(参考)二级摆线轮行星传动设计计算.docVIP

目 录 第一章 文献检索及理论研究…………………………………………………… 1.1…………………………………………………… 1.1.1…………………………………………………… 第二章 RV减速器结构设计及参数优化………………………………………… 2.1…………………………………………………… 2.1.1…………………………………………………… 第三章RV减速器力学分析及强度计算…………………………………………… 3.1…………………………………………………… 3.1.1…………………………………………………… 第四章RV减速器产品建模及加工、装配………………………………………… 4.1…………………………………………………… 4.1.1…………………………………………………… 第五章 总结与展望…………………………………………………… 5.1…………………………………………………… 5.1.1…………………………………………………… 机器人机械手用RV减速器设计 一、电机类型选择 因为机器人机械手用RV减速器的主要工作要求是力矩，且转矩不大，但对回转精度有较高的要求，所以电机选择混合式步进电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，通俗一点讲当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。步进电机可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。混合式步进电机也叫永磁反应式、永磁感应式步进电机，混合了永磁式和反应式的优点输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小）步距角较永磁式小（一般为1.8度）断电时无定位转矩启动和运行频率较高是目前发展较快的一种步进电机是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩，而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。步进电机是一种能够接受数字信号的机械动力装置，有着非常精确的步距角，体积小巧，输出力矩较大步进电机不是按功率来说的，是尺寸扭矩，BYGH型号，57代表的是机座号，BYGH是步进电机的通用型号一般步进电机力矩在40 Nm以下，运转速度于1000不加说明地讲到1 Nm的步进电机，可以理解为保持转矩是1Nm。大致来说，扭力在0.8 Nm以下，选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度，单位：mm)扭力在1 Nm左右的，选择57电机较为合适扭力在几个Nm或更大的情况下，就要选择86、110、130等规格的步进电机。 N·m，转速n 3=5rpm。 应用MATLAB软件优化工具箱对电机转矩做最大值优化，即应用fmincon函数对电机转矩的倒数求最小值优化，优化的目的是求出在转矩最大的情况下，转速为多少，传动比为多在，实际上就是求齿轮齿数的取值。 目标函数 （1）工作载荷计算功率P3 T3=9550*P3’/ n 3 20=9550*P3’/5 P3’=0.01kw P3= P3’*1.2=0.01*1.5=0.015 kw （2）应用针摆传动效率，计算第二级针摆传动功率P2 P2= P3/η2=0.015/0.97=0.016 kw （3）应用渐开线齿轮传动效率，计算第一级齿轮传动功率P1 P1= P2/η1=0.016/0.95=0.017 kw （4）应用电机传动效率，计算电机功率P P= P1/η=0.017/0.99=0.018 kw （5）计算电机转矩 因为RV减速器总传动比为i=-Z2/Z1*Zb，则电机转速为n=i*n3=5*（-Z2/Z1*Zb）所以电机转矩为T=9550*P/ n=（9550*0.018）/（5*（（ Z2 /Z1）* Zb）） N·m 对于第二级针摆传动，设计采用一齿差摆线针轮行星传动，因此针齿齿数Zb必须为偶数，Zb用数学表达式来表达，即Zb=2*k，10=k=50，电机转矩表达式为 T=（9550*0.018）/（5*（（Z2 /Z1）* （2*k））） N·m。所以，电机转矩表达式有3个变量Z1、Z2、k，即X=[x1,x2,x3]T=[Z1,Z2,k] T，表达式变为 T=（9550*0.018）/（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））。 机械手的工作要求是转矩足够大，而MATLAB软件的fmincon函数只能进行最小值优化，所以对电机转矩求倒数，对电机转矩的倒数作最小值优化，即 1/T=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018），所以在MATLAB中 ，目标函数f（x）=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3）））