目前,國(guó)內(nèi)外的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品中使用的精密減速器以RV減速器和諧波減速器為主。RV減速器承載能力較強(qiáng),但由于傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)的限制,其外徑尺寸往往大于120mm,難以實(shí)現(xiàn)小型化;諧波減速器可以實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì),但其承載能力和抗沖擊能力相對(duì)較差。對(duì)此,提出一種新型精密擺線針輪減速器,該減速器可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸的小型化,且承載能力較強(qiáng)。主要工作內(nèi)容如下:減速器的外形尺寸參考日本哈默納克(Harmonic Drive)公司CSG-14-50小型諧波減速器,_減速器的外徑為56mm。減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,分析了精密擺線傳動(dòng)的原理,針對(duì)其核心零部件擺線輪,建立了擺線輪齒廓的數(shù)學(xué)模型,考慮到加工制造的誤差、連續(xù)傳動(dòng)過(guò)程中良好的潤(rùn)滑情況以及方便減速器的拆裝維護(hù),基于最佳修形理論提出了擺線輪齒廓的“等距+移距”組合修形方案,并推導(dǎo)了由該修形方案造成的初始間隙計(jì)算公式。根據(jù)擺線輪齒廓的設(shè)計(jì)參數(shù)以及對(duì)應(yīng)的最佳修形量,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒廓擺線輪與標(biāo)準(zhǔn)針輪的嚙合力進(jìn)行了計(jì)算,基于迭代法使用Matlab軟件對(duì)修形后的精密擺線傳動(dòng)嚙合力進(jìn)行了計(jì)算,并使用Hertz公式對(duì)修形后擺線輪齒面的最大接觸應(yīng)力進(jìn)行了校核,設(shè)計(jì)參數(shù)滿足減速器承載能力的要求。通過(guò)分析不同類型減速器輸出機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),提出一種新型十字槽圓盤輸出機(jī)構(gòu),該輸出機(jī)構(gòu)可傳遞純扭矩,承載能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)緊湊,加工制造簡(jiǎn)單。提出曲柄軸轉(zhuǎn)臂軸承的配置方案,根據(jù)轉(zhuǎn)臂軸承的實(shí)際載荷,對(duì)轉(zhuǎn)臂軸承的使用壽命進(jìn)行了校核。提出減速器輸出端與殼體間45度交叉滾子軸承的配置方案,該方案在保證輸出扭矩的情況下,可提高輸出端的抗傾覆能力。最終提出減速器的整體結(jié)構(gòu)方案,使用Solidworks軟件建立了減速器各零部件及裝配體的三維模型。使用Solidworks Simulation有限元分析軟件對(duì)修形后的精密擺線傳動(dòng)部分進(jìn)行了靜力分析,獲得了修形后擺線輪的應(yīng)力云圖、應(yīng)變?cè)茍D和位移云圖,其中應(yīng)力云圖顯示的擺線輪齒面最大接觸應(yīng)力與理論計(jì)算結(jié)果十分接近,驗(yàn)證了擺線針輪嚙合模型的正確性。根據(jù)曲柄軸、擺線輪以及十字槽圓盤在實(shí)際工作過(guò)程中的約束條件,使用有限元分析軟件對(duì)這三個(gè)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了模態(tài)分析,各零部件的前六階振型表明,減速器的嚙合頻率與零部件固有頻率相差較大,難以產(chǎn)生共振,證明了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。根據(jù)減速器關(guān)鍵零部件的工程圖,提出了相應(yīng)的加工方案,選用合適的加工設(shè)備完成了減速器樣機(jī)的試制。根據(jù)精密減速器在工業(yè)機(jī)器人中的使用要求,設(shè)計(jì)并搭建了不同類型的測(cè)試平臺(tái),通過(guò)對(duì)減速器樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試,獲得了減速器樣機(jī)傳動(dòng)效率、傳動(dòng)誤差、扭轉(zhuǎn)剛度、回差、傾覆剛度的實(shí)際性能參數(shù),結(jié)果表明減速器樣機(jī)的傳動(dòng)效率較高,傳動(dòng)誤差較小,回差較小。與CSG-14-50型號(hào)諧波減速器的對(duì)比,本減速器樣機(jī)的扭轉(zhuǎn)剛度和抗傾覆能力更強(qiáng)。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH132.46
【部分圖文】：

來(lái)源??源于哈工大機(jī)器人集團(tuán)江蘇哈工聯(lián)合精密傳動(dòng)有限公司的企業(yè)橫向課的資助：??江蘇省重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)資金：機(jī)器人用精密擺線針輪減速器關(guān)鍵技術(shù)的Ｅ２０１５１１２。??江蘇省首臺(tái)（套）重大裝備及關(guān)鍵部件認(rèn)定：機(jī)器人用精密擺線針輪：ＳＴＴ２０１６ＹＣ００３１。??的意義??今，在“工業(yè)４．０”及“中國(guó)制造２０２５”的時(shí)代背景下，工業(yè)機(jī)器人作表產(chǎn)品，越來(lái)越受到國(guó)家的重視。如圖１－１所示，進(jìn)入２１世紀(jì)以來(lái)，我業(yè)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品銷量高速增長(zhǎng)。??■?？

?揚(yáng)州大學(xué)碩士學(xué)位論文??Ｄｒｉｖｅ公司掌控，迄今為止這兩家日本企業(yè)已占據(jù)了全世界機(jī)器人減速器市場(chǎng)超過(guò)７５％的??份額［１］。其中Ｎａｂｔｅｓｃｏ公司主要生產(chǎn)ＲＶ減速器，如圖１＿２所示，ＲＶ減速器包含一級(jí)齒輪??傳動(dòng)和一級(jí)擺線針輪傳動(dòng)，其主要特點(diǎn)為傳動(dòng)比范圍大且承載能力較強(qiáng)，但由于其結(jié)構(gòu)的??限制，目前市面上的ＲＶ減速器外徑尺寸往往大于１２０ｍｍ，難以實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，因此在??工業(yè)機(jī)器人中一般用于靠近底座的一二三關(guān)節(jié)。Ｈａｒｍｏｎｉｃ?Ｄｒｉｖｅ公司主要生產(chǎn)諧波減速器，??如圖１－３所示，其主要特點(diǎn)為體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，但由于諧波減速器的承載能力??相對(duì)較小且抗沖擊能力較差，因此在機(jī)器人中一般用于靠近末端的四五六關(guān)節(jié)［２］［２］。??圖１－２?ＲＶ減速器?圖１－３諧波減速器??一方面，由于ＲＶ減速和諧波減速器這兩種主流機(jī)器人用精密減速器自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺??點(diǎn)，使得二者目前所形成的是一種功能互補(bǔ)的關(guān)系，但由于諧波減速器的承載能力相對(duì)較??小且抗沖擊能力較差

?揚(yáng)州大學(xué)碩士學(xué)位論文??Ｄｒｉｖｅ公司掌控，迄今為止這兩家日本企業(yè)已占據(jù)了全世界機(jī)器人減速器市場(chǎng)超過(guò)７５％的??份額［１］。其中Ｎａｂｔｅｓｃｏ公司主要生產(chǎn)ＲＶ減速器，如圖１＿２所示，ＲＶ減速器包含一級(jí)齒輪??傳動(dòng)和一級(jí)擺線針輪傳動(dòng)，其主要特點(diǎn)為傳動(dòng)比范圍大且承載能力較強(qiáng)，但由于其結(jié)構(gòu)的??限制，目前市面上的ＲＶ減速器外徑尺寸往往大于１２０ｍｍ，難以實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，因此在??工業(yè)機(jī)器人中一般用于靠近底座的一二三關(guān)節(jié)。Ｈａｒｍｏｎｉｃ?Ｄｒｉｖｅ公司主要生產(chǎn)諧波減速器，??如圖１－３所示，其主要特點(diǎn)為體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，但由于諧波減速器的承載能力??相對(duì)較小且抗沖擊能力較差，因此在機(jī)器人中一般用于靠近末端的四五六關(guān)節(jié)［２］［２］。??圖１－２?ＲＶ減速器?圖１－３諧波減速器??一方面，由于ＲＶ減速和諧波減速器這兩種主流機(jī)器人用精密減速器自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺??點(diǎn)，使得二者目前所形成的是一種功能互補(bǔ)的關(guān)系，但由于諧波減速器的承載能力相對(duì)較??小且抗沖擊能力較差
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本文編號(hào)：2867456