【摘 要】
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关节减速机是影响工业机器人精度和效率的重要部件,目前,工业机器人常用的关节减速机是RV减速机,但是,其价格约占工业机器人价格的三分之一,且被国外垄断,严重制约我国工业机器人产
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关节减速机是影响工业机器人精度和效率的重要部件,目前,工业机器人常用的关节减速机是RV减速机,但是,其价格约占工业机器人价格的三分之一,且被国外垄断,严重制约我国工业机器人产业的发展和“中国制造2025”战略布局的实施。由此,本文对工业机器人关节用行星齿轮减速机进行研究,为工业机器人关节用渐开线3K型行星齿轮减速机的设计提供依据。 本文结合工业机器人对其关节减速机性能的要求,选择渐开线3K(Ⅲ)型行星齿轮传动作为其关节减速机的传动原理,并分析了3K(Ⅲ)型行星齿轮传动的特点,总结出渐开线3K(Ⅲ)型行星齿轮减速机所存在的传动效率相对较低、重合度相对不高、轴向距离较大等主要问题;针对工业机器人用行星齿轮减速机所存在的问题,详细分析了轮齿设计参数对3K(Ⅲ)型行星齿轮传动的啮合效率、传动效率、重合度的影响关系,从而得出在渐开线3K(Ⅲ)型行星齿轮做减速传动时,齿轮设计参数的选择原则。 参照渐开线3K(Ⅲ)型行星齿轮中齿轮设计参数的选择原则和特点,选择3K(Ⅲ)型行星齿轮传动系统齿轮的齿数、模数、螺旋角等设计参数为设计变量,以减速机传动效率最高、重合度最大、体积最小为优化目标,以减速机原始设计参数,齿轮的相关尺寸参数变化范围,齿轮的强度等作为约束条件,建立起对渐开线3K(Ⅲ)型行星齿轮减速机多目标优化的数学模型,利用MATLAB软件对建立的数学模型进行解析,得出多目标优化设计的优化结果。并把优化设计后的结果和RV-80-81型号减速机作比较,得出工业机器人关节用3K(Ⅲ)型行星齿轮减速机的优越性。 针对多目标优化设计的优化结果,利用SOLIDWORKS软件建立起渐开线3K(Ⅲ)型行星齿轮减速机传动系统的三维模型,并利用序贯耦合法对传动系统中最薄弱的啮合副进行热-结构耦合分析,得出耦合分析的接触应力云图,并把最大应力值与利用公式计算出的接触应力值和许用接触应力值相比较,得出本文耦合方法的可行性和本文齿轮齿面接触强度设计的可靠性。 本文的研究为工业机器人关节用3K(Ⅲ)型行星齿轮减速机的设计提供参考依据。
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