RV减速器由多个摆线针齿同时参与啮合,所以具有高度紧凑的刚性结构,可以承受冲击负荷和重载。此外,较小的侧隙和惯性保证了其加速和准确定位性能。因此,RV减速器被广泛应用于工业机器人、机床和医疗设备等精密传动场合。精确计算RV减速器摆线针齿啮合力对于分析RV减速器精度特性尤为重要。本文针对RV减速器传统分析模型中采用单一的接触刚度计算啮合区域的不足,提出了一种新的RV减速器理论分析模型,从而提高了计算结果的可靠性和精度。为了验证理论模型的准确性,通过建立RV减速器有限元仿真模型,获得了RV减速器传动过程中力学特性和疲劳寿命等相关性能。为了研究RV减速器精度特性的影响因素和变化规律,通过实验手段对RV减速器样机分别进行了传动测试和疲劳寿命试验,实验结果为研究RV减速器精度衰减过程和提高其使用寿命提供了重要参考。本文的主要研究内容包括:(1)利用高斯求积法将摆线针齿啮合区域离散化为多个微分单元,同时基于Lankarani-Nikravesh接触力模型和Ambrósio摩擦力模型建立了RV减速器理论分析模型。与传统的摆线传动接触力分析模型相比计算结果更加准确可靠,通过有限元方法对理论模型进行了验证。基于该模型详细研究了摆线齿廓修形和负载扭矩对RV减速器传动性能的影响规律。与传统的组合修形方法相比,提出的反向摆线齿廓可以随着负载和俢形系数的增加而保持良好的传动性能。将曲柄轴偏心距误差代入到理论模型中可以研究曲柄轴偏心距误差与RV减速器传动误差的变化关系。在RV减速器力学方程的基础上计算了轴承力,通过理论分析建立了RV减速器扭转刚度和轴承系统寿命计算模型。(2)基于有限元仿真分析方法建立了RV减速器动力学模型、热力学模型和疲劳寿命分析模型,对RV减速器传动过程产生的动力学特性、摆线针齿啮合时的热力学特性以及相关的疲劳寿命性能进行了研究。由RV减速器动力学分析得到了各零件上的应力分布和变化过程,找到应力分布较大的零部件。并在此基础上将应力计算结果代入到疲劳寿命模型中进行RV减速器疲劳寿命仿真分析。RV减速器热力学分析获得摆线针齿啮合过程中摆线针齿表面上的节点温度分布和热通量分布。结果表明最高温度接触区域主要集中于摆线齿廓拐点附近。因此,当温度较高时此处也最易发生齿面胶合。经过RV减速器疲劳寿命仿真分析研究了RV减速器最易发生疲劳破坏的零件和损伤部位,同时研究了载荷对RV减速器疲劳寿命的影响。结果表明在较低应力范围时,增加应力等级使得RV减速器的疲劳寿命迅速降低,而当RV减速器受到较大的负载时,再增加应力等级对其疲劳寿命的影响较小。(3)在研究团队所开发的高精度RV减速器传动性能检测仪上对4台不同型号和工况下运行的RV减速器样机进行了测试,研究了RV减速器传动误差的主要成分。并对输入齿轮轴的轮齿精度和表面粗糙度进行了测试,研究了运行工况对RV减速器的影响,并为RV减速器疲劳寿命试验提供指导。开发了RV减速器疲劳寿命试验和精度测试一体化试验台,在此基础上完成了RV减速器样机疲劳寿命试验,研究了RV减速器传动误差和滞回曲线的变化规律,确定RV减速器疲劳寿命的薄弱环节,进一步验证了理论计算和仿真分析结果的正确性。同时,设计了RV减速器疲劳试验过程中径向加载装置,并提出了减速器传动误差测试时快速消除偏心误差的方法。通过对生产企业、研究机构和国家标准中RV减速器滞回曲线的测试方法对比,确定了本文RV减速器样机滞回曲线的测试方法。