精密减速器是工业机器人的核心部件,其性能对整机性能具有重要影响。回差是表征精密减速器性能的关键指标,其测量和评价是提高精密减速器性能的重要基础。但目前精密减速器回差静态测量、动态测量中的一些关键问题尚未解决,同时尚未建立面向功能应用的评价体系,严重制约了我国精密减速器行业的发展。本文通过理论和方法创新,建立了精密减速器全生命周期的回差评价体系、解决了回差静态测量中几何回差的精确评定、静态测量中静态回差曲线的表征与获取和回差动态测量时最佳测量转速的确定等关键问题,为全生命周期内精密减速器回差性能的测量评价提供了有力支撑。针对上述四项创新分别展开了有针对性的实验,实验结果验证了所提方法和理论的正确性和有效性。本文所提的方法适用于各类精密减速器回差性能的测量和评价,具有广泛的通用性。本文主要研究内容如下:(1)提出精密减速器全生命周期的回差评价体系。综合考虑测量位置、负载扭矩、服役时间的影响,讨论分析了精密减速器的回差函数类型,将回差静态测量和动态测量统一为同一函数;构建了回差评价指标,包括精度指标和精度保持指标;建立静态评价模型和动态评价模型;采用统计学的方法,即极大值、极小值、均值、标准差对各评价指标进行评。以上内容共同构成了精密减速器全生命周期的回差评价体系,可以实现全生命周期内精密减速器回差性能的科学合理评价。(2)提出静态测量时几何回差的评定新方法。对传统的滞回曲线测量方案进行优化,单次循环加载、卸载即可获得一条封闭的滞回曲线,克服了滞回曲线不封闭,需要通过曲线拟合引入的误差影响。通过对精密减速器滞回特性的分析,综合考虑非线性弹性变形和摩擦的耦合作用,建立了精密减速器的滞回曲线模型,明确了扭转角与扭矩的函数关系。提出精密减速器静态测量时几何回差的评定新方法,即中值曲线法,建立了中值曲线模型。实测实验表明,该方法很好地解决了静态测量时几何回差的精确评定问题,更加清晰、方便,提高了测量精度。(3)提出精密减速器静态回差曲线的表征与获取方法。通过对精密减速器主、次滞回曲线峰值点变化规律分析,提出并定义了精密减速器的无滞回曲线和静态回差曲线。建立了无滞回曲线和静态回差曲线的数学模型,根据峰值点与主滞回曲线上加载曲线重合的特点,拟合获得精密减速器单个测量位置的静态回差曲线。实测实验表明,在提高测量精度的前提下,静态回差曲线可以由主滞回曲线上加载曲线的数据点拟合获得。完善了精密减速器回差静态测量的理论体系。(4)研究了精密减速器的非线性摩擦特性。通过对精密减速器不同转速下摩擦力矩的变化规律分析,根据Tustin经验模型,建立了精密减速器的摩擦模型。通过对稳定转速下精密减速器摩擦力矩变化规律的分析,提出了摩擦力矩的数据处理方法,获得了摩擦力矩与测量转速的一一对应关系。实测实验表明,精密减速器具有典型的Stribeck摩擦效应,验证了所建摩擦模型和数据处理方法的正确性。通过最小二乘拟合获得了精密减速器的Stribeck曲线和Stribeck摩擦模型的各项参数,为精密减速器回差动态测量最佳测量转速的确定奠定了理论基础。(5)提出回差动态测量最佳测量转速的确定方法。通过对精密减速器Stribeck摩擦效应的分析,提出传动误差和回差动态测量最佳测量转速的确定方法,建立了最佳测量转速的计算模型。提出基于最佳测量转速的几何传动误差分离方法,进行了不同转速下的传动误差测量实验。提出基于最佳测量转速的几何回差分离方法,进行了不同转速、负载扭矩下的回差动态测量实验。实验结果表明,最佳测量转速下,精密减速器所受的摩擦力矩最小,测得传动误差的峰峰值、回差的均值也最小,验证了所提方法的正确性。最佳测量转速的确定,有利于提高几何回差的动态测量精度,实现精密减速器回差性能的客观评价。(6)以RV减速器为例,进行回差的测量评价实验。介绍了实验所用的A、B型精密减速器及课题组研制的RV减速器综合性能测量仪。分别对A、B型精密减速器进行了回差静态和动态测量评价实验,并对测量结果进行了对比分析。验证了本文建立的评价体系和测量方法的使用效果。