RV-320E機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速器傳動(dòng)裝置研發(fā)設(shè)計(jì)

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1926年德國(guó)人勞倫茲·勃朗提出了擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，之后，該項(xiàng)技術(shù)傳入日本，成為RV減速器的雛形。1986年，日本帝人公司對(duì)RV減速器的研究有了突破性的進(jìn)展，該公司研制的RV減速器，在承載能力、運(yùn)動(dòng)精度、回差、傳動(dòng)效率、扭轉(zhuǎn)剛度諸項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)方面遠(yuǎn)超其他各國(guó)，并迅速的實(shí)現(xiàn)了RV減速器的商業(yè)化生產(chǎn)【1】。從那以后，該公司一直致力于RV減速器的研究，到目前為止，日本基本上壟斷了RV減速器的國(guó)際市場(chǎng)。我國(guó)從二十世紀(jì)五十年代開始研究行星齒輪傳動(dòng)裝置，早在“九五”期間，RV傳動(dòng)就被列為我國(guó)關(guān)鍵攻關(guān)項(xiàng)目【2】。在國(guó)家的大力倡導(dǎo)下，為改變?nèi)毡綬V減速器在國(guó)內(nèi)的壟斷狀況，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)都在研發(fā)擺線針輪減速器。目前，帥克機(jī)械制造股份有限公司、南通振康機(jī)械有限公司、錢江摩托股份有限公司都在RV減速器的研究方面取得較大成果。但是與日本的同類最新產(chǎn)品相比上述公司研制的擺線針輪減速器從整體性能、使用壽命、傳動(dòng)精度、承載能力到新產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)升級(jí)都存在著不足之處。因此，國(guó)內(nèi)目前為止還沒能實(shí)現(xiàn)RV減速器的批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品使用還是依賴于進(jìn)口，在此之際，南京康尼公司決定改變這一現(xiàn)狀，力爭(zhēng)研制出可以量產(chǎn)的先進(jìn)RV減速器，作為長(zhǎng)期以來(lái)的合作學(xué)校，我們將盡自己所能，與該公司一起研究RV減速器。 課題內(nèi)容： 1．提出：RV減速器的主要特點(diǎn)是三大【3】（傳動(dòng)比大、承載能力大、剛度大）、二高（運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高）、一?。ɑ夭钚。?。其中回差和傳動(dòng)誤差有極嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)【4】：①傳動(dòng)誤差不能超過(guò)1′② 間隙回差不能超過(guò)1′-1.5′。此外，在額定負(fù)載下運(yùn)行，包括彈性變形引起的回差在內(nèi)的總和不能超過(guò)6′。對(duì)上述指標(biāo)影響最大的是RV減速器中的4大關(guān)鍵零部件（擺線輪、針齒殼、行星架、偏心軸）的合理設(shè)計(jì)及有關(guān)軸承的制造精度【5】。因此，有必要研究提高RV傳動(dòng)精度方面的技術(shù)。 2．解決方法：①對(duì)擺線輪進(jìn)行負(fù)等距與負(fù)移距優(yōu)化組合的優(yōu)化修行方法，實(shí)現(xiàn)多齒共軛齒合，瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，不僅提供了保證運(yùn)功精度高的必要條件，還可以減小因其他零件配合間隙造成的擺線輪與針齒間超過(guò)需要的側(cè)隙，回差小，同時(shí)提高了承載能力、齒合剛度【6】。② 盡量減小擺線輪齒形與針輪齒形之間的側(cè)隙【7】。③嚴(yán)格控制影響RV減速器大、小周期傳動(dòng)誤差的主要因素以及行星架輸出機(jī)構(gòu)中的桿長(zhǎng)度偏差和鉸接副中的間隙，嚴(yán)格合確定限制上述誤差的公差范圍【8】。④改善變齒厚內(nèi)齒輪的加工方法，改裝Y54插齒機(jī)加工變齒厚內(nèi)齒輪或使用斜向插削法加工變齒厚內(nèi)齒輪【9】。⑤制造合理的零件制造工藝和可以補(bǔ)償相關(guān)零件制造誤差的裝配工藝【10】。 3．設(shè)計(jì)內(nèi)容：調(diào)研掌握機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)技術(shù)，深入研究RV傳動(dòng)的原理、結(jié)構(gòu)。掌握RV傳動(dòng)的設(shè)計(jì)約束，理解其設(shè)計(jì)方法，完成RV-320E機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速器中漸開線中心輪、漸開線行星輪、曲柄軸、擺線輪、輸出盤、針齒殼等關(guān)鍵核心零部件的精度分析與系統(tǒng)傳動(dòng)誤差計(jì)算，并繪制上述關(guān)鍵零件的三維圖及總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)圖紙，給出合理、規(guī)范的零件制造工藝及裝配工藝。 課題意義： 隨著科技的發(fā)展，人力資源越發(fā)昂貴，機(jī)器人成為了當(dāng)今社會(huì)研究的主流，RV減速器作為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前，RV減速器的國(guó)際市場(chǎng)被日本壟斷。中國(guó)，作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)大國(guó)，目前來(lái)講RV減速器依然依賴于進(jìn)口，能獨(dú)立自主的設(shè)計(jì)出先進(jìn)的RV減速器，不僅能夠降低進(jìn)口外國(guó)RV的巨大成本，也將填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域內(nèi)的空白。目前來(lái)講，國(guó)內(nèi)在RV減速器的研究方面已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，然而，在諸多特性方面依然存在著很多不足之處，因此至今未實(shí)現(xiàn)RV減速器的規(guī)模化生產(chǎn)。所以，透徹的研究RV減速器，實(shí)現(xiàn)RV減速器的批量化生產(chǎn)，改變?nèi)毡綬V減速器在國(guó)內(nèi)的壟斷情況，將為國(guó)家節(jié)約出大量的資金。 文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 1926年德國(guó)人勞倫茲?勃朗創(chuàng)造性地提出了擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)【5】。1931日本開始研究擺線針輪減速器。1986日本帝人公司研究的RV減速器有了突破性進(jìn)展并迅速實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)【6】。到目前為止，日本的住友重機(jī)公司作為國(guó)際上制造擺線針輪減速器的最大規(guī)模的企業(yè)之一基本上已經(jīng)壟斷了國(guó)外擺線減速器的市場(chǎng)。 20世紀(jì)90年代以來(lái)日本的住友重機(jī)公司先后推出了“200 系列”、“R-V 系列”、“FA 高精傳動(dòng)系列”、“FT 傳動(dòng)系 列”等型號(hào)的減速裝置它的產(chǎn)品，傳動(dòng)比范圍大，一級(jí)傳動(dòng)比最小為6，最大可達(dá)119。2000年以后該公司又推出了“6000 系列”其單級(jí)機(jī)型有三十八種之多同時(shí)還增加了減速器的型號(hào)，擴(kuò)展了電動(dòng)機(jī)容量的組合。 上世紀(jì)六十年代末，我國(guó)東北工學(xué)院和鄭州工學(xué)院率先引入了擺線針輪行星傳動(dòng)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，之后，東北工學(xué)院和上海交通大學(xué)對(duì)擺線齒輪的制造工藝、加工原理等進(jìn)行了研究，大連鐵道學(xué)院的朱恒生教授得到了在加工擺線輪任意節(jié)囿時(shí)滾刀齒形的計(jì)算通用方程式鞍山鋼鐵學(xué)院推導(dǎo)出了有關(guān)擺線針輪行星傳動(dòng)的膠合失效計(jì)算準(zhǔn)則。 1978二齒差擺線針輪減速器首次由遼陽(yáng)制藥機(jī)械廠研制成功，鄭州工學(xué)院和大連鐵道學(xué)院相繼對(duì)擺線針輪行星傳動(dòng)進(jìn)行了進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。對(duì)其受力進(jìn)行了符合實(shí)際情況的分析并且首創(chuàng)了一種新的符合共軛條件的修形方式，優(yōu)化了擺線輪的齒形以及承載能力。 早在“九五”期間RV傳動(dòng)就已被我國(guó)列為了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目1990年上海減速器廠成功研制了汽車與用的 2K-V型擺線針輪行星齒輪減速器。1993 年楊錫和等對(duì) RV傳動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的受力分析；何衛(wèi)東等人借助1997年的國(guó)家863項(xiàng)目“機(jī)器人用新結(jié)構(gòu)高精度擺線針輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論不方法研究”，對(duì)擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)做了詳細(xì)的研究包括 RV 傳動(dòng)的受力、RV傳動(dòng)的效率和RV傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析【9】。2005年，關(guān)天民等人提出擺線輪“反弓”齒廓的概念并進(jìn)行了齒廓的優(yōu)化設(shè)計(jì)【10】。 目前，南通振康有限公司研制的RV減速器正在和日本同類的產(chǎn)品進(jìn)行壽命的比較，以及檢測(cè)有可能存在的隱患，目前還未取得市場(chǎng)回報(bào)，還要用1年的時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)各種性能以及使用壽命是否能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 分析上述狀況可知，我國(guó)研制的擺線針輪減速器從整體性能、使用壽命、傳動(dòng)精度、承載能力到新產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí)都存在著不足之處，在 RV傳動(dòng)方面我們還需要進(jìn)行更為深入細(xì)致地研究，因此，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)很有意義。 參考文獻(xiàn)： 1. 李力行等，機(jī)器人用高精度 R V 傳動(dòng)研究[J]， 大連鐵道學(xué)院報(bào)，1999，（2）。 2. 李端玲等，機(jī)器人用 RV 減速器的瞬心特性和受力分析[J]， 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2001，（6）。 3. 李偉，李力行，葉慶泰，基于概率理論的 RV 減速器的傳動(dòng)誤差計(jì)算[J]。機(jī)床與液壓，2004，（1）。 4. 松本和幸，偏心差動(dòng)方式減速機(jī)[RV減速機(jī)]。 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RV減速器,二級(jí)減速部分,擺線針輪為硬齒面多齒嚙合,使得單位體積的承載能力大。 3. 對(duì)擺線輪進(jìn)行負(fù)等距與負(fù)移距優(yōu)化組合的優(yōu)化修行方法，在降低回差的同時(shí)提高了承載能力、齒合剛度。 4. 二級(jí)減速部分結(jié)構(gòu)不變,一級(jí)減速部分齒輪嚙合的中心距一定,只需更換不同組的行星擺線機(jī)構(gòu)即可獲得不同的速比值。 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見 院部意見 主任簽名： 年 月 日 教學(xué)院長(zhǎng)簽名： 年 月 日