齿轮副接触迹线沿齿高方向的偏移量增大;凸、凹齿面接触迹线沿齿高方向的偏移量对安装误差变化的敏感程度不同;正的安装误差比负的安装误差对齿轮副传动误差影响更大。为获得理想的啮合性能,应合理控制章动式双圆弧弧齿锥齿轮副的安装误差。

RV减速器是工业机器人的重要组成部件,其综合性能决定着机器人的控制精度。目前,市场上缺少检测RV减速器性能的产品,现有检测平台种类较少、功能单一且操作复杂,不能满足国内工业机器人生产研究的需要。通过分析RV减速器的机械结构和工作原理,深入研究RV减速器的传动误差、传动效率、扭转刚度等性能参数检测方法,设计了一种RV减速器动态传动性能自动化检测平台,为RV减速器的机械设计和性能测试提供参考和依据。

为了研究圆弧齿线圆柱齿轮传动误差,提出了圆弧齿线圆柱齿轮传动的扭转振动模型,并利用3D模型建立动力学模型,分析齿宽、齿线半径、负载及转速等对传动误差的影响。研究表明,不同结构参数和工况时,传动误差在0附近周期性波动;传动误差幅值随着齿宽增大而先减小后增大;传动误差幅值随齿线半径增大呈"W"形变化,即先随齿线半径增大而先减小后增大,然后再随齿线半径增大而先减小后增大;传动误差幅值随负载和转速增大而增大。研究结果为齿轮系统的降噪、润滑、故障诊断及轮齿几何修形等提供了理论基础。

表征精密减速器传动精度的关键参数是传动误差,但目前针对机器人用精密减速器传动误差测量精度分析的问题仍处于空白。为此,以RV减速器为测量对象,利用现有的精密减速器性能试验机,采用测量不确定度评定的方法进行表征,对仪器轴系的回转精度、同轴度进行了实际测量;分析了各误差源对传动误差测量精度影响的程度,计算了各误差源的合成不确定度。结果表明,该精密减速器性能试验机测量精度较高且通过对该试验机进行多组重复性试验,其传动误差测量重复性小于2″,可以满足精密减速器传动误差测量要求。

针对某混合动力系统的齿轮啸叫问题进行了分析和优化。基于测试噪声的阶次分析,锁定了齿轮副噪声源。通过接触斑点测试,表明齿轮副存在明显的偏载问题。对接触斑点的仿真和测试结果进行了对标,仿真结果与测试结果吻合较好,该仿真分析模型可用于后续的微观参数优化分析。对一级小齿轮进行了微观修形参数优化,优化后齿轮接触斑点更均匀,传动误差更小,轴承动态响应力也更小。噪声测试结果表明,修形后的齿轮噪声明显降低。

为准确测量机器人RV减速器的传动误差,分析测量过程中负载和输入转速的影响,指导机器人RV减速器的测量和应用,通过选型关键测试部件搭建了由驱动模块、加载模块、控制模块、测量模块、软件模块和机械模块组成的机器人RV减速器综合试验台,测量了RV-40E和RV-320E不同条件下的传动误差值,得到了传动误差曲线图。基于实验数据拟合出负载、输入转速、不同型号和传动误差之间的关系,分析了负载、输入转速、刚度对于传动误差的影响。结果表明,机器人RV减速器的传动误差随着负载和输入转速的增大而增大,随着刚度的增大而减小,负载对传动误差测量值的影响为3阶次,对其影响较大。

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。

以RV减速器为研究对象,结合其结构特点和传动原理,建立系统动态传动误差的数学模型并进行求解。建立RV减速器三维装配模型,导入ADAMS仿真软件。利用MATLAB中的New-Mark法计算仿真得到的输出速度,获得减速器传动仿真误差,并进行频谱转换,与数学模型计算的结果进行对比。搭建RV减速器传动误差的测试实验平台,测量RV减速器的传动误差。通过对比实验结果、仿真结果、数学模型计算结果,验证了仿真模型和数学模型的准确性。

以高精度RV⁃80E减速器为研究对象,针对其结构特点,利用ADAMS多体动力学仿真软件建立RV减速器刚柔耦合模型,并验证模型的正确性。采用刚柔耦合模型设计了多组不同误差的仿真样机,并通过仿真分析了不同误差因素对整机传动精度的影响。分析不同的误差组合方式,得出正等距和负移距、负等距和正移距的误差组合可以有效地减小传动误差对整机传动精度的影响。通过实验测试,分析了国内外RV减速器传动精度的差异。分析了RV⁃80E减速器传动误差和误差频谱,确定了二级传输误差为影响传动精度的主要原因。研究结果为减速器批量化生产提供了参考。

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。