机器人用RV减速器的论文综述.docx

20130157机自8邱怡霖PAGE\*MERGEFORMAT15摘要本文整理了近三年国内关于机器人用RV减速器的文献，介绍了RV减速器的基本机构和传动原理，总结了国内理论研究的趋势及其主要成果，概述了在力学分析，传动精度、摆线轮齿廓修形和测量系统的新的方案。关键词：RV减速器，摆线轮齿廓，传动精度，测量系统一、引言RV减速器结构紧凑、寿命长、传动比大、传动效率高、振动小、传动精度高、保养便利，与谐波减速器相比，摆线类传动的承载能力高一倍以上，扭转刚度高三倍以上。RV减速器是工业机器人的核心部件，占工业机器人成本的比重高达30%以上，目前中国市场的减速器基本被进口品牌垄断，生产RV减速器最著名的是日本的FANUC,这是制约国产工业机器人成本的第一因素。近年来我国针对高精度，高可靠性，批量化，轻量化进行了关于摆线轮齿廓、修形、结构设计、强度分析的研究，提出了相关的公式、算法以及测试系统。二、RV减速器的基本结构和传动原理1、基本结构RVCRotaryVoector)减速器是在摆线针轮行星传动的基础上发展而来的一种新型传动。减速器由第一级渐开线齿轮行星传动机构与第二级摆线针轮行星传动机构两部分组成的封闭的差动轮系，如图1所示。图1RV减速器传动原理图2、传动原理这种传动原理是利用一组平行四连杆机构和齿轮机构的组合的系统，第一级传动包括相互啮合的输入齿轮1和两个渐开线行星轮2，渐开线行星轮2固定安装在两相互平行的曲轴H上;第二级摆线传动中曲轴H与行星轮固连在一起，摆线轮3安装在曲轴H相位相差180。的两个偏心轴凸轮上，运转时行星轮2通过曲柄轴H带动摆线轮3做偏心平面运动，与针齿4形成少齿差啮合。RV减速器从组成形式来看，属于2K-V型行星减速器，由K-H-V型和2K-H型行星传动复合组合而成。结构主要由输出渐开线齿轮1和针齿壳5这两个中心轮和一个行星架H为基本构件，具有2K-H型的传动结构;分析内部传动结构可知，其传动结构为H-3-4-6，仍然属于K-H-V型，只是将原来的单一转臂中心输入改变成2个或3个均匀分布的转臂输入。图2RV减速器传动运动图三、特点及应用1、特点RV减速器关键有以下特点(1)它是一个封闭的传动机构，结构紧凑、与一般的齿轮减速器在体积和重量上有很大的优势。(2)RV减速器上有三个均匀分布的双偏心轴(转臂)，运动平稳并能获得高的位置精度，偏心轴的数量增加，同时滚动轴承的数量增加，其增加了轴承的寿命。(3)传递效率达到0.850.92、输入轴与输出轴的速比范围大，即i=31一171，由传动比计算公式可知，在摆线轮齿数固定的情况下，只要将太阳轮同行星轮齿数进行变化，能获得比较多的值。(4)噪音小，RV减速器的两端采用行星架和刚性盘来支撑，比普通的悬臂梁输出机构扭转刚度大，并且抗冲击能力强。(5)RV机构在传递动力时，摆线轮与针齿两轮同时接触啮合的数量理论上有二分之一，承受过载能力比较强。(6)只要设计合理，保证制造装配精度，就可以获得高精度，小于r的回差。2、应用RV减速器作为一种新型的二级封闭传动，其不仅在精密机械传动、精密仪器、纺织机械、航天等领域运用，目前在工业机器机械手转臂、旋转轴上也占有主导地位，基于RV减速器的高刚度、高回转精度，所以在关节型工业机器人中，一般情况下前4关节基本都采用RV减速器，轻载时，第五和第六关节可用谐波减速器，重载时，工业机器人所有关节上都需用RV减速器。目前在机器人行业中，有谐波与RV两种减速器，两者相比较，RV减速器拥有精度高、耐冲击、刚度大、回差小等优势，在自动化机器人领域，减速器作为传递动力的重要部件，必须具有高的转动精度与位置精度，因而，在高精度工业机器人关节传动过程中，与谐波减速器相比较，RV减速器具不可替代的作用。四、摆线轮齿廓的形成与修形1.形成摆线轮齿廓形成有外滚法和内滚法两种，如图3所示，外滚法中，此时半径r的滚圆在半径R基圆的圆周上作纯滚动，滚圆圆周上任意一点C的轨迹称为外摆线。而通常减速器上所用的摆线轮齿廓是滚圆内的一点M1的轨迹，其中=e为偏心距。内滚法中，滚圆半径rb、基圆半径rg，且rb>rg，偏心距为滚圆半径与基圆半径差e=rb-rg，滚圆在基圆上纯滚动，此时滚圆圆周上的点C的轨迹为外摆线，滚圆圆周外上的一点M的轨迹为短副外摆线。这两种摆线齿廓形成方法虽不同，但在一定条件下可以形成同一条外摆线或短幅外摆线。图3外滚法和内滚法形成摆线齿廓图2、修形工程实际中，零部件制造安装过程中必然存在各种误差，同时为了获得一定的侧隙以便于润滑的需要，以及考虑装拆方便、补偿尺寸链误差等，摆线轮设计时必须进行适当的修形。根据摆线轮加工原理，摆线轮齿形修形有三种基本方法，一是移距修形，磨削摆线齿廓时，将磨头相对加工台移动微小距离;二是等距修形，磨削摆线齿廓时，使磨头的