開題報(bào)告課 題 名 稱： RV-320E 機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線 減速傳動(dòng)裝置研發(fā) 開題報(bào)告課題名稱 RV-320E 機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速傳動(dòng)裝置研發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義課題背景：1926 年德國人勞倫茲·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 ， 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 際 市 場(chǎng) 。 我 國 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 關(guān)鍵 攻 關(guān) 項(xiàng) 目 【2】 。 在 國 家 的 大 力 倡 導(dǎo) 下 ， 為 改 變 日 本 RV 減 速 器 在 國內(nèi) 的 壟 斷 狀 況 ， 國 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 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 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） 、一小（回差?。?。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1′② 間隙回差不能超過 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 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，有必要研究畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義提高 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 際 市 場(chǎng) 被 日 本 壟 斷 。 中 國 ， 作 為 一 個(gè) 產(chǎn) 業(yè) 大 國 ， 目 前來 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 RV 的 巨 大 成 本 ， 也 將 填 補(bǔ) 了 國 內(nèi)在 該 領(lǐng) 域 內(nèi) 的 空 白 。 目 前 來 講 ， 國 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 日 本 RV 減 速 器 在國 內(nèi) 的 壟 斷 情 況 ， 將 為 國 家 節(jié) 約 出 大 量 的 資 金 。文獻(xiàn)綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：1926 年德國人勞倫茲?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)壟斷了國外擺線減速器的市場(chǎng)。20 世紀(jì) 90 年代以來日本的住友重機(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)間來實(shí)驗(yàn)各種性能以及使用壽命是否能達(dá)到國際先進(jìn)水平。分析上述狀況可知，我國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) ]。機(jī) 械 設(shè) 計(jì) （ 日 ） ， 1987,31（ 8） ： 58-64 。5. 張 迎 輝 等 ， 機(jī) 器 人 用 RV 減 速 器 針 擺 傳 動(dòng) 嚙 合 剛 度 計(jì) 算 [J]大 連 交 通 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) ， 2010， （ 2） 。6. 何 衛(wèi) 東 等 ， 高 精 度 RV 減 速 器 中 擺 線 輪 齒 形 的 優(yōu) 化 修 形 [J]。大 連 鐵 道 學(xué) 院 報(bào) ， 1999， （ 2） 。7. 馮國強(qiáng)等，RV250A 減速器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試分析[ J]。大 連 鐵 道 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) ， 1999， （ 2） 。8. 段 欽 華 ， RV 減 速 機(jī) 的 內(nèi) 力 矩 、 功 率 流 和 效 率 分 析 的 新 方 法[J]。機(jī) 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