传统的齿廓修形设计存在计算复杂、齿廓曲线形状不易控制及轮齿啮合精度不易保证等缺点,齿轮的齿廓压力角对啮合传力性能具有较大影响。因此,基于摆线轮齿廓压力角的分布规律,提出了一种新的齿廓修形方法。以计算分析获得的压力角分布趋势为基础,建立了直线法齿廓修形数学模型,推导出齿廓压力角和修形量的函数关系;构建了轮齿接触分析模型,获取了修形摆线针轮的传动误差。通过摆线轮的齿廓形状和传动误差的对比测量实验,验证了文中所提方法的正确性和有效性。该方法综合考虑了摆线轮齿廓压力角与修形量之间的相互影响,解决了传统修形方法在计算、加工和主动设计等方面的技术难题,可以灵活控制修形量变化趋势,在保证啮合性能的同时,获得了更逼近理论摆线的设计齿廓。

基于Archard磨损模型和Hertz接触理论为理论基础,将摆线轮齿廓啮合区域离散化,建立了摆线轮磨损的计算模型;根据该计算模型分析了各啮合点处滑动系数、磨损率、磨损量与啮合相位角之间的关系,并进行曲线拟合。结果表明,建立的数值计算方法可以实现对不同修形方法、不同尺寸、不同工况条件下摆线针轮齿廓磨损量的定量计算。

RV减速器因其精度高、效率高、体积小等优势,在机器人领域占主导地位。摆线轮作为RV减速器的关键部件,直接影响着RV减速器传动系统的各项性能。为了提高摆线针轮的啮合性能,将针齿半径构造为关于转角的指数函数进行修形,建立修形后的齿廓方程。结合算例,对比修形前后的摆线轮齿廓曲线和曲率半径,计算了修形后曲柄旋转0°~360°时摆线轮与针齿的接触压力和传动误差。指数函数修形在摆线轮工作段保持了理论齿廓曲线,克服了传统修形方法修形量偏大的问题,保证了啮合的平稳性,并提高了摆线轮的强度和传动的精度。

针对摆线针轮啮合副的针齿与摆线齿轮在实际啮合传动过程中存在的滑动现象,提出了一种基于滚滑作用的新型摆线齿廓模型的构建方法,在该新型模型中通过引入一滑动函数来表示针齿与摆线齿轮间的滑动。根据微分几何和齿轮啮合理论,推导了基于滚滑作用的摆线齿轮齿廓方程,确定了滚滑摆线针轮传动的啮合函数,给出了滚滑摆线针轮齿廓综合曲率半径和接触应力的计算方法。选取一假定滑动函数,根据经验选取相关参数,构建一新型摆线齿廓,与相同参数下标准摆线齿廓进行了对比,并比较了两种齿廓的综合曲率半径、齿面接触应力等特性。试制一滚滑摆线齿轮,应用于RV减速器中,完成了新型RV减速器样机2.5倍载荷下的加速疲劳寿命试验,对加速疲劳寿命测试前后滚滑摆线齿廓综合误差进行了对比测试,结果表明了基于滚滑作用的新型摆线齿廓模型构建方...

摆线轮多齿成形磨削为齿轮精加工工艺,一次可完成个齿槽的加工。在高速磨削过程中,齿轮表面会产生瞬间高温,高温可能会造成齿面烧伤,磨削温度场产生的温度梯度会使齿面形成残余应力,使摆线轮齿面金相组织出现变化,影响齿轮的磨削加工精度。通过有限元法模拟摆线轮多齿成形磨削温度场,再采用热力耦合分析方法,得到摆线轮成形磨削温度场和热应力的数值仿真云图,通过对磨削区主应力分析可知,应力主要集中在磨削中心靠齿根部,磨削区呈现热压应力,在已磨削区域,热压应力转变为热拉应力,并逐渐形成残余拉应力,且随着磨削工艺参数变化,节点应力也发生相应变化。研究结论对预测多齿成形磨削温度场和热应力场分布情况和合理选择磨齿工艺参数有一定的研究意义。

针对机器人RV减速器摆线轮,在等距修形方法的基础上,将修形量以线性和多项式方式变化,推导了修形后的摆线齿廓方程。基于压力角变化规律,通过控制齿根和齿顶的最大压力角和最大修形量,可以控制齿廓曲线修形区间不同位置的修形量。所提出的基于压力角的修形方法与传统修形方法最大的不同是在摆线轮工作段,摆线轮齿廓为标准齿廓,非工作段与工作段是光滑连接的。在VB中编写了摆线齿廓的修形程序,对不同修形量和压力角时的修形区间和啮合力进行比较,结果表明,不同压力角所对应的工作区间是不同的,而基于压力角的分段修形方法下的啮合力分布更加均匀。

针对摆线针轮行星减速器的摆线轮齿廓形状复杂、加工制造难度大、目前还不能实现共轭切削加工等问题，根据摆线成形原理及设计要求，利用SolidWorks软件及其COSMOSMotion插件，通过运动仿真探讨了绘制准确摆线轮齿廓的方法。在此基础上，利用SolidWorks建立摆线轮的三维实体模型，为摆线轮的设计与研究提供了一种方法，使其设计更为生动和直观，并且简化了设计过程。

为使摆线轮具有良好的啮合性能,根据计算的摆线轮实际工作范围,将摆线轮齿廓分为工作段和非工作段齿廓,采用拓扑修形方法来满足工作段和非工作段的间隙要求。工作段采用转角修形,使修形后工作段为共轭齿廓,并保持一定的齿侧间隙。非工作段采用变等距修形,使齿顶与齿根部分产生合理的间隙,得到合理的修形齿廓。推导了摆线轮拓扑修形齿面方程,可以通过调整修形参数获得满足工作要求的齿廓间隙。从初始啮合间隙、载荷分布、回差分析方面验证了拓扑修形的合理性。

针对RV减速器回差的优化问题,基于RV减速器的二级结构和扭矩传递路径,从零件误差角度对回差影响因素进行分类.以工业机器人用RV-40E型减速器为实例,计算了各回差因素的敏感度和权重.其中,摆线轮齿廓修形具有较大的敏感度.为减小摆线轮修形引起的齿侧间隙,提出了基于形变量补偿的摆线轮齿廓修形方法,该方法在等距-移距组合修形基础上,将针齿在额定负载下的接触形变量补偿回摆线轮的齿廓中,在不改变摆线针轮径向间隙的基础上实现RV减速器回差的优化.对RV减速器样机进行虚拟样机仿真和试验验证.结果表明回差优化RV的回差值为0.66′,传统修形RV的回差值为1.3′,与虚拟样机仿真结果基本一致,该基于回差优化的摆线轮修形方法可显著降低RV减速器回差.

利用齿轮啮合原理推导出了摆线齿轮的齿廓曲线方程，讨论了两种齿根过渡曲线的处理方法，并利用Visual Basic6．0在AutoCAD平台上实现了齿轮完整齿廓曲线的参数化绘制，这对于进一步分析齿轮的啮合特性及力学性能具有重要的意义。