机器人用RV减速器传动误差研究与分析

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RV传动是在摆线针轮行星传动基础上演变而来的一种新型传动,因其相较其它传统的行星传动有诸多优点,已经被创新应用于机器人的关节,因而对其有很高的传动精度要求。为提高传动的精度及稳定性,有必要对RV减速器系统传动误差进行研究与分析,论文旨在对找出对传动误差影响最大的因素,力求为设计、制造这种减速器给出合理的指导意见。论文根据RV减速器结构以及传动原理,推导出动态分析的理论基础,包括:通过转化机构法推导出了传动比计算式,并由误差的基本理论,得出了机构产生误差的原因。在假设转速恒定及忽略齿轮啮合处摩擦的前提下,结合动态子结构法、集中质量法以及等价模型法对机器人用RV减速器进行离散、等价,考虑加工误差、装配误差以及弹性变形,建立了整机传动误差的动力学等价模型。采用石川法、修正后的Herz公式分别对等价模型中两级齿轮传动的啮合刚度进行计算,而对于转臂轴承、行星架支撑轴承等效刚度利用轴承刚度求解方法进行计算。本文以RV-40E为研究对象,通过计算机编程迭代计算出各构件的受力大小、质量及转动惯量,进而求出动力学方程中的各系数矩阵。基于MATLAB软件采用非线性的威尔逊-0法对所建立的动力学方程进行数值仿真分析,得到了稳定运行中的机器人用RV-40E传动误差曲线。在研究中对于两级减速部分主要考虑了包括太阳轮偏心误差及装配误差、行星轮偏心误差、曲柄轴偏心距误差、摆线轮均布曲柄轴孔偏心误差、行星架上曲柄轴孔的偏心误差、摆线轮、针轮的齿廓误差以及累计齿距误差在内的制造以及装配共31种单项误差,分别得到了各误差状态下的系统传动误差曲线,通过对比分析找出对整机误差影响比较大的因素,并对其中影响最大的因素,在其公差带范围内,通过改变其误差值大小来研究不同误差值状态下整机的传动误差曲线。
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