封閉型擺線包絡(luò)精密減速器

封閉型擺線包絡(luò)精密減速器第一頁，共三十頁，2022年，8月28日內(nèi)容提要3244擺線包絡(luò)行星傳動的應(yīng)用擺線包絡(luò)行星傳動的研究基礎(chǔ)封閉型擺線包絡(luò)減速器1背景、需求分析及現(xiàn)狀第二頁，共三十頁，2022年，8月28日

一、課題立項(xiàng)的必要性分析習(xí)近平總書記6月9日在兩院院士大會上的講話中提到“我們不僅要把我國機(jī)器人水平提高上去,而且要盡可能多地占領(lǐng)市場?！惫ば挪?013年底《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》要求，到2020年，工業(yè)機(jī)器人高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上，機(jī)器人密度(每萬名員工使用機(jī)器人臺數(shù))達(dá)到100以上?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》和《863計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展綱要》中也指出，開展工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化研究是國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的目標(biāo)。一、背景、需求分析及現(xiàn)狀第三頁，共三十頁，2022年，8月28日

一、課題立項(xiàng)的必要性分析機(jī)器人擁有量：我國僅有美國和德國的三分之一，日本的五分之一未來發(fā)展空間巨大國際機(jī)器人聯(lián)合會預(yù)測：中國工業(yè)機(jī)器人的市場需求會在2014年開始爆發(fā)，2016年中國將成為最大的市場機(jī)器人在國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展契機(jī)已經(jīng)逐步成熟一、

背景、需求分析及現(xiàn)狀第四頁，共三十頁，2022年，8月28日我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢政策：“十二五”以來，各省對機(jī)器人及智能裝備制造產(chǎn)業(yè)關(guān)注和支持力度不斷升溫，機(jī)器人企業(yè)涌現(xiàn)；資本：資本市場涌現(xiàn)如“沈陽新松”、“深圳瑞凌”、“科大智能”等機(jī)器人概念股市場：隨著中國工業(yè)自動化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級的推進(jìn)，中國市場對工業(yè)機(jī)器人的需求將穩(wěn)步增長。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是未來貫穿十年的主要投資標(biāo)的，行業(yè)的發(fā)展將呈現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展速度和態(tài)勢。

一、課題立項(xiàng)的必要性分析一、

背景、需求分析及現(xiàn)狀第五頁，共三十頁，2022年，8月28日政策：智能制造工業(yè)園

一、課題立項(xiàng)的必要性分析一、

背景、需求分析及現(xiàn)狀第六頁，共三十頁，2022年，8月28日精密傳動是以高精度傳遞運(yùn)動為主要目的的一類機(jī)械傳動形式，在機(jī)器人、航空與航天、數(shù)控機(jī)床、武器裝備等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，是制造裝備業(yè)和國防工業(yè)極其重要的基礎(chǔ)件。現(xiàn)有同軸傳動的精密減速器形式主要有諧波傳動和擺線類精密傳動等。擺線類精密傳動的基本原理是擺線針輪行星傳動，主要包括RV傳動、Twinspin、Dojen等。國內(nèi)開展了關(guān)于RV減速器相關(guān)的研究，但僅研制出RV減速器樣機(jī)，總體性能與國外同類減速器有較大差距，并且沒有形成生產(chǎn)能力。因此國內(nèi)使用的RV精密減速器完全依賴進(jìn)口。Dojen擺線減速器Twinspin擺線減速器

諧波傳動三大件

RV傳動

一、

背景、需求分析及現(xiàn)狀第七頁，共三十頁，2022年，8月28日二、封閉型擺線包絡(luò)減速器該封閉型擺線包絡(luò)減速器第一級采用漸開線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)，第二級采用擺線包絡(luò)減速機(jī)構(gòu)第八頁，共三十頁，2022年，8月28日二次包絡(luò)嚙合副結(jié)構(gòu)樣機(jī)40E結(jié)構(gòu)樣機(jī)20C結(jié)構(gòu)樣機(jī)經(jīng)測試，樣機(jī)效率脂潤滑大于80%，傳動精度3角分，相對于帝人同規(guī)格減速器額定載荷，具有4倍以上過載能力。二、封閉型擺線包絡(luò)減速器第九頁，共三十頁，2022年，8月28日擺線包絡(luò)減速器的嚙合可以采用一次包絡(luò)嚙合副，也可以采用二次包絡(luò)嚙合副擺線包絡(luò)嚙合副嚙合副外齒輪之?dāng)[線齒輪基于傳動精度保持和承載能力優(yōu)化的齒廓修形，經(jīng)濟(jì)加工精度低、傳動精度易保證和承載能力高與轉(zhuǎn)臂軸承一體化設(shè)計(jì)，即將擺線輪的內(nèi)孔直接作為軸承的滾道，有利于減小減速器尺寸第十頁，共三十頁，2022年，8月28日擺線包絡(luò)嚙合副嚙合副內(nèi)齒輪之雙圓弧槽結(jié)構(gòu)增大了針齒銷的彎曲強(qiáng)度，提高了減速器的承載能力；針齒定位更可靠，且工況下嚙合副中針齒的滾動效果更加明顯，有利于提高傳動效率；雙圓弧針齒槽頂部留有儲油部位，改善了嚙合副的潤滑狀況；經(jīng)濟(jì)加工精度降低，易裝配且更易保證嚙合的傳動精度；第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日擺線包絡(luò)嚙合副嚙合副內(nèi)齒輪之二次包絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)齒輪齒廓為擺線齒輪齒輪的包絡(luò)齒面，在一定嚙合范圍內(nèi)單齒出現(xiàn)二類接觸點(diǎn)，與擺線針齒嚙合副相比，承載能力更大第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日雙偏心軸類零件，與轉(zhuǎn)臂軸承一體化設(shè)計(jì)，采用滿裝圓柱滾子結(jié)構(gòu)。曲柄軸承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日行星架外伸凸爪與減速器右端端盤通過螺釘及定外銷聯(lián)接一整體構(gòu)成減速器的輸出機(jī)構(gòu)行星架輸出機(jī)構(gòu)的支撐軸承采用圓柱交錯(cuò)滾子軸承，且將軸承內(nèi)外滾道分別集成于行星架、針齒殼，可同時(shí)承受軸向力和徑向力，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日三、擺線包絡(luò)行星傳動的研究基礎(chǔ)建立擺線包絡(luò)行星傳動的嚙合基礎(chǔ)理論；完成擺線包絡(luò)嚙合副的一次作用和二次作用理論的推導(dǎo)；得到了擺線包絡(luò)嚙合的齒廓方程和嚙合方程；研究了擺線包絡(luò)嚙合副的齒廓特性。嚙合方程：M12為轉(zhuǎn)換矩陣內(nèi)齒輪齒廓方程由確定嚙合理論第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日擺線包絡(luò)行星精密傳動裝置的嚙合副構(gòu)造1)、二次包絡(luò)(去一類點(diǎn))結(jié)構(gòu)的嚙合副構(gòu)造2)、一次/二次包絡(luò)結(jié)構(gòu)的嚙合副構(gòu)造3)、半埋齒結(jié)構(gòu)的嚙合副構(gòu)造

第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日雙圓盤簡支滾針浮動盤結(jié)構(gòu)的擺線包絡(luò)行星傳動機(jī)構(gòu)

該傳動機(jī)構(gòu)可以承受純扭矩，二次包絡(luò)嚙合副具有大的承載能力，因此，該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)精密重載傳動的效果。第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日雙圓盤簡支滾針銷軸式結(jié)構(gòu)的擺線包絡(luò)行星精密傳動機(jī)構(gòu)

第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日漸開線-擺線二包兩級封閉式精密傳動樣機(jī)

（RV結(jié)構(gòu)）第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日一次包絡(luò)擺線針輪嚙合副有限元模型及接觸應(yīng)力分析嚙合副有限元模型接觸對局部放大圖一次包絡(luò)應(yīng)力云圖一次包絡(luò)各齒齒面接觸應(yīng)力最大齒面接觸應(yīng)力為821.303MPa第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日二次包絡(luò)應(yīng)力云圖齒面雙線接觸區(qū)各齒齒面接觸應(yīng)力對比圖最大齒面接觸應(yīng)力為769.751MPa。二次包絡(luò)擺線行星傳動嚙合副有限元模型和有限元分析相同的幾何設(shè)計(jì)參數(shù)和工況下：二次包絡(luò)擺線嚙合副最大齒面接觸

應(yīng)力比一次包絡(luò)擺線嚙合副小大部分輪齒齒面接觸應(yīng)力比一次包絡(luò)

擺線嚙合副小第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日浮動盤結(jié)構(gòu)擺線包絡(luò)行星精密傳動動力學(xué)模型通過虛擬樣機(jī)的仿真分析，系統(tǒng)在第1、2、3、5階模態(tài)即分別在80Hz、180Hz、600Hz、3900Hz時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)值最大，符合計(jì)算得到虛擬樣機(jī)理論固有頻率值。擺線包絡(luò)行星精密傳動裝置的動力學(xué)分析第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日影響可靠性的關(guān)鍵零部件：擺線輪、轉(zhuǎn)臂軸承、聯(lián)接銷軸。擺線輪的可靠度為：99.99738％；轉(zhuǎn)臂軸承的可靠度為：99.9999917％

；聯(lián)接銷軸的可靠度為：99.996286％

。

新型擺線二次包絡(luò)精密傳動裝置可靠度:新型擺線二次包絡(luò)精密傳動可靠性分析第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日復(fù)雜共軛曲面精密磨削CBN砂輪擺線齒輪連續(xù)軌跡數(shù)控坐標(biāo)磨床雙圓盤簡支滾柱浮動盤結(jié)構(gòu)傳動裝置關(guān)鍵零件圖關(guān)鍵制造技術(shù)研究第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日浮動盤式精密傳動裝置系列樣機(jī)漸開線-擺線二包兩級封閉式精密傳動樣機(jī)（RV結(jié)構(gòu)）樣機(jī)的設(shè)計(jì)制造及實(shí)驗(yàn)研究第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日試驗(yàn)測試專用儀器開發(fā)研究針對現(xiàn)有精密減速器傳動精度、傳動效率、承載能力、扭轉(zhuǎn)剛度及回差測試效率低、可靠性差等現(xiàn)狀，開展精密減速器整體式綜合性能測試儀器的開發(fā)傳動效率及承載能力測試儀扭轉(zhuǎn)剛度及回差測試儀第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日一次包絡(luò)齒廓二次包絡(luò)齒廓效率試驗(yàn)試驗(yàn)裝置>75%第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日剛度測試環(huán)境轉(zhuǎn)角-扭矩曲線經(jīng)測試：傳動比為159的試驗(yàn)樣機(jī)，空回誤差35角秒，扭轉(zhuǎn)剛度34000(N·m)/rad。樣機(jī)剛度測試第二十八頁，共三十頁，2022年，8月28日自準(zhǔn)直儀式傳動誤差測試裝置傳動比為159的傳動樣機(jī)測試傳動精度為46角秒。傳動誤差測試第二十九頁，共三十頁，2022年，8月28日四、擺線包絡(luò)行星傳動的成果及應(yīng)用