机器人专用RV减速器设计-开题报告

毕业设计（论文）开题报告课题目的1926年德国人劳伦兹·勃朗提出了摆线针轮行星齿轮传动机构，之后，该项技术传入日本，成为RV减速器的雏形。1986年，日本帝人公司对RV减速器的研究有了突破性的进展，该公司研制的RV减速器，在承载能力、运动精度、回差、传动效率、扭转刚度诸项技术指标方面远超其他各国，并迅速的实现了RV减速器的商业化生产。从那以后，该公司一直致力于RV减速器的研究，到目前为止，日本基本上垄断了RV减速器的国际市场。我国从二十世纪五十年代开始研究行星齿轮传动装置，早在“九五”期间，RV传动就被列为我国关键攻关项目【2】。在国家的大力倡导下，为改变日本RV减速器在国内的垄断状况，国内很多企业都在研发摆线针轮减速器。目前，帅克机械制造股份有限公司、南通振康机械有限公司、钱江摩托股份有限公司都在RV减速器的研究方面取得较大成果。但是与日本的同类最新产品相比上述公司研制的摆线针轮减速器从整体性能、使用寿命、传动精度、承载能力到新产品的进一步开发升级都存在着不足之处。RV减速器结构紧凑、寿命长、传动比大、传动效率高、振动小、传动精度高、保养便利，与谐波减速器相比，摆线类传动的承载能力高一倍以上，扭转刚度高三倍以上。RV减速器是工业机器人的核心部件，占工业机器人成本的比重高达30%以上，目前中国市场的减速器基本被进口品牌垄断，生产RV减速器最著名的是日本的FANUC,这是制约国产工业机器人成本的第一因素。RV减速器是在摆线针轮行星传动的基础上发展而来的一种新型传动。减速器由第一级渐开线齿轮行星传动机构与第二级摆线针轮行星传动机构两部分组成的封闭的差动轮系。课题意义随着科技的发展，人力资源越发昂贵，机器人成为了当今社会研究的主流，RV减速器作为机器人产业发展的关键技术。目前，RV减速器的国际市场被日本垄断。中国，作为一个产业大国，目前来讲RV减速器依然依赖于进口，能独立自主的设计出先进的RV减速器，不仅能够降低进口外国RV的巨大成本，也将填补了国内在该领域内的空白。目前来讲，国内在RV减速器的研究方面已经取得了巨大的进步，然而，在诸多特性方面依然存在着很多不足之处，因此至今未实现RV减速器的规模化生产。所以，透彻的研究RV减速器，实现RV减速器的批量化生产，改变日本RV减速器在国内的垄断情况，将为国家节约出大量的资金。面对中国人口基数日益老龄化，以及企业员工的工资不断提高，而且高强度的劳作越来越不被社会所接受的现状，企业更加需要一种低成本、高效率的机械化，智能化的生产线。来满足企业发展对生产产品的产量的需求、提高产品质量的夙愿，同时减轻工作人员的工作强度，企业得到发展。机械手在现代化工厂中起到了重要的作用，降低工作压力，提高生产效率。RV减速器是具有代表性的减速器之一。RV传动是在摆线针轮传动基础上发展起来的一种新型传动，它具有体积小、重量轻、传动比范围大、传动效率高等一系列的优点，比单纯的摆线针轮行星传动具有更小的体积和更大的过载能力，且输出轴刚度大，因而在国内外受到广泛重视。通过本次的课题研究，对机械手RV减速器有一个深刻的了解和认识，在以前产品的基础上进行一些改进，制作出新的产品，从而为工厂等提供一个更加高效，经济的方法，来达到节约成本、易维护的目的，从而创造更多的经济效益。主要任务（1）RV减速器在工业机器人中的应用现状分析。（2）系统传动方案的确定，电动机的选择。（3）计算传动装置的运动和动力参数。（4）渐开线齿轮传动设计计算。（5）摆线齿轮的设计计算，轴的设计。（6）润滑与密封方式设计。（7）减速器三维建模与运动仿真。（8）基于ANSYS的静力学和动力学仿真与优化。（9）绘制装配图和零件图。（10）设计成果：设计计算说明书一份，格式与字数满足学校要求；机械结构装配图0号1张；零件图1号2张；仿真结果A1一张。面临问题RV减速器的主要特点是三大（传动比大、承载能力大、刚度大）、二高（运动精度高、传动效率高）、一小（回差小）。其中回差和传动误差有极严格的技术指标：①传动误差不能超过1′②间隙回差不能超过1′-1.5′。此外，在额定负载下运行，包括弹性变形引起的回差在内的总和不能超过6′。对上述指标影响最大的是RV减速器中的4大关键零部件（摆线轮、针齿壳、行星架、偏心轴）的合理设计及有关轴承的制造精度。因此，有必要研究提高RV传动精度方面的技术。解决方法分析调研机器人传动技术，深入研究RV减速器的原理、结构等，针对机器人重型关节行星摆线减速传动装置，应用三维绘图软件Solidworks绘制单个零件的图形，及最终的总得装配图。对其主要零件齿轮轴、行星轮、曲柄轴、转臂轴承、摆线轮、刚性盘及输出盘等零部件细致绘制。深入研究RV传动的设计约束，完成RV减速机的运动设计、总体方案设计和施工图纸。深入分析机器人用RV减速器的传动原理及特点，熟练掌握提高机器人用RV减速器运动精度的机理，了解减少机器人用RV减速器回差的机理及增大机器人用RV传动扭转刚度的机理等。摘要阐述了调研机器人转动关节传动技术的过程，并深入研究了RV传动的原理、结构特点等，仔细钻研RV传动的设计约束，掌握了RV减速器的设计方法，完成了RV减速机的运动设计、总体结构方案设计和加工图纸设计，详细介绍了RV减速器的设计过程，给出了合理的方案设计、标注齐全的加工图设计、规范、合理的生产工艺；并对RV减速器产品参数反求设计，解析了RV传动几何回差的影响因素，分析计算了RV减速机的机械效率，深入研究RV传动摆线轮齿廓标准方程、修形方法、修形曲线方程。关键词RV减速器；方案设计；图纸设计；齿廓修形正文大纲1绪论 2RV减速机总体结构设计 2.1核心零部件介绍 2.2分析RV减速机设计要求2.3设计RV减速机核心零部件 3RV减速器中摆线轮齿形设计 3.1摆线轮修形的原因及其必要性 3.2摆线轮廓修形方法 3.3RV减速机摆线轮廓修形设计 4RV减速器的传动传动的几何回差 4.1几何回差概念 4.2RV减速器的几何回差分析 4.3RV减速机-129减速器几何回差计算 5RV减速器的传动效率计算 5.1.计算假设 5.2公式建立 5.3.减速器传动效率计算 参考文献[1]张丽芳,苏建新,师恩冰,程琛.RV减速器摆线轮拓扑修形齿廓研究[J].机床与液压,2021,49(03):11-14.[2]胡文石.机器人RV减速器摆线轮在线检测关键技术分析[J].中国设备工程,2021(02):156-158.[3]张圆东,肖正明,吴利荣.RV减速器传动系统动力学分析与试验研究[J].化工自动化及仪表,2021,48(01):40-48.[4]张跃明,何通,纪姝婷,薛增欢.RV减速器摆线针轮的有限元接触分析[J].机床与液压,2021,49(01):114-118.[5]赵雅坤,上官林建.RV减速器摆线轮关键误差软件制作技术及数据处理[J].汽车实用技术,2021,46(01):73-77.[6]庞杰,韩振南.RV减速器传动系统动力学特性分析[J].机械设计与制造,2021(01):147-151+155.[7]张跃明,王巍,纪姝婷.RV减速器摆线轮齿廓曲线的曲率影响因素研究[J].机械设计与制造,2021(01):267-271.[8]MeideYang,DequanZhang,ChengCheng,XuHan.Reliability-baseddesignoptimizationforRVreducerwithexperimentalconstraint[J].StructuralandMultidisciplinaryOptimization,2021(prepublish).[9]郑伟峰.RV减速器测试方法标准及试验研究[J].计量与测试技术,2020,47(12):1-4.[10]麻东升,谭鹏,阎兵.RV减速器传动精度特性分析与实验研究（英文）[J].机床与液压,2020,48(24):62-70.[11]韩林山,温泉.RV减速器转臂轴承的受力分析及应力计算[J].汽车实用技术,2020,45(23):123-125+135.[12]王琰华,李朝阳,张也,陈兵奎.一种基于滚滑作用的新型摆线齿廓构建方法[J].机械传动,2020,44(12):8-13+60.[13]吴彬,佟静,