针对摆线针轮传动齿廓修形量优化过程中无合适约束条件、逆向工程难以确定摆线轮齿廓修形量以及对摆线针轮传动特性研究时其啮合区间无法获取等问题,开展了摆线轮啮合区间确定方法的研究。首先,对刚度进行分析,确定了影响刚度的主要部件。然后,通过关键部件处的接触刚度分析,分别建立了滚针轴承、圆锥滚子轴承以及摆线轮啮合点扭转刚度模型。在此基础上,推导出以滚针轴承、圆锥滚子轴承以及整机扭转角度为变量的摆线轮扭转刚度方程。最后,依据啮合点连续性原理,计算出所有满足啮合点扭转刚度之和近似等于摆线轮扭转刚度的啮合区间,并依据摆线轮初始啮合点不随负载增加而改变的原理,最终实现对不同负载下可行啮合区间的筛选。该方法分析结果与实际情况基本吻合,并且无须对减速器进行拆解,可以为摆线针轮传动设计和优化提供必要

以摆线针轮传动系统为研究对象,基于集中质量法建立了弯扭耦合的非线性动力学模型,考虑摆线轮的偏心运动以及摆线轮与针轮啮合的时变刚度、齿侧间隙及传动误差的影响,运用拉格朗日法求得系统的运动微分方程。针对系统微分方程的半正定、变参数和强非线性特点,以摆线轮与针轮啮合位置的相对啮合位移作为系统的广义坐标,运用线性变换将方程组转换为统一形式的矩阵形式,并对方程进行了无量纲处理。通过计算得到了系统的固有频率和无量纲频率,并对固有频率的影响因素进行了分析。

结合分形理论构建了摆线轮齿与针齿的形貌模型,基于改进的Herschel-Bulkley模型提出的脂润滑线接触膜厚公式,对修形后的摆线轮齿与针齿啮合过程中的最小膜厚进行了研究。确定了啮合过程中最小膜厚出现的位置,并分析了摆线轮齿的宏观设计参数和修形参数对最小膜厚及润滑状态的影响;通过经验公式确定基本参数,进一步结合弹流润滑数值计算研究了摆线针轮传动的润滑特性。

摆线针轮啮合传动部分是RV减速器的关键结构之一,基于多体动力学构建虚拟样机进行仿真分析是研究RV减速器动态特性的常用方法。在不同载荷和不同工作环境下,基于多刚体动力学对RV减速器进行了仿真分析,仿真结果直观显示了不同工作环境下摆线针齿啮合特性变化情况。采用刚柔耦合技术,提取连续节点应力变化曲线进行分析,确定了啮合时最大接触力的位置和大小,为后续对修形方式的研究和改进提供了理论基础。

摆线针轮传动机构是工业机器人关节减速器的关键部件，针对现有研究对摆线针轮传动机构啮合过程中，对摆线轮齿与针齿上啮合点的运动及受力情况缺乏关注的问题，提出了对摆线轮齿进行齿廓离散的仿真思路。通过矢量法建立了同一坐标系下摆线轮与针轮的齿廓方程。应用MATLAB对齿廓方程进行了验证并确定了针齿上参与啮合的范围；基于齿廓方程构件了摆线针轮传动机构的全参模型；应用ADAMS进行运动学及动力学仿真，在摆线轮齿上等距设置了51个marker点，并提取了每个marker点的轨迹曲线及与针齿的接触应力。仿真结果表明，齿廓离散的仿真方法在啮合运动的运行规律研究中直观明了。清晰地揭示了针齿在与摆线轮齿啮合时具有两次接触单次受力的特性。

为了研究摆线针轮传动机构设计参数与压力角之间的关系,对摆线轮与针轮之间的压力角及其影响因素 进行了分析.基于齿轮啮合原理,建立摆线轮齿廓的数学模型,根据摆线针轮传动机构的多齿啮合特点,推导了压 力角的数学表达式,并仿真了特殊位置处摆线轮与针轮之间的啮合关系.以工业机器人用R V减速器中的摆线针 轮传动机构为例,应用VC ＋ ＋软件编程和AutoCAD软件仿真,详细论述了机构的偏心距、针轮分布圆半径以及针轮 半径等机构设计参数对压力角的影响.通过对摆线轮与针轮不同啮合状态的仿真,揭示机构设计参数对压力角的 影响机理.结果表明：偏心距对机构压力角的影响显著,针轮分布圆半径次之,而针轮半径的影响可以忽略不计.该研究为摆线针轮机构的参数设计和分析提供了理论依据.

针对现有摆线针轮传动偏心距选取的缺点与不足,根据RV减速器摆线针轮传动中短幅系数与偏心距的关系,建立了以获取最大承载能力为目标的偏心距优化模型,并探讨了一种优化设计数值求解方法,获得了优化偏心距值.然后又创建了摆线针轮传动多体接触的有限元模型,并对偏心距优化前后的接触性能进行了计算机模拟仿真分析,结果表明偏心距优化后的摆线轮与针齿之间的接触应力降低了12.6%左右,进一步论证了优化后的摆线针轮传动系统具有更大的承载能力.这为摆线针轮的性能优化设计提供了一定的参考价值.

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。