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.     

摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法

针对常规修形方法存在计算复杂、齿廓曲线形状控制不够灵活等问题,提出了一种摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法。通过摆线轮齿廓压力角变化规律的分析,将工作齿廓最小压力角的位置作为二次分段修形的基准点,建立二次分段修形模型。利用直线法简单函数,推导出二次分段修形方法下各齿段修形量的计算公式及齿廓方程。采用轮齿接触分析的方法,研究了二次分段修形齿廓的传动误差和回差,并进行对比实验验证摆线轮工作齿廓二次分段修形方法的正确性和可行性。结果表明：二次分段修形的摆线轮工作齿廓与理论齿廓曲线更加吻合,传动误差和回程误差分别减少约14%和19%。     

多因素综合作用的摆线针轮传动误差分析

摆线齿轮的齿廓修形以及制造误差是影响摆线针轮传动精度的关键因素,为了分析多因素综合作用下摆线针轮传动的误差,基于齿轮啮合原理和坐标变换,通过构建考虑齿廓修形、加工误差和装配误差等综合因素的摆线齿轮齿廓方程,得到多因素综合作用下的摆线针轮啮合副误差分析模型。该模型可实现齿廓修形、加工和装配误差等因素综合作用下摆线针轮传动误差的分析计算,分析各误差因素以及多因素作用对传动误差产生的影响。结果表明：摆线轮齿距累积误差对传动误差的影响最大;摆线轮廓度误差和装配误差的影响次之;针齿半径误差和针齿位置半径误差的影响最小。     

修形齿轮的最佳修形量和修形长度的确定

建立了齿轮动态分析的数学模型，在齿轮振动模型中考虑了轮齿刚度的变化、齿轮误差和齿廓修形，用数值法求解了振动微分方程式，计算出齿轮动态响应，在动态分析的基础上建立了齿轮动态性能优化数学模型，以齿轮动态性能最优为目标，采用优化设计方法，确定最佳齿廓修形量和修形长度。     

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。     

拓扑修形斜齿轮的数控成形磨齿加工

首先,设计齿廓、齿向修形曲线,经过3次B样条拟合为拓扑修形曲面,并与理论齿面叠加设计修形齿面;其次,根据成形磨削过程中砂轮与齿轮之间的运动关系,推导成形砂轮与齿面的接触条件方程,计算砂轮的廓形点,再通过3次B样条拟合得到精确的砂轮轴向廓形曲线;然后,建立成形砂轮磨削斜齿轮5轴联动Free-Form型数控磨齿机模型,根据砂轮位矢的等效转换,推导各轴运动关系;接着,建立基于数控机床各轴敏感性分析的齿面修正模型,用6阶多项式表示各轴的运动,判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;最后,以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床运动参数.结果表明,以齿廓修形齿面反算砂轮截形进行5轴数控成形磨齿加工,可有效降低磨削误差.     

推杆减速器内齿圈齿廓修形的研究

讨论了在数控插齿机上加工推杆减速器内齿圈齿廓的原理和方法；并根据齿廓修形应达到的理想状态，提出了一种易于在数控加工过程中实现的“齿廓分段修形法”，以使内齿圈的齿廓修形能够达达到较理想的效果。     

混合润滑状态下滤波减速器的啮合冲击分析与修形方法

针对滤波减速器的啮合冲击问题,综合考虑转速、负载和真实齿面粗糙度等因素的影响,建立了反映减速器实际工况的混合润滑数学模型,给出了混合润滑状态下摩擦因数的计算方法,并对不同转速下齿轮啮入点的润滑状态进行了数值计算。在此基础上,提出了针对减速器实际工况的齿廓修形方法,建立了减速器有限元模型,并分析了齿面摩擦、齿廓修形及润滑状态对减速器啮合冲击的影响。结果表明:在混合润滑状态下,齿面摩擦因数随转速增大而减小;相比无摩擦接触,齿面有摩擦接触可明显降低齿轮的啮合冲击,改善齿轮的接触状态,因此在滤波减速器的啮合冲击研究中,齿面摩擦因素不可或缺。有限元分析结果显示:输出齿轮修形量为46μm、双联齿轮修形量为30μm是改善减速器动力学性能的最佳修形量,而过小或过大的修形量都不能有效降低齿轮的啮合冲击;齿面润滑状态对减速器修形后的啮合冲击有较大影响,与转速相比,齿面摩擦的影响不明显,较高的转速可导致滤波减速器产生较大的啮合冲击。     

齿廓修形机理及其对温度场的影响

通过解析法和有限元法计算了轮齿刚度,基于刚度研究了齿廓修形机理及加工误差对载荷分配系数、传动误差和温度场的影响.结果表明:长修形在减小啮合冲击上优于短修形,当长修形指数为122时传动误差波动最小,传动最平稳.轮齿修形可以改善轮齿本体温度和闪温分布,使本体温度和闪温的高温区域从齿根、齿顶移动到齿廓中部,降低齿顶和齿根的最高温度,提高了轮齿胶合承载能力.加工误差会减弱轮齿修形效果,引起动载荷和瞬时高温,因此确定修形量时应考虑加工误差、跑合磨损以及热弹变形.     

摆线齿轮误差的测量及修形量计算

摆线齿轮的齿形误差和修形量是影响摆线减速机及油泵性能的重要参数.针对摆线齿轮齿廓曲线的特点,提出以极坐标径向跟踪方式测量全齿廓误差.为了满足被测齿轮的旋转与测头同步运动的实时跟踪测量要求,采用带有圆光栅的精密转台和直线电机构建测量装置并设计了基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)器件的数据采集、控制系统.使用该测量装置对摆线齿轮进行了测量,并采用傅里叶变换的方法对摆线齿轮的修形量进行求解,利用与等距修形和移距修形有关的谐波幅值进行计算,减小其他误差对求解摆线齿轮修形量的影响,具有一定的精确度.     

基于Solidworks摆线轮建模方法的研究

摆线针轮行星减速器具有结构紧凑、传动比大、承载能力强、传动效率高和工作可靠等优点,广泛应用在各类机械设备中。摆线轮是摆线针轮减速器中的关键部件,本文利用移距修形法和等距修形法得到摆线轮齿廓曲线,基于Solidworks的三维建模功能,研究了摆线齿廓和摆线轮的建模方法,该模型的建立为摆线轮在设计、加工和仿真时得到较理想的结果提供了一定的理论基础和参考价值。     

活齿齿轮副转角等距移距齿廓修形法

本文阐明了活齿齿轮副齿廓修形的概念,论述了齿廓修形的目的、方法及合理修形量的选择,提出了“转角等距移距齿廓修形法”,并介绍了应用一次修形原理在齿形展成加工装置上完成内齿轮齿廓修形的方法,旨在提高活齿齿轮副的承载能力。     

齿廓修形对渐开线直齿轮设计传递误差的影响

基于齿廓修形原理,建立了齿廓修形数学模型,以弹性变形理论和渐开线形成原理为基础,将轮齿简化为变截面悬臂梁,并且考虑齿轮传动过程中单双齿交替啮合区间随齿形变化的规律,建立了齿廓修形前后齿轮设计传递误差数学模型.为改善齿轮系统刚度激励,以减小齿轮传递误差波动和峰值为目标,修形量、修形起始点和修形曲线为设计变量,建立了齿廓修形优化模型,并采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ进行优化求解.对采煤机摇臂齿轮进行齿廓修形优化设计,并采用定量分析法从时域角度分析了修形量、修形起始点和修形曲线对齿轮设计传递误差的影响.结果表明:适当的修形量可减小设计传递误差波动幅值,当修形量为9μm时齿轮传递误差波动幅值最小;修形起始点可影响设计传递误差峰值,当修形起始点位于单齿啮合最高点时齿轮传递误差峰值最小;抛物线修形齿轮较直线修形齿轮设计传递误差波动更为平缓.     

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。     

Ease-off拓扑修形准双曲面齿轮齿面数控修正

为了改善汽车驱动桥综合传动性能,提出基于ease-off拓扑修形准双曲面齿轮设计与加工方法.预置传动误差及抛物线修形参数设计小轮法向自由ease-off拓扑修形曲面,建立小轮拓扑修形齿面模型,可以准确获得任意自由ease-off修形齿面的解析表达式.结合齿面承载接触分析(loaded tooth contact analysis,LTCA)方法,优化承载传动误差幅值(amplitude of loaded transmission error,ALTE)为最小,确定最优ease-off曲面参数,并推导其相对小轮理论齿面的目标修形量.基于刀具和计算机数控(CNC)机床各运动轴参数误差敏感性的齿面修正模型,分析各参数扰动对齿面误差的影响,进而确定合理的参数边界,以目标修形量误差平方和最小为目标函数,通过最小二乘法确定最优ease-off拓扑修形齿面的加工参数.结果表明:CNC机床各轴主要引起齿厚和对角修正,增加刀刃修正可以实现ease-off拓扑修形齿面的高精度修正,为高性能齿面自由ease-off修形设计与加工提供理论参考.     

减小齿轮传动误差波动的渐开线直齿轮廓修形研究

以理论渐开线直齿轮修形减振为目的,分析减小齿轮传动误差波动,啮合齿对齿廓综合修形参数应满足的几何条件;给出恒定设计载荷条件下,保持齿轮传动误差为定值齿廓修形参数的计算方法;动态计算结果表明,用该方法所获得的修形齿轮具有较好的减振效果。     

工业机器人用RV减速器的齿廓动态磨损特性

针对工业机器人用精密RV减速器齿廓动态磨损难以准确预测的问题，以BX-40E减速器为实例，基于广义Archard磨损公式，通过等效实验求得不同位置条件下减速器的磨损系数，并在磨损预测过程中考虑磨损演化后不同位置条件变化的影响。根据变形协调理论和Langkali-Nikraves接触力模型确定齿间载荷分配与接触压力，考虑时变齿廓磨损与啮合力激励，采用解析建模方法建立了传动系统齿廓动态磨损数值计算模型。对比磨损系数取定值的齿廓磨损曲线，磨损数值与齿面分布规律均存在显著差异，整体差异随磨损次数增加而加剧，得出考虑接触位置条件差异的磨损系数对齿面磨损量化的准确性与必要性。摆线轮、针齿轮的齿面磨损深度曲线沿齿廓呈非对称不规则的倒“W”形，靠近齿根齿顶的部分因磨损而率先脱齿后再啮合，造成冲击，从而出现微突峰。在摆线齿廓凹凸过渡位置几乎不发生磨损。随磨损次数增加磨损峰峰域变窄，磨损率增势非均匀减缓。啮合力与压力角之间成一次函数映射关系。文中研究结果可为提高摆线针齿轮的减磨减振性能提供理论基础。     

渐开线拓扑修形齿面空间评价方法

针对现有单项误差评价方法存在局限性的问题,运用空间评价方法,首先构建了渐开线拓扑修形齿面理论数学模型与渐开线拓扑修形实际齿面模型,然后将理论拓扑修形齿面与实际拓扑修形齿面进行三维匹配,最后建立空间评价模型。该方法不仅能对拓扑修形齿面进行空间评价、提取齿面单项误差,还能够对拓扑修形斜齿轮进行误差测量与评定,为齿轮在空间上整体测量与评定提供了理论参考。     

直齿轮弹性变形、热变形及齿廓修形

本文采用边界元法估算齿轮的弹性变形和热变形.导出考虑变形和误差时,载荷分配系数和从动轮滞后角的分段解析式.提出齿廓修形曲线应满足的条件.指出:为满足合适的载荷分配系数和从动轮滞后角要求,修形曲线不是唯一的,可以结合工艺实际情况加以确定.当两轮变形量大目差较大时,不仅齿顶或齿根等及义齿啮合区应进行齿廓修形,而且单齿啮合区也应适当修整.     

考虑齿形误差影响的摆线针轮承载特性分析

针对缺乏考虑齿形误差的承载分析软件,导致分析结果不符合实际工程状况的问题,提出了1种包含摆线轮齿形误差的摆线针轮副承载特性分析方法。利用三次非均匀B样条准确描述出包含齿形误差的摆线轮实际齿廓,构建并分析了摆线针轮误差齿廓接触分析模型(error tooth contact analysis, E-TCA),得到了初始啮合位置参数及啮合间隙。在此基础上,建立了齿形误差影响下的摆线针轮副负载接触分析模型,确定了零部件多体接触之间的力矩平衡和变形协调关系,利用能量最低原理获取了真实承载特性。通过有限元模型验证了RV-40E型号减速器的摆线针轮承载特性。结果表明：由于齿形误差的影响,啮合齿数减少了1对,啮合应力和传动误差增大了5.3%和5.7%。