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RV-320E機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速傳動裝置研發(fā) 開題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 職 稱 所在院(系) 課題來源 企、事業(yè)單位委托課題? 課題類型 畢業(yè)設(shè)計(jì) 課題名稱 RV-320E機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速傳動裝置研發(fā) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的 內(nèi)容和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)的 內(nèi)容和意義 課題背景： 1926年德國人勞倫茲·勃朗提出了擺線針輪行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)，之后，該項(xiàng)技術(shù)傳入日本，成為RV減速器的雛形。1986年，日本帝人公司對RV減速器的研究有了突破性的進(jìn)展，該公司研制的RV減速器，在承載能力、運(yùn)動精度、回差、傳動效率、扭轉(zhuǎn)剛度諸項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)方面遠(yuǎn)超其他各國，并迅速的實(shí)現(xiàn)了RV減速器的商業(yè)化生產(chǎn)【1】。從那以后，該公司一直致力于RV減速器的研究，到目前為止，日本基本上壟斷了RV減速器的國際市場。我國從二十世紀(jì)五十年代開始研究行星齒輪傳動裝置，早在“九五”期間，RV傳動就被列為我國關(guān)鍵攻關(guān)項(xiàng)目【2】。在國家的大力倡導(dǎo)下，為改變?nèi)毡綬V減速器在國內(nèi)的壟斷狀況，國內(nèi)很多企業(yè)都在研發(fā)擺線針輪減速器。目前，帥克機(jī)械制造股份有限公司、南通振康機(jī)械有限公司、錢江摩托股份有限公司都在RV減速器的研究方面取得較大成果。但是與日本的同類最新產(chǎn)品相比上述公司研制的擺線針輪減速器從整體性能、使用壽命、傳動精度、承載能力到新產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)升級都存在著不足之處。因此，國內(nèi)目前為止還沒能實(shí)現(xiàn)RV減速器的批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品使用還是依賴于進(jìn)口，在此之際，南京康尼公司決定改變這一現(xiàn)狀，力爭研制出可以量產(chǎn)的先進(jìn)RV減速器，作為長期以來的合作學(xué)校，我們將盡自己所能，與該公司一起研究RV減速器。 課題內(nèi)容： 1．提出：RV減速器的主要特點(diǎn)是三大【3】（傳動比大、承載能力大、剛度大）、二高（運(yùn)動精度高、傳動效率高）、一?。ɑ夭钚。Ｆ渲谢夭詈蛡鲃诱`差有極嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)【4】：①傳動誤差不能超過1′② 間隙回差不能超過1′-1.5′。此外，在額定負(fù)載下運(yùn)行，包括彈性變形引起的回差在內(nèi)的總和不能超過6′。對上述指標(biāo)影響最大的是RV減速器中的4大關(guān)鍵零部件（擺線輪、針齒殼、行星架、偏心軸）的合理設(shè)計(jì)及有關(guān)軸承的制造精度【5】。因此，有必要研究提高RV傳動精度方面的技術(shù)。 2．解決方法：①對擺線輪進(jìn)行負(fù)等距與負(fù)移距優(yōu)化組合的優(yōu)化修行方法，實(shí)現(xiàn)多齒共軛齒合，瞬時(shí)傳動比恒定，不僅提供了保證運(yùn)功精度高的必要條件，還可以減小因其他零件配合間隙造成的擺線輪與針齒間超過需要的側(cè)隙，回差小，同時(shí)提高了承載能力、齒合剛度【6】。② 盡量減小擺線輪齒形與針輪齒形之間的側(cè)隙【7】。③嚴(yán)格控制影響RV減速器大、小周期傳動誤差的主要因素以及行星架輸出機(jī)構(gòu)中的桿長度偏差和鉸接副中的間隙，嚴(yán)格合確定限制上述誤差的公差范圍【8】。④改善變齒厚內(nèi)齒輪的加工方法，改裝Y54插齒機(jī)加工變齒厚內(nèi)齒輪或使用斜向插削法加工變齒厚內(nèi)齒輪【9】。⑤制造合理的零件制造工藝和可以補(bǔ)償相關(guān)零件制造誤差的裝配工藝【10】。 3．設(shè)計(jì)內(nèi)容：調(diào)研掌握機(jī)器人的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)技術(shù)，深入研究RV傳動的原理、結(jié)構(gòu)。掌握RV傳動的設(shè)計(jì)約束，理解其設(shè)計(jì)方法，完成RV-320E機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速器中漸開線中心輪、漸開線行星輪、曲柄軸、擺線輪、輸出盤、針齒殼等關(guān)鍵核心零部件的精度分析與系統(tǒng)傳動誤差計(jì)算，并繪制上述關(guān)鍵零件的三維圖及總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)圖紙，給出合理、規(guī)范的零件制造工藝及裝配工藝。 課題意義： 隨著科技的發(fā)展，人力資源越發(fā)昂貴，機(jī)器人成為了當(dāng)今社會研究的主流，RV減速器作為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前，RV減速器的國際市場被日本壟斷。中國，作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)大國，目前來講RV減速器依然依賴于進(jìn)口，能獨(dú)立自主的設(shè)計(jì)出先進(jìn)的RV減速器，不僅能夠降低進(jìn)口外國RV的巨大成本，也將填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域內(nèi)的空白。目前來講，國內(nèi)在RV減速器的研究方面已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，然而，在諸多特性方面依然存在著很多不足之處，因此至今未實(shí)現(xiàn)RV減速器的規(guī)?；a(chǎn)。所以，透徹的研究RV減速器，實(shí)現(xiàn)RV減速器的批量化生產(chǎn)，改變?nèi)毡綬V減速器在國內(nèi)的壟斷情況，將為國家節(jié)約出大量的資金。 文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 1926年德國人勞倫茲?勃朗創(chuàng)造性地提出了擺線針輪行星齒輪傳動【5】。1931日本開始研究擺線針輪減速器。1986日本帝人公司研究的RV減速器有了突破性進(jìn)展并迅速實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)【6】。到目前為止，日本的住友重機(jī)公司作為國際上制造擺線針輪減速器的最大規(guī)模的企業(yè)之一基本上已經(jīng)壟斷了國外擺線減速器的市場。 20世紀(jì)90年代以來日本的住友重機(jī)公司先后推出了“200 系列”、“R-V 系列”、“FA 高精傳動系列”、“FT 傳動系 列”等型號的減速裝置它的產(chǎn)品，傳動比范圍大，一級傳動比最小為6，最大可達(dá)119。2000年以后該公司又推出了“6000 系列”其單級機(jī)型有三十八種之多同時(shí)還增加了減速器的型號，擴(kuò)展了電動機(jī)容量的組合。 上世紀(jì)六十年代末，我國東北工學(xué)院和鄭州工學(xué)院率先引入了擺線針輪行星傳動的相關(guān)基礎(chǔ)知識，之后，東北工學(xué)院和上海交通大學(xué)對擺線齒輪的制造工藝、加工原理等進(jìn)行了研究，大連鐵道學(xué)院的朱恒生教授得到了在加工擺線輪任意節(jié)囿時(shí)滾刀齒形的計(jì)算通用方程式鞍山鋼鐵學(xué)院推導(dǎo)出了有關(guān)擺線針輪行星傳動的膠合失效計(jì)算準(zhǔn)則。 1978二齒差擺線針輪減速器首次由遼陽制藥機(jī)械廠研制成功，鄭州工學(xué)院和大連鐵道學(xué)院相繼對擺線針輪行星傳動進(jìn)行了進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。對其受力進(jìn)行了符合實(shí)際情況的分析并且首創(chuàng)了一種新的符合共軛條件的修形方式，優(yōu)化了擺線輪的齒形以及承載能力。 早在“九五”期間RV傳動就已被我國列為了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目1990年上海減速器廠成功研制了汽車與用的 2K-V型擺線針輪行星齒輪減速器。1993 年楊錫和等對 RV傳動進(jìn)行了簡單的受力分析；何衛(wèi)東等人借助1997年的國家863項(xiàng)目“機(jī)器人用新結(jié)構(gòu)高精度擺線針輪傳動設(shè)計(jì)理論不方法研究”，對擺線針輪行星齒輪傳動做了詳細(xì)的研究包括 RV 傳動的受力、RV傳動的效率和RV傳動的運(yùn)動學(xué)分析【9】。2005年，關(guān)天民等人提出擺線輪“反弓”齒廓的概念并進(jìn)行了齒廓的優(yōu)化設(shè)計(jì)【10】。 目前，南通振康有限公司研制的RV減速器正在和日本同類的產(chǎn)品進(jìn)行壽命的比較，以及檢測有可能存在的隱患，目前還未取得市場回報(bào)，還要用1年的時(shí)間來實(shí)驗(yàn)各種性能以及使用壽命是否能達(dá)到國際先進(jìn)水平。 分析上述狀況可知，我國研制的擺線針輪減速器從整體性能、使用壽命、傳動精度、承載能力到新產(chǎn)品的進(jìn)一步升級都存在著不足之處，在 RV傳動方面我們還需要進(jìn)行更為深入細(xì)致地研究，因此，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)很有意義。 參考文獻(xiàn)： 1. 李力行等，機(jī)器人用高精度 R V 傳動研究[J]， 大連鐵道學(xué)院報(bào)，1999，（2）。 2. 李端玲等，機(jī)器人用 RV 減速器的瞬心特性和受力分析[J]， 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2001，（6）。 3. 李偉，李力行，葉慶泰，基于概率理論的 RV 減速器的傳動誤差計(jì)算[J]。機(jī)床與液壓，2004，（1）。 4. 松本和幸，偏心差動方式減速機(jī)[RV減速機(jī)]。 機(jī)械設(shè)計(jì)（日），1987,31（8）：58-64 。 5. 張迎輝等，機(jī)器人用 RV 減速器針擺傳動嚙合剛度計(jì)算[J] 大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（2）。 6. 何衛(wèi)東等，高精度RV減速器中擺線輪齒形的優(yōu)化修形[J]。 大連鐵道學(xué)院報(bào)，1999，（2）。 7. 馮國強(qiáng)等，RV250A減速器動態(tài)特性測試分析[J]。 大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，（2）。 8. 段欽華，RV減速機(jī)的內(nèi)力矩、功率流和效率分析的新方法[J]。 機(jī)械設(shè)計(jì)，2002，（5）。 9. J.G.Blanche and D.C.Yang， Cycloid Drives With Maching Tolerance， ASME J.Mech. Transm.Automn Des Vol，1989，pp337. 10. 毛建忠，李華敏，吳智銘，研制RV傳動的新途徑[J]。 中國機(jī)械工程，1996，（2）。 研究內(nèi)容 研究內(nèi)容: 分析調(diào)研機(jī)器人傳動技術(shù)，深入研究RV減速器的原理、結(jié)構(gòu)等，針對RV-320E機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速傳動裝置，應(yīng)用三維繪圖軟件Solidworks繪制單個(gè)零件的圖形，及最終的總得裝配圖。對其主要零件齒輪軸、行星輪、曲柄軸、轉(zhuǎn)臂軸承、擺線輪、剛性盤及輸出盤等零部件細(xì)致繪制。深入研究RV傳動的設(shè)計(jì)約束，完成RV-320E的運(yùn)動設(shè)計(jì)、總體方案設(shè)計(jì)和施工圖紙。深入分析機(jī)器人用RV減速器的傳動原理及特點(diǎn)，熟練掌握提高機(jī)器人用RV減速器運(yùn)動精度的機(jī)理，了解減少機(jī)器人用RV減速器回差的機(jī)理及增大機(jī)器人用RV傳動扭轉(zhuǎn)剛度的機(jī)理等。 研究計(jì)劃 研究計(jì)劃 研究計(jì)劃： 第一周：接受任務(wù)，查閱資料 第二周：查閱資料，撰寫開題報(bào)告 第三周：翻譯英文資料，撰寫開題報(bào)告 第四周：運(yùn)動方案設(shè)計(jì)與論證 第五周：關(guān)鍵核心零件精度分析與系統(tǒng)傳動誤差計(jì)算 第六周：關(guān)鍵核心零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、擺線齒廓曲線設(shè)計(jì) 第七周：繪制關(guān)鍵核心零件三維圖 第八周：繪制關(guān)鍵核心零件三維圖 第九周：總圖設(shè)計(jì) 第十周：總圖設(shè)計(jì) 第十一周：零件圖設(shè)計(jì) 第十二周：零件圖設(shè)計(jì) 第十三周：撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 第十四周：撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 第十五周：撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 第十六周：修改完善、打印、裝訂設(shè)計(jì)技術(shù)文件 答辯資格審查、答辯 特色與創(chuàng)新 1. 與傳統(tǒng)減速器相比RV減速器,一級減速部分采用行星擺線傳動,運(yùn)用功率分流思想,從而使得傳動比大、承載能力大、剛度大,運(yùn)動精度高、傳動效率高,回差小。 2. RV減速器,二級減速部分,擺線針輪為硬齒面多齒嚙合,使得單位體積的承載能力大。 3. 對擺線輪進(jìn)行負(fù)等距與負(fù)移距優(yōu)化組合的優(yōu)化修行方法，在降低回差的同時(shí)提高了承載能力、齒合剛度。 4. 二級減速部分結(jié)構(gòu)不變,一級減速部分齒輪嚙合的中心距一定,只需更換不同組的行星擺線機(jī)構(gòu)即可獲得不同的速比值。 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見 院部意見 主任簽名： 年 月 日 教學(xué)院長簽名： 年 月 日