【摘 要】
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RV减速器具有体积小、传动比大、高精度、高刚度等优点,被广泛应用于航空航天、工业机器人等精密传动装置中。RV减速器中摆线轮齿廓修形量的确定对整机的传动性能至关重要。现有摆线轮修形方法在确定修形量时都是基于针齿、针齿壳和曲轴等零件的理论尺寸,其在设计阶段完成,这可能导致摆线轮修形量与零件误差不匹配,使得针齿与摆线轮齿间出现装配干涉,或间隙过大使得传动精度和啮合性能达不到设计要求。因此如何考虑加工误差
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“新型高性能精密齿轮传动基础理论与技术”(项目编号:2019YFB2004700);
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RV减速器具有体积小、传动比大、高精度、高刚度等优点,被广泛应用于航空航天、工业机器人等精密传动装置中。RV减速器中摆线轮齿廓修形量的确定对整机的传动性能至关重要。现有摆线轮修形方法在确定修形量时都是基于针齿、针齿壳和曲轴等零件的理论尺寸,其在设计阶段完成,这可能导致摆线轮修形量与零件误差不匹配,使得针齿与摆线轮齿间出现装配干涉,或间隙过大使得传动精度和啮合性能达不到设计要求。因此如何考虑加工误差及其组合形式对摆线齿廓修形量的影响,进而建立起可实现误差补偿的修形方法具有重要的理论和工程应用价值。由此,本文提出了一种基于误差补偿的摆线齿廓二次共轭修形方法,通过对所设计齿形的传动精度和啮合特性进行对比分析,验证了本文所提方法的正确性,为摆线轮的优化设计和实际生产制造提供了一定的理论参考依据。论文主要研究内容如下:(1)根据RV减速器的组成及传动原理,完成了样机设计。基于摆线轮加工原理,从展成法和成形法两方面对现有摆线轮修形方法进行了分析,讨论了现有修形方法在零件误差存在时可能出现的装配干涉或间隙过大的问题。在此基础上提出了考虑误差补偿的摆线齿廓二次共轭修形方法的研究思路及方案;(2)采用有限元法,建立了带零件误差的RV减速器摆线针轮啮合模型,通过与解析法结果进行对比验证了模型的有效性。基于此模型,以对摆线针轮传动几何回差影响较大的6种误差作为分析项,分析了受载情况下各单项误差对摆线针轮副动态传动精度和啮合特性的影响规律,为后续的响应面分析确定了合理的误差取值范围;(3)基于Box-Behnken响应面法研究了误差组合条件下摆线针轮副传动特性的变化规律,得到了摆线轮最大接触应力和最大传动误差关于各误差因素的响应面函数并检验了函数的显著性,分析了各误差因素对响应量的敏感度,确定了误差补偿模型中的主要误差项;(4)提出一种可以对加工误差进行补偿的摆线齿廓二次共轭修形方法,分析了主要误差项对摆线针轮副间隙或干涉的影响,推导了各误差量与等距、移距修形量之间的转换公式,建立起误差补偿模型,确定一次修形量,得到理论零侧隙摆线齿廓;分析了摆线针轮传动压力角的分布规律,确定摆线齿廓的啮合工作段,再以给定的径向间隙、回差作为约束条件,空回误差为目标,通过逼近一次修形摆线齿廓啮合工作段,建立起共轭齿廓优化模型,确定二次修形量,进而得到共轭摆线齿廓。(5)对样机分别采用文中修形方法和理论修形方法就传动精度和啮合性能两方面进行了对比分析,结果表明本文修形方法在单误差及误差组合条件下,均可对零件误差进行合理的补偿,所确定的共轭摆线齿廓在不发生装配干涉和保证传动精度的条件下,能改善摆线轮齿面受力情况,降低摆线轮最大接触应力。本文所提方法可应用在RV减速器的设计和装配阶段,实现降低零件加工难度和成本的目的,具有重要的工程应用价值。
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