[发明专利]一种RV减速器摆线针轮承载啮合印痕确定方法及装置

说明书

本发明涉及一种RV减速器摆线针轮承载啮合印痕确定方法及装置，属于摆线针轮承载传动技术领域。本发明首先获取摆线针轮空载时轮齿啮合点的位置参数和初始啮合间隙；然后根据初始啮合间隙确定摆线针轮承载时可能接触轮齿的齿号，并由此确定轮齿各啮合位置的接触力、变形量及接触变形总能量；最后确定实际啮合齿数和啮合接触范围，根据实际啮合齿对的载荷分配，计算轮齿啮合的变形量，最终得到RV减速器摆线针轮承载啮合印痕。本发明考虑了摆线针轮的相位差、修形设计以及多齿同时啮合的误差均化对RV传动的综合影响，得到啮合印痕负荷真实工况，对RV减速器的承载啮合特性、传动精度及精度保持性的改善、预控和应用有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种RV减速器摆线针轮承载啮合印痕确定方法及装置，属于摆线针轮承载传动技术领域。

背景技术

在机器人的四大核心部件中，RV(Rotary Vector)减速器最为关键，RV减速是在摆线针轮传动的基础上发展起来的一种二级减速传动装置，采用共用曲柄轴和中心圆盘支撑的结构形式组成封闭式行星传动，具有传动比大、体积小、重量轻、承载能力强、刚度大等优点。在实际工程应用中，RV减速器在承载工况下的高精传动是机器人准确运动和重复定位的基本要求。但与国外相比，我国RV减速器在空载下传动精度和精度寿命等指标良好，而承载下则出现传动误差大、精度寿命低等共性问题，严重影响了国产机器人的运动准确性和可靠性，经常造成机械手动作不到位，甚至导致严重事故。

摆线针轮行星传动与RV减速器输出轴直接相连，对运动精度指标影响最大，其中，摆线轮的修形设计与摆线针轮的传动误差控制是核心技术。国外经过几十年的努力和突破，目前己成功解决了摆线针轮传动中的修形设计、参数优化及运动精度指标预控等技术难题。由于RV减速器的整个传动过程中不仅存在零部件的弹性变形，而且存在复杂的接触关系，接触位置也会随着变形、载荷、材料等因素的改变而改变，导致难以建立其完善的理论模型。

国内专家学者目前主要采用有限元模拟仿真的方法进行RV传动的啮合特性进行分析，例如名称为《RV减速器综合性能实验与仿真》的论文，该论文给出在RV传动机构特性分析的基础上，利用Pro/E软件建立RV减速器中各零部件三维实体模型，进行运动学仿真，借助有限元分析软件对摆线轮与针齿之间的非线性接触问题进行受力分析，但是其模拟结果和分析方法缺少相应的理论支撑，仿真模拟结果与实际工况差异较大，轮齿的实际承载啮合分析方法也不够完善，对RV传动精度的改善和控制的指导意义不大。另外，RV传动的主要特征之一是多齿同时啮合，其误差均化效应明显有利于提高传动精度和承载能力，但多齿啮合传动系统的载荷分布和实际啮合状况更加复杂，在啮合特性分析时，必须同时考虑RV传动中摆线针轮的相位差、修形设计对承载传动特性和啮合接触的非线性关系以及多齿同时啮合接触的误差均化影响。而采用有限元进行分析时，并没有考虑上述影响，导致得到RV减速器摆线针轮承载啮合印痕与RV摆线针轮传动的实际啮合印痕并不一致。

发明内容

本发明的目的是提供一种RV减速器摆线针轮承载啮合印痕确定方法，以解决目前采用有限元分析所获取的RV减速器摆线针轮承载啮合印痕与实际啮合印痕不一致的问题；本发明还提供了一种RV减速器摆线针轮承载啮合印痕确定装置。

本发明为解决上述技术问题而提供一种RV减速器摆线针轮承载啮合印痕确定方法，包括以下方案，方法方案一：该确定方法包括以下步骤：

1)根据RV减速器摆线针轮的几何参数及其相对运动关系，确定摆线轮和针轮的齿面及法线的矢量表达；

2)根据摆线针轮的不同相位差以及多齿啮合对RV传动关系的影响，确定空载时摆线针轮轮齿初始啮合点位置参数，并根据该初始啮合点位置参数确定初始啮合间隙；

3)根据初始啮合间隙初步确定可能的啮合齿数和啮合接触范围，计算啮合齿对的变形总能量；

4)基于能量最小原理获得实际啮合齿对的载荷分配、实际啮合齿数和啮合接触范围，计算摆线针轮各啮合位置的变形量，最终确定承载时摆线针轮的啮合印痕。