本發(fā)明涉及rv減速器擺線輪的設(shè)計與制造領(lǐng)域，具體是指一種基于形變量補(bǔ)償?shù)膔v減速器擺線輪齒廓修形方法。

背景技術(shù)：

rv減速器是一種二級封閉式的少齒差行星傳動機(jī)構(gòu)。具有體積小、重量輕、承載能力強(qiáng)、傳動比大、壽命長、精度高等優(yōu)點，目前在工業(yè)機(jī)器人等精密傳動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

擺線針輪嚙合副是rv減速器的核心組件。理論上的共軛齒廓沒有徑向間隙，為了保證嚙合的平順、潤滑油膜的形成、拆裝方便以及制造誤差的補(bǔ)償，都會在擺線齒輪與針齒之間設(shè)計一定的間隙，所以，實際使用中的擺線齒輪都是經(jīng)過修形之后的擺線齒輪，理論擺線齒廓是不可以直接應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)的。

在國內(nèi)目前的生產(chǎn)實踐中，雖然擺線齒輪的修形普遍采用等距修形法、移距修形法、轉(zhuǎn)角修形法這三種傳統(tǒng)修形方法的組合。文獻(xiàn)[1]以rv320減速器為實例，詳述了使用傳統(tǒng)修形方法對擺線輪進(jìn)行修形的最佳修行量求解辦法。隨著對擺線齒輪嚙合副研究的深入和對其傳動精度要求的不斷提高，一些更高效的修形方法也不斷出現(xiàn)。現(xiàn)有中國注冊專利第201310736325.1號“擺線馬達(dá)擺線輪修形范圍及修形曲線的確定”，該專利提出了一種以均勻徑向間隙、曲率半徑平滑過渡等為約束條件，提高容積效率和機(jī)械效率為目標(biāo)函數(shù)的修形曲線確定辦法?，F(xiàn)有國注冊專利第201310521427.1號“擺線馬達(dá)中擺線輪的輪廓修形方法”，該專利提出只對擺線輪齒廓上位于齒頂和齒根之間的區(qū)域按照理論修形函數(shù)進(jìn)行修形可在確保擺線輪和定子順暢嚙合的氣體下，有效提高擺線液壓馬達(dá)的的容積效率、機(jī)械效率以及壓力等級等性能參數(shù)。但是這些修形方法都沒有考慮擺線針輪嚙合副傳動時的受力形變，特別是在rv減速器應(yīng)用在高負(fù)載的情況下，擺線針輪嚙合副傳動時的受力形變將嚴(yán)重影響傳動的平穩(wěn)及傳動精度。

上述文獻(xiàn)[1]為

[1]趙錚.工業(yè)機(jī)器人減速器rv320的修形參數(shù)優(yōu)化與工藝性研究[d].天津大學(xué),2013.

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種基于形變量補(bǔ)償?shù)膔v減速器擺線輪齒廓修形方法。此方法是在三種傳統(tǒng)修形方法確定得修形齒廓上，將擺線齒廓在實際運轉(zhuǎn)過程中的擠壓變形量作為修形量補(bǔ)償回擺線齒輪的齒廓中。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

步驟一：采用等距修形法、移距修形法、轉(zhuǎn)角修形法三種傳統(tǒng)修形方法得到擺線齒廓m；

步驟二：對擺線針輪嚙合副進(jìn)行受力分析，并計算得出擺線輪半齒廓上的形變量；

步驟三：將形變量作為修形量補(bǔ)償回擺線齒廓m中，得到最終的修形輪廓。

所述步驟一具體為建立優(yōu)化模型，帶入減速器參數(shù)，求解獲得合適的等距修形量δrrp和移距修形量δrp，所得擺線齒廓記為m。m的齒廓參數(shù)方程是：

式中：i^h＝zb/zg、k′1＝ezb/(rp+δrp)

rp—針齒中心圓半徑；k′1--修形后短幅系數(shù)；δ--轉(zhuǎn)角修形量；--轉(zhuǎn)臂相對針齒中心的轉(zhuǎn)角；e--偏心距；zb--針齒個數(shù)。

所述步驟二具體為：

1)計算受力最大齒γ的最大載荷fmax

圖1為擺線齒輪受力分析圖。傳遞載荷時，對擺線輪施加力矩t，由于擺線輪和針齒的接觸變形，擺線輪轉(zhuǎn)動一個微小角度，設(shè)為β，則擺線輪的各嚙合點處沿公法線方向上的變形量為：

δi＝liβ(i＝1,2,....zb/2)(2)

li為擺線輪中心到第i個針齒嚙合點的公法線的距離；zb--針齒個數(shù)。

rc--擺線齒輪節(jié)圓半徑；θi--轉(zhuǎn)臂oboc與第i個針齒嚙合點的公法線之間的夾角；--轉(zhuǎn)臂oboc相對于針齒的轉(zhuǎn)角；k1--短幅系數(shù)。

假定各齒受力fi與相應(yīng)針齒的接觸形變量δi(liβ)呈線性正比關(guān)系，其中，當(dāng)針齒lmax＝rc時，有齒γ受最大載荷fmax，作用在其它第i個針齒上的力是：

fi--角處的第i齒受力；tx--單個擺線輪上轉(zhuǎn)矩，由于兩個擺線輪受力不均，常取tx＝0.55t；zc--擺線輪齒數(shù)；t--傳遞扭矩；rz--針齒中心圓半徑。

2)計算針齒最大形變δmax

傳統(tǒng)擺線針輪減速器中，受載總變形量包括針齒彎曲變形量以及擺線齒廓接觸變形量，由于rv減速器采用半埋齒結(jié)構(gòu)，針齒幾乎不產(chǎn)生彎曲，故此處忽略針齒的彎曲形變fmax，即fmax＝0。在fmax作用下，嚙合點公法線方向的接觸形變wmax就是總受力形變δmax，那么就有：

δmax＝wnax+fmax＝wmax(6)

針齒與擺線齒輪的接觸為純滾動接觸，故本文將針齒與擺線齒輪的接觸類型定義為兩圓柱接觸滾動，那么它們的變形計算公式：

μ--擺線輪與針齒材料之間的泊松比；e--擺線輪與針齒材料之間的彈性模量；b--擺線輪的有效寬度(mm)；rz--針齒半徑；ρ--擺線輪在處的齒廓曲率半徑；

ρ為正時，表示此處齒廓外凸，ρ為負(fù)時，表示該處齒廓為內(nèi)凹；zb--擺線輪齒數(shù)。

聯(lián)立式(1)～(8)，帶入rv減速器的相關(guān)參數(shù)，可以求得最大載荷fmax，針齒最大形變δmax。

3)計算受力最大齒γ半齒廓上各點接觸變形δi

聯(lián)立式(1)、(2)、(3)可得；：

由于凸輪軸轉(zhuǎn)動一圈，擺線齒輪轉(zhuǎn)過一個針齒。由于擺線輪的對稱關(guān)系，此處只需要計算擺線輪半齒廓上的各點接觸形變，所以轉(zhuǎn)臂凸輪軸轉(zhuǎn)角取0～180°。

所述步驟三具體為：

步驟二所求的半齒廓上各點接觸形變量為受力點法線方向上的形變量。將其分解為橫縱坐標(biāo)值作為相應(yīng)點的補(bǔ)償修形量，對傳統(tǒng)修形曲線m進(jìn)行補(bǔ)償，即將式(10)分解后與式(1)聯(lián)立得到修行之后的齒廓方程坐標(biāo)式

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明考慮了擺線針輪嚙合副在傳動過程中的接觸受力形變，并將接觸形變量作為修形量補(bǔ)償回擺線齒輪的齒廓中。更符合rv減速器應(yīng)用在高精密、高負(fù)載的情況下的擺線齒輪輪廓修形，可進(jìn)一步消除rv減速器在高負(fù)載情況下的傳動誤差，提高減速器剛度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的修形方法的程序流程圖。

圖2是標(biāo)準(zhǔn)齒形擺線輪的受力分析圖。

圖3是rv40e半齒廓接觸變形量曲線。

具體實施方式

圖下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，本實施例不應(yīng)看做是對本發(fā)明的限定。

本實施例以rv40e的擺線針齒嚙合副為例，其基本參數(shù)是：

rz＝64；zp＝40；zg＝39；e＝1.3；rz＝3.

步驟一：采用三種傳統(tǒng)的修形方法得到擺線齒廓m

根據(jù)文獻(xiàn)[1]所述方法，求解獲得合適的等距修形量δrrp＝-0.105和移距修形量δrp＝-0.12

步驟二：對擺線針輪嚙合副進(jìn)行受力分析，并計算得出擺線齒廓齒廓形變量

1)計算受力最大齒的最大載荷fmax

假設(shè)rv減速器工作在額定扭矩下，t＝412n·m。求得fmax＝446.943n

2)計算針齒最大形變δmax

求得針齒最大形變δmax＝4.06um

3)計算受力最大齒半齒廓上各點接觸變形δi

由于凸輪軸轉(zhuǎn)動一圈，擺線齒輪轉(zhuǎn)過一個針齒。由于擺線輪的對稱關(guān)系，此處只需要計算擺線輪半齒廓上的各點接觸形變，所以轉(zhuǎn)臂凸輪軸轉(zhuǎn)角取0～180°。得到擺線輪針齒嚙合時半齒廓各點的接觸變形如圖3所示，最大形變δmax為4.06um。

步驟三：將形變量作為修形量補(bǔ)償回擺線齒廓m中，得到最終的修形輪廓。

本發(fā)明通過對擺線針輪嚙合副的受力分析，提出一種基于形變量補(bǔ)償?shù)膔v減速器擺線輪齒廓修形方法。充分考慮到了擺線針輪嚙合副在傳動過程中的接觸受力形變的影響，并將其作為修形量補(bǔ)償回擺線齒輪的齒廓中。更符合rv減速器應(yīng)用在高精密、高負(fù)載的情況下的擺線齒輪輪廓修形。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。