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RV减速器配齿优化设计
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韩林山王大兵魏征温泉
摘要:在对RV减速器结构分析的基础上,根据配齿所需要满足的条件,基于VisualBasic.NET语言编写出配齿计算程序,实现配齿计算的系列化。基于配齿计算程序,以减速器体积最小为优化目标,对体积优化过程进行参数化设计。根据优化设计实例,相对于原设计方案,RV减速器体积减小了18.72%,从而验证了优化设计的必要性。
关键词:RV减速器;配齿计算;体积;优化设计
中图分类号:U463.33+5.1?文献标识码:A?文章编号:1671-7988(2020)22-91-04
Abstract:BasedontheanalysisofthestructureoftheRVreducer,andaccordingtotheconditionsthatthetoothmatchingneedstomeet,thecalculationprogramforthetoothmatchingiswrittenbasedontheVisualBasic.NETlanguagetorealizetheserializationofthetoothmatchingcalculation.Basedonthecalculationprogramofthetoothmatching,withtheminimumvolumeofthereducerastheoptimizationgoal,thevolumeoptimizationprocessisparameterizeddesign.Accordingtotheoptimizeddesignexample,thevolumeoftheRVreducerisreducedby18.72%comparedtotheoriginaldesign,whichverifiesthenecessityofoptimizeddesign.
Keywords:RVreducer;Toothmatchingcalculation;Volume;Optimaldesign
CLCNO.:U463.33+5.1?DocumentCode:A?ArticleID:1671-7988(2020)22-91-04
前言
RV(RotateVector)传动是一种新型的、二级封闭式、少齿差动行星传动机构,是从传统的摆线针轮行星传动上发展而来的,RV传动主要用于高精度机器人传动中,与传统的摆线针轮行星传动相比,RV传动体积小、质量轻、传动比大、寿命长、精度高,现已广泛应用在许多领域[1]。
目前,针对RV减速器结构优化的问题研究较多。单陇红等[2]针对RV减速器以质量最小为优化目标,基于MATLAB优化设计后的结果表明,减速器在满足一定條件前提下,其质量明显减小。王瑞等[3]以RV减速器体积最小为优化目标,建立相应的目标函数和约束条件进行分析,验证了优化设计的合理性。张景钰等[4]以体积与效率为目标函数进行优化,运用加权法整合为一个目标函数,经优化计算得出优化解,结果表明减速器体积明显减小、效率显著提高。对RV减速器的结构优化还有很多,但却很少有涉及到减速器的配齿计算,本文结合RV减速器的配齿计算,以其体积最小为优化目标,基于VisualBasic.NET语言进行优化设计。
1RV减速器结构简图
由RV减速器结构简图可知,它主要的零件组成有曲柄轴、行星轮、行星架、摆线轮、太阳轮、针齿壳等,采用渐开线圆柱齿轮行星减速与摆线针轮行星减速二级减速机构。
2RV减速器配齿计算
在图1中可以看出,三曲柄RV减速器中3个行星轮是通过3个120°对称布置在太阳轮上的。通过结构分析可知,这种封闭差动轮系必须保证3根曲柄轴的相位角完全一致,才能使两个180°布置的摆线轮正确地装配到曲柄轴上与针齿正确啮合。按照传统理论,为了使3个行星轮与中心轮正好啮合,要保证中心轮齿数Z1是3的倍数。这大大限制的装配的灵活性,为了解决中心轮齿数必须为行星轮数目整数倍的问题,可按照齿轮加工转角公式进行加工,具体可参考文献[6]。另外,RV减速器配齿时需要满足的其他条件有:
5设计实例及结果分析
以某公司生产的RV110E型减速器为参照实例进行设计,其输入转速n=15r/min,输入额定功率P=2.26kW,模数m=1.25,传动比i=111,通过VisualBasic.NET编程进行配齿优化后可求得体积最小的结果。如表2所示,当Z1=22,
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