论文部分内容阅读
《中国制造2025》使智能制造和工业机器人得到了前所未有的快速发展。作为工业机器人核心部件,精密减速器占其总成本的30%以上。工业机器人中重载传动的RV减速器因传动精度、扭转刚度等问题,仍然依赖进口,已成为制约我国工业机器人产业化发展的瓶颈之一。因此,本文从运动学分析、动力学仿真、多自由度非线性动力学模型、模态实验等方面对RV减速器进行了较深入地研究。(1)根据RV减速器的工作原理,采用Matlab可视化技术实现了不同类型摆线及摆线齿廓的动态参数化设计。由摆线针轮啮合传动机理,推导了减速器摆线针轮啮合方程。采用数值模拟的方法,编制了摆线轮设计软件。以RV20E型减速器为研究对象,利用Creo软件建立了所有零件的三维数字化模型,采用虚拟装配技术,获得经干涉检验的减速器三维动态模型,与ADAMS软件相结合建立了真实性较强的RV减速器虚拟样机,开展了减速器运动仿真分析,得到了减速器输出运动曲线,并借助ANSYS有限元软件实现了减速器瞬态动力学仿真分析,进一步证明了所建模型的有效性。(2)根据RV减速器结构,采用集中质量与动态子结构相结合的方法,分别研究了RV减速器第一、二级减速部分的动力学性能,建立了含横-扭-摆多自由度非线性渐开线齿轮动力学模型,利用能量和拉格朗日方法对RV减速器整机进行动态设计。考虑了齿侧间隙、加工误差等非线性因素,建立了RV减速器非线性动力学模型,并提出了求解思路。(3)对减速器时变刚度的影响因素进行了研究,重点分析了齿廓修形、重合度两个因素。分别对渐开线齿轮修形、摆线轮的齿廓修形以及渐开线齿轮传动重合度、摆线针轮传动的重合度对减速器时变啮合刚度的影响进行了逐一分析,并得出了齿廓修形、啮合重合度等因素对减速器啮合刚度的影响规律。(4)分别对RV减速器中渐开线行星齿轮传动、摆线针轮传动以及输出机构进行了受力分析,对影响RV减速器动态性能的相关因素进行了分析,得出了减速器传动幅频特性曲线。(5)根据模态理论,利用有限元理论模态法和多通道专用模态试验系统分别对RV20E型减速器关键零件和整机开展了模态性能研究,并进行了试验结果对比分析,得出了相对合理的结果。研制了一个RV减速器动态传动精度实验台,并对自行开发的RV20E减速器进行了输出精度测试和扭转刚度实验研究。