摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法

针对常规修形方法存在计算复杂、齿廓曲线形状控制不够灵活等问题,提出了一种摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法。通过摆线轮齿廓压力角变化规律的分析,将工作齿廓最小压力角的位置作为二次分段修形的基准点,建立二次分段修形模型。利用直线法简单函数,推导出二次分段修形方法下各齿段修形量的计算公式及齿廓方程。采用轮齿接触分析的方法,研究了二次分段修形齿廓的传动误差和回差,并进行对比实验验证摆线轮工作齿廓二次分段修形方法的正确性和可行性。结果表明:二次分段修形的摆线轮工作齿廓与理论齿廓曲线更加吻合,传动误差和回程误差分别减少约14%和19%。

渗碳工艺对摆线轮组织和性能的影响

以20CrMoH钢作为RV减速器摆线轮的原料,经调质和等温正火两种工艺预处理后,在渗碳温度880℃,渗碳压力1500 Pa,保压时间25 s,渗扩比1∶5,渗碳时间分别为45 min和65 min工艺下进行低压真空渗碳热处理,利用直读光谱仪、光学显微镜、洛氏硬度计、显微维氏硬度计、激光三坐标仪器及Geomagic Qualify软件等分析方法对热处理后样品的碳含量、微观组织、表层硬度、渗层深度和变形量进行了研究。结果发现,两种预处理的摆线轮在渗碳后表层到心部的组织基本一致,表面碳含量保持一致,表层洛氏硬度相差0.1 HRC,渗层深度相差0.007 mm,变形量也基本一致,表明这两种不同的预处理工艺对渗碳摆线轮组织、力学性能及变形量的影响较小;当渗碳时间从45 min延长到65 min时,摆线轮组织更加均匀,表面碳含量增加了0.05%,表层洛氏硬度提高了0.3 HRC,渗层深度增加了0.2 mm左右,变形量有所减小,表明延长渗碳时间会增加摆线轮的表层碳浓度、表层硬度及渗层深度,同时使摆线轮的组织更均匀,变形量更小。

淬火温度对GCr15轴承钢摆线轮组织和摩擦磨损性能的影响

对GCr15轴承钢摆线轮在不同温度淬火及低温回火后的组织、物相和硬度进行分析,通过摩擦磨损试验机和激光共聚焦显微镜对其摩擦磨损性能进行测试和表征。结果表明:经不同温度淬火及低温回火后,试样的组织主要由马氏体、碳化物和残留奥氏体组成。随着淬火温度的升高,试样中碳化物的平均尺寸和体积分数逐渐减小,马氏体含量也逐渐减少,而残留奥氏体含量逐渐升高,硬度先升高后降低;试样的摩擦系数与磨损率随淬火温度的升高先减小后增大,磨损机制主要为磨粒磨损,当淬火温度为840℃时,试样的磨损最轻微,耐磨性能最佳。

基于IAS信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取

RV(rotary vector)减速器广泛应用于工业机器人,研究其关键零部件的故障检测方法具有重要意义。由于RV减速器结构复杂、摆线轮转速低、故障冲击较弱等问题,造成摆线轮故障特征难以用常规振动分析方法提取。针对上述问题,提出一种基于瞬时角速度信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取方法。首先对编码器角度信号进行采集,然后使用向前差分法获得瞬时角速度信号,在此基础上,使用角域同步平均提取摆线轮周期相关同步分量,消除非同步干扰,并通过构建边带信噪比指标选取故障信息丰富的啮合谐波频带进行带通滤波,最后对滤波后的信号进行窄带解调,实现对RV减速器摆线轮的故障特征提取。试验结果表明,该方法可以有效地提取RV减速器摆线轮故障特征,且自适应实现优化带宽选择。

基于改进MOPSO的RV减速器摆线轮齿廓多目标修形研究

在精密RV减速器摆线轮修形过程中,RV减速器回差和传动误差难以获得综合提升,且摆线轮的修形方式多为单目标修形或加权单目标修形,不符合实际工程情况。为此,采用TCA法建立传动误差模型和回差模型,提出一种带有指数型非线性递减惯性权重和迭代更新学习因子的多目标粒子群算法。以回差和传动误差为目标函数,利用改进算法进行复合修形量的优化,通过隶属度函数获得最优化解。利用Adams和MATLAB分别分析不同修形方法下RV减速器的回差和传动误差情况。结果表明:最终优化修形后的回差比等距、移距修形分别减少了0.02′、0.04′,传动误差分别减少了6.6%、7.8%。

精密减速器摆线轮制造误差的数字化测量

摆线轮的制造误差是影响精密减速器传动精度的重要因素。基于使用一维测头的齿轮测量中心提出了一种精密减速器摆线轮制造误差的数字化测量方法,该方法能够快速而精确的实现摆线轮制造误差的测量。通过建立摆线轮的理论齿廓模型和误差测量模型,计算得到了测头的理论运动轨迹。根据精密测量原理,通过采取实际齿廓的NURBS拟合以及实际齿廓与理论齿廓的最佳匹配处理,构建了摆线轮制造误差精确计算过程及制造误差处理的数学模型,通过采用优化迭代算法求解得到了摆线轮的实际制造误差。在国产JB45型齿轮测量中心上对摆线轮的实际齿廓进行了实际检测,验证了该方法的准确性和有效性。

RV减速器摆线轮齿廓多目标修形的优化与研究

在RV减速器的修形过程中,存在难以保证RV减速器承载能力和传动精度能够综合提升的问题,且以往关于修形的研究大多数都是单目标修形,为此,提出了一种以RV减速器承载能力和回差为目标的优化方法,并使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。首先,考虑了摆线轮修形后的齿廓方程以及修形所需要RV减速器的具体参数,并对标准摆线轮产生的接触力进行了分析;然后,确定了摆线轮和针齿最大接触力的位置,得出了摆线轮齿作用力的计算方法;比较了摆线轮与针齿之间的初始啮合间隙以及摆线轮与针轮变形量的大小,对同时啮合的齿数进行了判断,采用MATLAB迭代计算的办法,计算了准确的最大接触力,并使用赫兹公式算出了最大接触力;最后,分析了不同的修形方式对回差的影响,并建立了多目标优化模型,采用改进后的NSGA-Ⅱ算法gamultiobj遗传算法进行了寻优,求解得到了最小适应度下的较优修形量;为验证该修形方法的准确性,使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。研究结果表明:经过优化后摆线轮齿间最大接触应力相较于等距修形和移距修形分别降低了11%和13%,优化后的回差为0.013′,回差相较于等距修形和移距修形均得到了提高;以承载能力和回差为优化目标的多目标修形能够较好地解决RV减速器综合性能提升的问题。

高压输电线路机器人防滑挂线轮毂的H型3D打印装置的研究

针对目前桌面级3D打印机存在打印速度慢、打印精度低的问题,提出并设计了高压输电线路机器人防滑挂线轮毂的H型结构3D打印机。通过对3D打印机结构建模与运动学分析,建立了其数学模型,推导出其逆运动学方程;提出了H型结构3D打印机的控制算法,运用PID控制调节系统的输入信号和输出信号的误差,获得了3D打印机的稳定工作模式。试验结果表明,提出的H型结构的3D打印机的打印精度高于目前常见Prusa I3型结构,能够实现快速平稳打印,打印速度提高20%左右,末端执行器在80 mm/s速度下仍能平稳工作,且运动轨迹理想,应用前景好。

RV减速器摆线轮的渗碳热处理工艺设计与组织性能

采用低压真空脉冲渗碳设备对机器人用RV减速器摆线轮用国产新材料ZK001进行不同工艺的渗碳处理,随后利用光学显微镜、洛氏硬度计、显微维氏硬度计、激光三坐标仪器及Geomagic Qualify软件等研究了ZK001钢渗碳后的微观组织、力学性能、渗层深度及变形量。结果表明:采用880℃加热、1∶5渗扩比、保压25 s、渗碳55 min、1500 Pa渗碳压力及780℃淬火的真空渗碳热处理后,摆线轮的晶粒度等级为1级,表面洛氏硬度为61.0 HRC,渗层深度为1.1 mm,变形量为0.05 mm,符合高精度摆线轮服役要求。

基于机器视觉的摆线轮精度综合测量

针对目前摆线轮检测过程中存在的采集信息量少、测量速度慢等问题,提出了基于机器视觉的综合测量方法。根据摆线轮的测量精度要求,搭建了视觉检测硬件系统;沿粗边缘切向窗口拟合Facet灰度曲面,利用边缘的连续曲面特征,确定亚像素坐标点,利用量块检测定位精度为0.2 pixel;经像素当量标定、光强补偿和坐标变换,得到物理坐标系下摆线轮的亚像素齿廓;将其和三坐标测量法测得的摆线轮廓形对比,得到的摆线轮廓形之差为10μm;根据摆线轮的齿廓方程,采用直角坐标和极坐标相结合方法,建立摆线轮误差计算模型,计算出摆线轮齿廓偏差和齿距偏差;同时评价摆线轮中心孔和2个曲柄轴孔的直径,得出齿廓偏差与极角的关系,为摆线轮的加工工艺改进和RV减速器传动性能分析提供依据。以上整个测量过程时间约为16 s。

基于最佳逼近原理的摆线轮实际修形量计算

摆线轮修形量大小是影响加工误差评价的重要因素。针对组合修形方法设计加工的摆线轮,在修形量未知的情况下,提出了一种反求实际修形量的方法。通过分析摆线轮齿廓组合修形方法,以法向误差平方和为目标,构建最佳逼近齿廓计算模型,利用修正鲍威尔法求解模型,获取摆线轮实际修形量。通过对实际加工摆线轮的齿廓测量计算,验证了此方法的可行性,为修形量未知情况下的摆线轮误差评价提供了新的途径。

摆线轮孔型结构对摆线轮振动特性影响分析

摆线轮是RV减速器中的核心部件,摆线轮的孔型结构对RV减速器的传动平稳度有较大影响。针对摆线针轮传动系统进行啮合接触分析,得到摆线轮在实际啮合过程的实际啮合齿对数,计算出各齿对啮合转角及综合啮合刚度。在有限元软件中,以摆线针轮综合啮合刚度为弹性约束,对摆线轮进行了动态响应分析,摆线轮在扇形减重孔处振动最大,易发生变形。针对摆线轮不同扇形孔结构,采用三因素四水平的正交试验进行了动力学仿真,结果表明,随着摆线轮转速提升,扇形孔的上底圆半径始终是影响摆线轮振动的最主要因素,而倒圆半径的影响力逐渐增强,两腰夹角的影响力逐渐减弱,为摆线轮的结构设计提供了依据。

多源数据下的摆线轮磨齿机贝叶斯可靠性评估

在摆线轮磨齿机的可靠性评估中,针对现场试验数据较少的问题,提出考虑先验数据多源性的贝叶斯可靠性评估方法。利用不同样本间的可信度建立混合先验分布,然后采用贝叶斯方法对多源先验信息进行融合,得到的融合信息作为综合先验信息通过结合仿真数据的似然函数,进而得到参数的后验分布。仿真实例表明:通过所提方法得到的MTBF点估计值为997.37,MTBF误差为3.2%,比通过传统贝叶斯方法得到的误差小,且拟合的可靠度曲线与实际情况更贴近,说明了所提方法在磨齿机的可靠度评估上更为精准。

RV减速器摆线轮的数字化建模与动态特性研究

基于RV减速器摆线轮的啮合原理,建立摆线轮数学模型,并进行求解,得到摆线轮齿廓曲线,由此完成摆线轮的精确三维数字化建模。对求解得到的RV减速器摆线轮三维数字化模型进行动态特性研究,从摆线轮约束模态振型云图中可以看出,摆线轮齿和中心孔与行星架孔的连接处容易产生变形。为了防止摆线轮变形过大而造成的结构损伤,在设计时可以适当增大摆线轮变形较大处的刚度,并且避开共振频率。

基于图像处理的异形摆线轮齿廓提取方法

异形摆线轮齿廓提取是摆线针轮减速器设计和几何建模的难点,无法通过传统摆线轮数学公式进行齿廓设计和数据点的提取。该文通过切削加工模拟的方法得到铣削刀具运动轨迹包络图,采用图像处理的方法对铣削刀具运动轨迹包络图进行齿廓提取。这种方法大大提高异形摆线轮齿廓的获取效率,且通用性好。

RV减速器摆线轮剥落故障振动特性研究

以RV减速器中摆线轮为研究对象,在考虑材料属性、接触刚度、摩擦等因素的影响下,应用ABAQUS软件建立含有剥落故障的摆线轮传动系统有限元模型,对比分析摆线轮在无故障和剥落故障状态下的仿真结果,研究当出现剥落故障时整个摆线轮传动系统的振动特性。仿真得出的振动响应信息既能用于摆线轮传动系统的故障预判,也能减少机器作业的安全隐患。

传动比波动幅度约束下的摆线轮齿廓修形量优化

摆线轮齿廓修形对摆线针轮传动机构的承载能力和运行平稳性有重要影响。为获取最优的修形策略和修形量,提出了一种以最小化传动比波动幅度为优化目标、基于内点法的摆线轮齿廓等距-移距复合修形量的优化方法。以单级摆线针轮减速器为例,建立考虑修形后的摆线轮受力平衡方程,以及摆线轮针齿的轮齿接触方程,并通过优化流程将力平衡方程和轮齿接触方程耦合集成,从而实现对3种等距-移距修形组合策略下的修形量进行优化计算,发现正等距加正移距组合修形下的最优修形量可将传动比波动幅度降低40%,最大针齿接触力降低17%,实现更平稳的传动和更好的承载性能,也有利于提高减速器传动精度和寿命。

机器人用高精度RV减速器中摆线轮的优化新齿形

根据机器人用高精度ＲＶ减速器对运动精度、回差、扭转刚度、传动效率和承载能力等主要技术指标的要求， 提出了机器人用ＲＶ减速器中摆线轮齿形修形应具备的条件，并在此基础上，提出了摆线轮齿形的优化设计数学模 型。所提出的摆线轮优化新齿形经样机试验证明是正确和实用的。

基于回差优化的RV减速器摆线轮齿廓修形

针对RV减速器回差的优化问题,基于RV减速器的二级结构和扭矩传递路径,从零件误差角度对回差影响因素进行分类.以工业机器人用RV-40E型减速器为实例,计算了各回差因素的敏感度和权重.其中,摆线轮齿廓修形具有较大的敏感度.为减小摆线轮修形引起的齿侧间隙,提出了基于形变量补偿的摆线轮齿廓修形方法,该方法在等距-移距组合修形基础上,将针齿在额定负载下的接触形变量补偿回摆线轮的齿廓中,在不改变摆线针轮径向间隙的基础上实现RV减速器回差的优化.对RV减速器样机进行虚拟样机仿真和试验验证.结果表明:回差优化RV的回差值为0. 66',传统修形RV的回差值为1. 3',与虚拟样机仿真结果基本一致,该基于回差优化的摆线轮修形方法可显著降低RV减速器回差.

机器人用高精度RV传动中摆线轮修形对回差影响的研究

本文在分析影响机器人用高精度ＲＶ传动回差的各主要因素的基础上，重点分析了摆线轮修形对回差的影响，并建立了其数学模型，确定了摆线轮的修形方法。