【摘要】：隨著國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型步伐的加快,國產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展迅猛,但作為機(jī)器人關(guān)鍵零部件的諧波減速器,其國內(nèi)產(chǎn)量卻不能滿足內(nèi)需,特別是高性能諧波減速器長期受制于國外。作者在“精密減速器理論與技術(shù)研究”項(xiàng)目研究過程中,通過理論分析、實(shí)驗(yàn)加工和性能測試相結(jié)合的研究方法,著重研究了諧波減速器柔輪基礎(chǔ)齒廓參數(shù)、柔輪毛坯及齒廓的加工工藝、柔輪齒根噴丸強(qiáng)化工藝及其對(duì)疲勞壽命的影響,旨在解決國內(nèi)高性能諧波減速器的設(shè)計(jì)、加工等技術(shù)的不足,對(duì)高性能諧波減速器的量產(chǎn)提供一些理論參考。論文主要研究工作如下:1.通過分析諧波減速器雙圓弧齒廓,得到影響雙圓弧齒廓形狀的基本齒廓參數(shù),建立雙圓弧齒廓的數(shù)學(xué)模型;基于改進(jìn)運(yùn)動(dòng)學(xué)共軛齒廓求解理論,考慮到齒廓參數(shù)間的相互作用,采用BBD實(shí)驗(yàn)法,研究齒廓參數(shù)對(duì)諧波減速器嚙合區(qū)間的影響,并建立各曲線段嚙合區(qū)間與齒廓參數(shù)的回歸方程;考慮到齒根應(yīng)力集中效應(yīng)與載荷分布影響,運(yùn)用有限元軟件ANASY Workbench分析額定載荷下齒廓參數(shù)對(duì)柔輪齒根應(yīng)力的影響,提出雙圓弧齒廓參數(shù)優(yōu)選范圍;進(jìn)行齒廓模型試制,驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)的合理性。2.優(yōu)化現(xiàn)行的柔輪加工方案,提出生產(chǎn)效率更高,機(jī)械性能更好的新型加工方案;提出十字鐓拔與強(qiáng)力旋壓相結(jié)合的柔輪毛坯加工工藝,采用變形強(qiáng)化取代相變強(qiáng)化,省去旋壓后的熱處理工藝;摒棄線切割的齒廓加工方式,提出高速滾切柔輪齒廓的加工方案,并驗(yàn)證柔輪齒廓高速滾齒工藝方案的可行性;基于最大效益原則對(duì)高速滾齒工藝參數(shù)進(jìn)行分析研究。3.基于噴丸產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力能夠延長工件疲勞壽命的原理,提出柔輪齒根噴丸的工藝方案;基于DEFROM軟件對(duì)噴丸工藝進(jìn)行數(shù)值模擬,從而得到不同噴丸工藝參數(shù)對(duì)柔輪齒根殘余應(yīng)力的影響及柔輪齒根殘余應(yīng)力的分布情況;基于SWT方法和斷裂力學(xué)理論分析柔輪齒根噴丸對(duì)疲勞壽命的影響。4.針對(duì)諧波減速器的關(guān)鍵性能指標(biāo),提出測試方案;進(jìn)行諧波減速器樣機(jī)的測試,并對(duì)比國內(nèi)外產(chǎn)品的性能,提出進(jìn)一步的研究方向。
【圖文】：

圖 1-1 2015-2020 年中國工業(yè)機(jī)器人用減速器需求測算（萬臺(tái)）如何做出高質(zhì)量的精密諧波減速器一直是國內(nèi)廠家急需解決的問題。在諧波減速器諸多性能問題中，“壽命”成為國產(chǎn)諧波減速器廠家難以逾越的技術(shù)障礙，與此同時(shí)機(jī)器人企業(yè)為降低成本，其工作壽命自然成為評(píng)價(jià)諧波減速器優(yōu)劣的重點(diǎn)考核指標(biāo)。從技術(shù)層面講，諧波減速器壽命涉及兩個(gè)方面；（1）諧波減速器的實(shí)際使用壽命，即諧波減速器不發(fā)生破裂等損傷的最長使用壽命。（2）諧波減速器的精度壽命，即在許可精度內(nèi)諧波減速器最長工作時(shí)間，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定短筒諧波減速器使用壽命不低于 10000 小時(shí)。后者更注重諧波減速器的可靠性與穩(wěn)定性，這也正是國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的不足之處。因此延長諧波減速器的“壽命”，不僅要從設(shè)計(jì)層面入手，而且要兼顧制造工藝。實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)：柔輪材料、熱處理工藝、齒廓加工工藝、設(shè)備精度等制造問題，對(duì)諧波減速器的“壽命”影響可能超過細(xì)微的設(shè)計(jì)誤差。這是由于當(dāng)諧波減速器工作時(shí)，柔輪與剛輪嚙合率達(dá) 20%~30%，細(xì)微的設(shè)計(jì)不足可以通過柔輪的自補(bǔ)償特性得到一定的緩

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文用諧波齒輪減速器》國家標(biāo)準(zhǔn)，2017 年出臺(tái)《滾動(dòng)軸承 工業(yè)機(jī)器人諧波齒輪減速器用柔性軸承》國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)著我國民用諧波減速器系列化正式完成[18-19]。現(xiàn)階段國內(nèi)諧波減速器廠家魚龍混雜，多而不精，大多數(shù)小型企業(yè)仍處于摸索階段。以蘇州綠的、北京中技克美等為代表的少數(shù)行業(yè)精英，，經(jīng)過長達(dá)十幾年的研究發(fā)展表現(xiàn)出色，在完成各自的系列標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，年出貨量均已突破五萬臺(tái)。目前由中技克美公司研制的固體潤滑諧波傳動(dòng)減速器，已多次應(yīng)用于神舟飛船、通信衛(wèi)星等航天領(lǐng)域。2013 年，嫦娥三號(hào)探測器攜帶的玉兔號(hào)月球車使用大量諧波減速器作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖 1-3 所示為玉兔號(hào)月球車。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH132.46;TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704786