SolidWorks的RV减速器原理与设计(2)
5 RV减速器的主要零件的有限元分析 24
5.1 摆线轮的有限元分析 24
5.2 转臂轴的有限元分析 25
5.3 太阳轮轴的有限元分析 25
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
在现代制造业中，工业机器人生产线已经成为自动化装备的主流及未来发展方向。工业机器人已经被大量使用在自动化生产线上，比如汽车行业、电子行业以及各种制造业。它在提高生产效率、降低人工成本、保证加工质量都有显著的作用。
而机器人的每一个自由度就是一台交流伺服电动机经减速器带动一根轴的执行运动。因此，减速器是机器人非常重要的组成部分。对于机器人减速器来说有很多特殊的要求：首先就是其要求的减速比非常之大，可达数百。当交流伺服电动机的额定转速为每分钟上千转时，要求经过减速后的输出转速为每分钟几百转甚至只有几十转。第二就是要求回差要小，就是说从空载达到额定负载时，不会产生较大的角位移偏差。这是由于工业机器人完全按照编程执行移动命令，所以要求无论是在空载还是在额定负载下均要达到空间同一点，否则就影响了机器人的精度。第三就是要求减速器的尺寸小、重量轻。这一点也是对机器人进行控制是要求的。尺寸太大无法安装，在结构上无法给予处理。而重量太大，机器人的启动与停止时的机电时间常数就特别大，也无法实现准确停车。
在各种类型的减速机构中，机器人常用的减速机构有谐波减速器和RV减速器。谐波减速器的优点是减速比大而尺寸小，且价格也不贵，在工业机器人姿态轴上用的比较多。但是它也有很大缺点，就是回差较大,也就是空载和负载状态下的转角不同，由于输出轴的刚度不够大，而造成负载卸荷后有一定的回弹。这在现代工业机器人中，特别是高精度的工业机器人中是不允许的。如果需要很高精度，一定要采用RV减速器。
1.2 RV减速器的结构特点
RV传动是新兴起的一种传动，它采用渐开线行星传动和摆线针轮传动相结合的一种行星传动。不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且因为具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、啮合效率高、传动平稳等一系列优点被广泛应用于工业机器人，机床，医疗检测设备，卫星接收系统等领域。它具有较高的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低，所以在高精度机器人传动多采用RV减速器。从结构上看，基本特点可概括如下：
（1）传动比大。通过改变第一级渐开线行星齿轮中太阳轮的齿数Z1和行星轮的齿数Z2，即改变第一级的传动比，就可以方便的获得较大的总传动比。
（2）结构紧凑。它的主要传动机构即摆线针轮传动装置位于行星架和输出盘之间，而摆线轮的宽度很小，这样传动的轴向尺寸大大缩小。
（3）使用寿命长。采用两级减速机构，低速级的摆线针轮传动公转速度小，传动平稳，而且转臂一般为2~3个，且轴承内外环相对转速下降，可提高其使用寿命。
（4）刚性大，抗冲击性能好。它的行星架与输出机构相联接，这样输出端的轴承与输入端的轴承构成了两端支承，比一般摆线针轮传动的悬臂梁结构的抗冲击性能好。
（5）传动效率高。因为除了针轮齿销支承部件外，其余均为滚动轴承进行支承，所以传动效率高。
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