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RV减速机动力学建模与结构参数分析

时间:2024-12-22 来源:齿轮减速机

  RV减速机作为一种高精密的传动装置,在工业应用中承载着关键性的作用,特别是在工业机器人关节臂上的使用,更是对其性能提出了严格的要求。本文旨在探讨RV减速机动力学建模与结构参数分析,以期为相关领域的研究提供理论支持和依据。

  RV减速机是在摆线针轮传动基础上发展起来的一种新型减速机,与以前的减速机相比,其优越性显著。首先,RV减速机具有大的传动比、结构布局合理且体积小、承受载荷能力强、回程误差小、传动过程平稳等特点。其次,RV减速机故障少、寿命长、耐冲击和超负荷能力强,且运转平稳、无噪音、稳定性很高。此外,RV减速机输入输出轴同轴线,结构紧密相连,惯性力矩小,便于安装和维修。这些特点使得RV减速机被大范围的应用于机器人传动、自动化生产线等领域。

  RV减速机主要由第一级的直齿减速器部分和第二级的摆线针轮减速器两部分组合而成,形成两级行星传动机械。主要构件包括中心轮、行星轮、转臂、摆线轮、针轮和输出轴。其传动原理是:执行电机的旋转运动由中心轮传递给多个行星轮,进行第一级减速;行星轮的旋转运动再传给转臂,致使摆线轮产生偏心运动,以此来实现减速功能。

  RV减速机传动比变化范围大,通常可达到20-300,这是由于能够最终靠改变前后两级的齿轮齿数来获得不同的速比。此外,RV传动兼顾了多个行星率分流和多齿内啮合功率分流两种方式,在结构上的布局上非常紧凑,比一般摆线针轮减速机刚性大,抗冲击能力和过载能力均有很大提高。

  摆线针轮是通过线接触传递运动的,考虑到弹性变形,其接触处弹性变形其实就是一个很小的面区域。对于摆线针轮与针齿的啮合,可以假设接触点两弹性体变形为直线L,宽为b。因此,可以按Hertz公式进行计算。

  根据Hertz公式,摆线针轮啮合刚度计算需要仔细考虑接触点所受的力、针齿半径、摆线轮和针轮材料的泊松比、弹性模量以及摆线轮第i个接触点处曲率半径等因素。通过计算单个针齿和单个摆线齿的刚度,能够获得单对齿接触刚度模型,进而得到摆线针轮整体的啮合刚度模型。

  值得注意的是,由于摆线针轮加工误差、装配误差等导致的个别齿不能正确啮合的情况,需要在计算中加入调整系数。理论上摆线针轮同时啮合齿数能达到针轮齿数的,但真实的情况一般只能达到0.6-0.7。因此,在建模时需要仔细考虑啮合点数对摆线针轮等效扭转刚度的影响。

  根据石川公式,将直齿轮看作是梯形和矩形的组合,根据轮齿的几何形状,可以计算单对齿轮啮合的刚度。单对齿啮合刚度可近似用节点啮合刚度代替,从而简化了计算,方便了工程中的求解。

  RV减速机模型中既有摆线针轮接触刚度,又有渐开线齿轮啮合刚度,同时还有双曲柄轴的扭转刚度,它们基本决定了RV减速机的刚度。将三者结合,可以建立RV减速机整机扭转动力学模型。

  考虑到方便工程实践中使用,将两摆线针轮等效为一个摆线轮,其等效扭转刚度为实际摆线轮的两倍。根据简洁实用的原则,确定出RV减速机中5个主要的自由度,用惯性盘模拟工作负载,忽略轴承等次要因素,并将行星架固定,以针齿壳为输出件,建立RV减速机整机动力学模型。#减速机返回搜狐,查看更加多