RV減速器配齒優(yōu)化設(shè)計(jì)

韓林山 王大兵 魏征 溫泉

摘 要：在對(duì)RV減速器結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)配齒所需要滿足的條件，基于Visual Basic.NET語(yǔ)言編寫出配齒計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)配齒計(jì)算的系列化。基于配齒計(jì)算程序，以減速器體積最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)體積優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例，相對(duì)于原設(shè)計(jì)方案，RV減速器體積減小了18.72%，從而驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。

關(guān)鍵詞：RV減速器;配齒計(jì)算;體積;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U463.33+5.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）22-91-04

Abstract： Based on the analysis of the structure of the RV reducer， and according to the conditions that the tooth matching needs to meet， the calculation program for the tooth matching is written based on the Visual Basic.NET language to realize the serialization of the tooth matching calculation. Based on the calculation program of the tooth matching， with the minimum volume of the reducer as the optimization goal， the volume optimization process is parameterized design. According to the optimized design example， the volume of the RV reducer is reduced by 18.72% compared to the original design， which verifies the necessity of optimized design.

Keywords： RV reducer; Tooth matching calculation; Volume; Optimal design

CLC NO.： U463.33+5.1? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-91-04

前言

RV（Rotate Vector）傳動(dòng)是一種新型的、二級(jí)封閉式、少齒差動(dòng)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是從傳統(tǒng)的擺線針輪行星傳動(dòng)上發(fā)展而來(lái)的，RV傳動(dòng)主要用于高精度機(jī)器人傳動(dòng)中，與傳統(tǒng)的擺線針輪行星傳動(dòng)相比，RV傳動(dòng)體積小、質(zhì)量輕、傳動(dòng)比大、壽命長(zhǎng)、精度高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域[1]。

目前，針對(duì)RV減速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的問(wèn)題研究較多。單隴紅等[2]針對(duì)RV 減速器以質(zhì)量最小為優(yōu)化目標(biāo)，基于MATLAB優(yōu)化設(shè)計(jì)后的結(jié)果表明，減速器在滿足一定條件前提下，其質(zhì)量明顯減小。王瑞等[3]以RV減速器體積最小為優(yōu)化目標(biāo)，建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行分析，驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理性。張景鈺等[4]以體積與效率為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用加權(quán)法整合為一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，經(jīng)優(yōu)化計(jì)算得出優(yōu)化解，結(jié)果表明減速器體積明顯減小、效率顯著提高。對(duì)RV減速器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化還有很多，但卻很少有涉及到減速器的配齒計(jì)算，本文結(jié)合RV減速器的配齒計(jì)算，以其體積最小為優(yōu)化目標(biāo)，基于Visual Basic.NET語(yǔ)言進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 RV減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

由RV減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，它主要的零件組成有曲柄軸、行星輪、行星架、擺線輪、太陽(yáng)輪、針齒殼等，采用漸開線圓柱齒輪行星減速與擺線針輪行星減速二級(jí)減速機(jī)構(gòu)。

2 RV減速器配齒計(jì)算

在圖1中可以看出，三曲柄RV減速器中3個(gè)行星輪是通過(guò)3個(gè)120°對(duì)稱布置在太陽(yáng)輪上的。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析可知，這種封閉差動(dòng)輪系必須保證3根曲柄軸的相位角完全一致，才能使兩個(gè)180°布置的擺線輪正確地裝配到曲柄軸上與針齒正確嚙合。按照傳統(tǒng)理論，為了使3個(gè)行星輪與中心輪正好嚙合，要保證中心輪齒數(shù)Z1是3的倍數(shù)。這大大限制的裝配的靈活性，為了解決中心輪齒數(shù)必須為行星輪數(shù)目整數(shù)倍的問(wèn)題，可按照齒輪加工轉(zhuǎn)角公式進(jìn)行加工，具體可參考文獻(xiàn)[6]。另外，RV減速器配齒時(shí)需要滿足的其他條件有：

5 設(shè)計(jì)實(shí)例及結(jié)果分析

以某公司生產(chǎn)的RV110E型減速器為參照實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)，其輸入轉(zhuǎn)速n=15r/min，輸入額定功率P=2.26kW，模數(shù)m=1.25，傳動(dòng)比i=111，通過(guò)Visual Basic.NET編程進(jìn)行配齒優(yōu)化后可求得體積最小的結(jié)果。如表2所示，當(dāng)Z1=22，Z2=75，Z5=32的時(shí)候，此時(shí)減速器的體積最小，優(yōu)化后減速器的體積由421.58cm?減少為342.64cm?，體積減少18.72%，與此同時(shí)，減速器的質(zhì)量也明顯減小。因此，本文優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)RV減速器減少材料、降低成本有一定的實(shí)用價(jià)值。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)RV減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以減速器體積最小為優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，運(yùn)用Visual Basic.NET語(yǔ)言進(jìn)行配齒計(jì)算和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出最優(yōu)解。通過(guò)與實(shí)體模型比較，驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理性，其體積明顯減小。

參考文獻(xiàn)

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