大偏心量摆线针轮减速器设计与分析

目的 通过摆线针轮传动原理，分析大偏心量摆线针轮机构的传动误差，探究大偏心量摆线轮几何建模和传动性能的分析方法。方法 通过切削加工模拟法得到摆线轮齿廓，采用多体动力学分析软件ADAMS建立RV减速器虚拟样机模型实现传动误差分析。结果 得到了不同偏心量的RV减速器传动误差。偏心量越大，RV减速器的平均绝对值误差越小、振动越小、传动越平稳、背隙越小。因此，加大偏心量能够减小传动误差的波动，减小背隙，获得更为平稳的传动性能。结论 本文提出的大偏心量摆线轮设计方法可为RV减速器创新设计提供方向。     

考虑加工误差及柔性因素的RV减速器动态传动误差分析方法

针对摆线轮、针轮、曲柄轴等关键承载部件的装配误差、制造误差，以及各级齿轮接触弹性变形和支承弹性变形对RV减速器传动精度的影响，提出了基于Newmark-β法考虑加工和装配误差以及柔性因素的RV减速器动态传动误差分析方法。首先，对原始系统动力学模型的动态响应进行时频联合域分析，找出减速器各级振动信号成因，为后续引入装配及制造误差的横向分析提供基础；其次，结合光弹实验，采用有限差分法分析比较了减速器传动误差对各处装配及制造误差的影响灵敏度；然后，量化分析变载、变速和误差条件下各级传动接触及支承弹性变形对动态传动误差的贡献率；最后，结合灵敏度和误差贡献率进行横向比较，确定影响传动精度的主要因素。仿真结果表明：针齿半径误差对传动精度影响最大，其次是曲柄轴凸轮偏心误差，再次是摆线轮的曲柄轴孔偏心误差，最后是针齿壳中心圆半径误差；在变工况传动精度分析中，动态传动误差随负载的增加而增加，输出转速平稳性随负载和转速增加而降低；在柔性变形误差贡献率分析中，低速级齿轮的接触变形贡献率最大，为51%以上，支承变形贡献率次之，介于15%～30%之间。该研究结果可为RV减速器传动误差优化提供一定的参考。     

RV减速器非线性动态传动精度

论文以RV-80E减速器为研究对象,综合考虑系统中各零件的制造误差、装配误差、间隙以及微位移等相关因素对传动精度的影响,用质量弹簧“等价模型”的方法建立RV减速器动态传动精度的动力学模型,对RV传动精度模型进行仿真,分析了单项误差因素及系统误差对RV传动精度的影响。结果表明,针轮半径方向齿槽偏差所引起的位移对RV传动机构影响较大;当两摆线轮相互间相位差为120°时,对系统的传动误差影响较小;单项耦合对系统传动误差最大值为42.52〃。最后,以RV-80E减速器为例,进行实验,对测试的数据进行了分析,结果表示仿真与实测结果较吻合。本文对RV减速器的设计和制造具有一定的理论意义和实用价值。     

基于润滑可靠性的RV减速器曲柄轴承优化

RV减速器作为机器人结构的核心零件,其寿命可靠性问题受到曲柄轴承失效的制约.本文在考虑了曲柄轴承润滑可靠性的情况下,建立了RV减速器曲柄轴承的优化设计模型,采用遗传算法对曲柄轴承额定动载荷和润滑油膜厚度进行了多目标优化.首先根据几何结构和强度要求确定设计变量的取值范围,同时基于润滑数值模型求解的最小油膜厚度作为约束条件来保证润滑可靠性.最后采用遗传算法对模型进行优化得到Pareto最优解.优化后的RV减速器曲柄轴承的额定动载荷得到了较大的提升,同时其润滑的最小油膜厚度提高了26％以上.研究结果表明:该方法对于RV减速器曲柄轴承可靠性优化设计具有指导意义.     

基于RV减速器有限元装配模型的摆线轮受力分析

以工业机器人普遍采用的RV减速器为研究对象,通过考虑RV减速器第一级传动中太阳轮和行星轮变形,第二级传动中针齿壳、针齿、摆线轮、曲柄轴承滚子和曲柄轴变形,针齿和针齿孔加工误差,曲柄轴承间隙及摆线轮与针齿间啮合侧隙,基于有限元法,利用ANSYS APDL建立RV减速器参数化有限元装配模型。通过有限元仿真分析得出各因素综合作用下摆线轮齿受力分布及各齿受力大小,总结出摆线轮轮辐结构变形对摆线轮受力的影响规律,为RV减速器摆线轮结构参数优化提供依据。     

颌骨重建手术机器人定位精度分析与误差补偿

为提高颌骨重建机器人的精度,借助于—台可以实现绝对坐标测量的高精度光学定位跟踪仪,对机器人系统的定位精度进行了误差分析与补偿研究.针对结构参数和运动变量误差,采用修正的运动学模型,进一步真实地反映了机器人的实际结构参数;对齿轮传动误差和间隙引起的关节回转误差通过实验进行了修正,有效提高了关节传动精度;对零位定位误差,通过机器人逆运动学反解出关节转角,并进行误差补偿,提高了定位基准的精度.实验结果表明上述方法可有效提高颌骨重建机器人的定位精度.      

基于模糊层次分析法的RV减速器公差设计方法

精密传动用RV减速器的零件公差设计是其研发过程中的一大难点。为此提出了一种基于模糊层次分析法的RV减速器的公差设计方法。通过敏感度分析,构造零件设计参数误差对传动精度影响程度的敏感度权系数,利用三角模糊数层次分析法构造零件加工难易度权系数。基于几何平均数法建立零件设计参数的权重表达式用于计算RV减速器的回差,从而实现零件设计参数的公差分配。通过样机的设计及实验表明该方法是可行的,对RV减速器的公差设计具有一定的指导意义。     

RV传动机构精度分析

以一类含渐开线和摆线的二级封闭式行星传动机构即RV（rotate vector）机构为对象,基于作用线增量原理,应用误差分析的传递矩阵法,研究了机构中各构件的原始误差在整个传动过程中对机构输出转角误差的影响规律,建立了适用于该机构精度分析的误差模型．该模型建立了各构件原始误差与机构输出误差的解析对应关系,揭示了机构中共用构件（曲柄轴等）的误差传递过程,以及由于固连输出盘与系杆导致的机构反馈误差与各构件原始误差的耦合关系,为该类机构的精度分析与设计提供了可靠的理论依据．最后,以RV320S型减速器为例,进行实例验算．结果表明,对机构输出转角误差影响最大的是输出盘上曲柄轴孔偏心误差,其次是摆线轮齿廓误差;机构的反馈误差对于高精密RV传动系统也不应忽视．     

工业机器人误差建模与仿真研究

误差模型是机器人标定的基础,针对机器人姿态的视觉测量方式,建立了适用于机器人全标定的运动学模型,在此基础上推导了以世界坐标系为标定的基准坐标系且包含所有参数的误差模型。明确指出了误差模型的参考坐标系,解决了仿真上的关键技术,研究了验证误差模型正确性和精度的公式,并对误差模型的正确性和误差辨识精度进行了仿真对比,得到了误差模型的重要特性：误差模型有一定的精度限制;随着测量次数的增加,误差辨识的精度会提高,但当测量次数达到一定数量时,辨识精度提高不明显。     

工业机器人位姿误差建模与仿真

针对机器人姿态的视觉测量方式,建立了适用于机器人全标定的运动学模型,在此基础上推导了以世界坐标系为标定的基准坐标系且包含所有参数的误差模型,指明了误差模型的参考坐标系,解决了仿真上的关键技术,研究了验证误差模型正确性和精度的公式,并对误差模型的正确性和误差辨识精度进行了仿真对比.结果表明:误差模型有一定的精度限制;随着测量次数的增加,误差辨识的精度会提高,但当测量次数达到一定数量时,辨识精度提高不明显.     

基于模型的工业机器人误差参数标定技术研究进展

 为提高机器人末端控制精度,围绕基于模型的工业机器人误差参数标定技术,总结了其应用在高精度机械加工制造领域时存在的误差参数不完整、标定成本高和标定精度不满足工业需求等关键问题;综述了误差参数标定模型建模方法、机器人末端位姿测量技术、误差参数辨识技术和误差补偿技术4个方面的进展,分析了处理复杂标定任务时基于模型的误差参数模型标定技术的主要难点进行总结,针对传统建模方法不再满足标定需求、现有自标定技术测量精度不够、传统线性辨识算法在辨识矩阵奇异或存在冗余参数时无法得到准确的辨识结果、如何高效获得和处理测量得到的误差数据等难题,提出了可行性解决方案及发展方向。     

RV减速器传动效率的测试与研究

目的用减速器性能测试系统对RV-40E-121型减速器的机械传动效率进行动态测量,主要研究RV减速器在运行过程中转速及所加负载的变化对其传动效率的影响。方法通过分析RV减速器的传动原理,推导出RV减速器传动效率的计算公式;通过分析减速器测试系统的工作原理,证实测试数据的可靠性。最后用减速器测试系统对计算公式中所需参数进行测量,并对测试数据进行分析计算。结果根据处理后的数据绘制"负载效率曲线图"和"转速效率曲线图"。结论在一定范围内,RV减速器传动效率与其所承受的负载成正比关系,所加负载越大,传动效率越高。而传动效率与RV减速器的转速大小无关。     

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论(Ⅲ)--机器人DH参数误差概率分布数学模型

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论能够客观、有效地综合评价机器人位姿精度, 在对该理论的评价指标体系及其公式的前期研究的基础上, 本文首先分析机器人机构各随机误差源对DH参数的影响, 推导评价指标公式中非常关键的机器人DH参数误差概率分布的数学模型, 促进基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论的发展.     

双滚柱少齿差行星传动齿形综合与精度优化

围绕精密机械装备对精密传动的需求,针对双滚柱少齿差行星传动进行齿形综合研究和精度优化设计. 利用曲面单参数的包络方法建立中心轮和行星轮的共轭齿廓方程,对齿廓方程进行曲率分析,提出利用圆形滚柱作为行星轮齿的可行性. 再根据齿廓曲率半径的极值确定出圆形滚柱行星轮齿的中心,建立圆形滚柱行星轮齿的齿形方程. 为保证传动精度,建立双滚柱少齿差行星传动的齿形优化模型,采用粒子群优化算法,得到满足设计条件的齿形参数优化结果. 对优化结果进行传动误差分析,验证双滚柱少齿差行星传动作为精密传动的可行性.     

两种模型在滚齿机传动误差中预报精度的比较

通过计算机模拟误差补偿,从计算预报误差的时间和精度上对两种模型作了比较。指出滚齿机展成链传动误差预报模型应该是时变参数模型,并提出了提高时变参数模型的预报速度,以便实现误差补偿与控制的措施,得到的结论对传动误差的补偿与控制有实际意义。     

基于回差优化的RV减速器摆线轮齿廓修形

针对RV减速器回差的优化问题,基于RV减速器的二级结构和扭矩传递路径,从零件误差角度对回差影响因素进行分类.以工业机器人用RV-40E型减速器为实例,计算了各回差因素的敏感度和权重.其中,摆线轮齿廓修形具有较大的敏感度.为减小摆线轮修形引起的齿侧间隙,提出了基于形变量补偿的摆线轮齿廓修形方法,该方法在等距-移距组合修形基础上,将针齿在额定负载下的接触形变量补偿回摆线轮的齿廓中,在不改变摆线针轮径向间隙的基础上实现RV减速器回差的优化.对RV减速器样机进行虚拟样机仿真和试验验证.结果表明:回差优化RV的回差值为0. 66',传统修形RV的回差值为1. 3',与虚拟样机仿真结果基本一致,该基于回差优化的摆线轮修形方法可显著降低RV减速器回差.     

工业机器人RV减速器传动误差分析

以RV减速器为研究对象,结合其第2级摆线针轮传动机构的多齿啮合特性,采用作用线增量法,分析了各个针齿与摆线轮啮合处的原始误差造成的摆线轮自转误差,得到多齿啮合下的摆线轮输出转角误差,并以此为基础,建立了传动误差分析模型,研究了各个构件的原始误差对输出转角误差的影响规律,揭示了各个构件的原始误差的传递过程。对320E样机进行了实例计算和实验研究,结果表明:输出盘轴孔偏心误差对样机的传动误差影响最大,其次是摆线轮齿形误差和曲柄轴偏心误差,行星轮偏心误差的影响最小;位于低速级的原始误差影响较大,而位于高速级的原始误差影响较小;输出盘与行星架相联造成的反馈引起的传动误差很小,但在精密传动中仍不可忽略。     

结合Kriging与改进NSGA-Ⅱ的RV减速器优化

将体积、扭转刚度和传动效率作为优化目标,构建了RV减速器的多目标优化模型.为提高设计效率并节省计算开销,结合NXOpen C++与Abaqus Python二次开发技术,建立了部分扭转刚度的Kriging代理模型.为解决多目标混合整数非线性规划问题,提出了MP-NSGA-Ⅱ(mixed population-NSGA-Ⅱ)算法,改进了离散变量的编码方案.利用PySide2开发了一体化结构RV减速器设计软件,并分析了优化目标间的耦合关系.将熵权法选优后的结构参数与BAJ-25E比较,验证了该方法的有效性.     

基于弹性变形和矢量叠加原理的新型整骨机器人变形误差分析

整骨机器人作为医疗智能化辅助装备,考虑到其作业对象的特殊性,结构设计在精度方面具有极高要求。针对一种新型的整骨机器人机械结构,分析了其静力学精度特性。首先确定其主要误差来源,建立了误差传递模型。然后根据几何关系和弹性变形理论对各个误差分别进行分析和研究,确定了影响误差值的结构参数与对应关系,并根据工程样机的具体数值计算出误差值。最后根据空间矢量叠加原理计算出整骨机器人末端最大变形位移,并与工程样机加载实验结果进行对比。结果表明,最大变形误差为0.638 82 mm,与实验结果基本一致,满足偏差不超过2 mm、运动精度为±0.8 mm的定位和手术要求。为整骨机器人的结构参数设计和优化提供了理论基础。     

基于弹性变形和矢量叠加原理的新型整骨机器人误差分析

整骨机器人作为医疗智能化辅助装备,考虑到其作业对象的特殊性,其结构设计在精度方面具有极高要求。本文针对一种新型的整骨机器人机械结构,分析了其静力学精度特性。首先确定其主要误差来源,建立了误差传递模型。然后根据几何关系和弹性变形理论对各个误差分别进行分析和研究,确定了影响误差值的结构参数与对应关系,并根据工程样机的具体数值计算出误差值。最后根据空间矢量叠加原理计算出整骨机器人末端最大变形位移,并与工程样机加载实验结果进行对比。结果表明,最大变形误差为0.638 82 mm,与实验结果基本一致,满足偏差不超过2 mm、运动精度为±0.8 mm的定位和手术要求。本文的研究为整骨机器人的结构参数设计和优化提供了理论基础。