RV减速器的运动误差分析及参数优化

作     者：郑博 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：巩云鹏

授予年度：2019年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：RV减速器 环路增量法 等效杆长 蒙特卡洛模拟 

摘      要：RV减速器是机器人的重要组成部分,其性能直接影响机器人的整体工作性能。本文基于环路增量法对RV减速器的误差传导流程进行了详细的建模,分析了各个零件的误差对减速器最终的运动误差的影响程度,并对减速器各个零件尺寸的公差带进行了优化,为该减速器的生产提供理论依据。本文的研究内容总结如下:（1）在熟悉RV减速器结构、传动原理以及RV减速器误差的研究现状的基础上,对RV减速器误差的各种计算方法的优缺点进行对比,确定以环路增量法作为本文研究工作的建模方法,为RV减速器的误差传导流程的建模奠定理论基础。（2）分析了 RV减速器误差产生的各种影响因素,包括减速器中的两组孔轴配合误差、渐开线齿轮的啮合误差、以及摆线轮与针齿轮的啮合误差等因素。计算了孔轴配合时轴的受力方向,并根据受力方向将孔轴的配合误差向各个杆上等效。（3）以环路增量法为理论基础建立了 RV减速器的误差传导模型,将减速器的误差分解为两个部分:渐开线行星轮系部分误差、摆线轮行星轮系部分误差。渐开线行星轮系部分误差用环路增量法建模分析。摆线轮行星轮系部分根据摆线轮的啮合原理,通过求解摆线轮与针齿啮合时的方程得到摆线轮转角误差。然后将误差进行汇总,得到了整个减速器的运动误差传导模型。通过引入RV减速器的各种误差,仿真模拟RV减速器的运动误差。（4）对减速器的各个误差进行了敏感度分析,得到了各个误差对减速器输出误差的敏感度;根据所建立的误差传导模型对各个零件的尺寸进行优化,以优化结果为基础设计公差带。最后用蒙特卡洛方法在公差带范围内随机选择零件尺寸来模拟实际零件尺寸,并引入到所建立的运动误差传导模型中,计算减速器的运动误差,最终证明重新设计的公差带在模拟的情况下能保证95%的零件组合成产品后减速器的运动误差符合精度要求。