開(kāi)題報(bào)告課 題 名 稱： RV-320E 機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線 減速傳動(dòng)裝置研發(fā) 開(kāi)題報(bào)告課題名稱 RV-320E 機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星擺線減速傳動(dòng)裝置研發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義課題背景：1926 年德國(guó)人勞倫茲·勃朗提出了擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)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(duì) 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(dòng)精度、回差、傳 動(dòng) 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(guó) ， 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(guó) 際 市 場(chǎng) 。 我 國(guó) 從 二 十 世 紀(jì) 五 十 年 代 開(kāi) 始 研究 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 裝 置 ， 早 在 “九 五 ”期 間 ， RV 傳 動(dòng) 就 被 列 為 我 國(guó) 關(guān)鍵 攻 關(guān) 項(xiàng) 目 【2】 。 在 國(guó) 家 的 大 力 倡 導(dǎo) 下 ， 為 改 變 日 本 RV 減 速 器 在 國(guó)內(nèi) 的 壟 斷 狀 況 ， 國(guó) 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(qián) 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(lèi) 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(dòng) 精 度 、 承 載 能 力 到 新 產(chǎn) 品 的 進(jìn) 一 步 開(kāi) 發(fā) 升 級(jí) 都 存 在 著不 足 之 處 。 因 此 ， 國(guó) 內(nèi) 目 前 為 止 還 沒(méi) 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(zhēng) 研 制 出 可 以 量 產(chǎn) 的 先 進(jìn) RV 減 速 器 ， 作 為 長(zhǎng) 期 以 來(lái) 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(dòng)比大、承載能力大、剛度大） 、二高（運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高） 、一?。ɑ夭钚。?。其中回差和傳動(dòng)誤差有極嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo) 【4】 ：①傳動(dòng)誤差不能超過(guò)1′② 間隙回差不能超過(guò) 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(guò) 6′。對(duì)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，有必要研究畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義提高 RV 傳動(dòng)精度方面的技術(shù)。2．解決方法：①對(duì)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(dòng)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(guò)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(dòng)誤差的主要因素以及行星架輸出機(jī)構(gòu)中的桿長(zhǎng)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(dòng)關(guān)節(jié)技術(shù)，深入研究 RV傳動(dòng)的原理、結(jié)構(gòu)。掌握 RV 傳動(dòng)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(kāi)線中心輪、漸開(kāi)線行星輪、曲柄軸、擺線輪、輸出盤(pán)、針齒殼等關(guān)鍵核心零部件的精度分析與系統(tǒng)傳動(dòng)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(huì)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(guó) 際 市 場(chǎng) 被 日 本 壟 斷 。 中 國(guó) ， 作 為 一 個(gè) 產(chǎn) 業(yè) 大 國(guó) ， 目 前來(lái) 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(guó) RV 的 巨 大 成 本 ， 也 將 填 補(bǔ) 了 國(guó) 內(nèi)在 該 領(lǐng) 域 內(nèi) 的 空 白 。 目 前 來(lái) 講 ， 國(guó) 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) 模 化 生 產(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 日 本 RV 減 速 器 在國(guó) 內(nèi) 的 壟 斷 情 況 ， 將 為 國(guó) 家 節(jié) 約 出 大 量 的 資 金 。文獻(xiàn)綜述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：1926 年德國(guó)人勞倫茲?勃朗創(chuàng)造性地提出了擺線針輪行星齒輪傳動(dòng) 【5】 。1931 日本開(kāi)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(guó)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(guó)外擺線減速器的市場(chǎng)。20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)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(dòng)系列” 、 “FT 傳動(dòng)系 列”等型號(hào)的減速裝置它的產(chǎn)品，傳動(dòng)比范圍大，一級(jí)傳動(dòng)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(jí)機(jī)型有三十八種之多同時(shí)還增加了減速器的型號(hào)，擴(kuò)展了電動(dòng)機(jī)容量的組合。 上世紀(jì)六十年代末，我國(guó)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(dòng)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，之后，東北工學(xué)院和上海交通大學(xué)對(duì)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(dòng)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(yáng)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(duì)擺線針輪行星傳動(dòng)進(jìn)行了進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。對(duì)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(dòng)就已被我國(guó)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(chē)與用的 2K-V 型擺線針輪行星齒輪減速器。1993 年楊錫和等對(duì) RV 傳動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的受力分析；何衛(wèi)東等人借助 1997 年的國(guó)家 863 項(xiàng)目“機(jī)器人用新結(jié)構(gòu)高精度擺線針輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論不方法研究” ，對(duì)擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)做了詳細(xì)的研究包括 RV 傳動(dòng)的受力、RV 傳動(dòng)的效率和 RV 傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(lèi)的產(chǎn)品進(jìn)行壽命的比較，以及檢測(cè)有可能存在的隱患，目前還未取得市場(chǎng)回報(bào)，還要用 1 年的時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)各種性能以及使用壽命是否能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。分析上述狀況可知，我國(guó)研制的擺線針輪減速器從整體性能、使用壽命、傳動(dòng)精度、承載能力到新產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí)都存在著不足之處，在 RV 傳動(dòng)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(dòng) 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(dòng)誤 差 計(jì) 算 [J]。 機(jī) 床 與 液 壓 ， 2004， （ 1） 。4. 松 本 和 幸 ， 偏 心 差 動(dòng) 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(dòng) 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(guó)強(qiáng)等，RV250A 減速器動(dòng)態(tài)特性測(cè)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(dòng) 的 新 途 徑 [J]。中 國(guó) 機(jī) 械 工 程 ， 1996， （ 2） 。研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容:分 析 調(diào) 研 機(jī) 器 人 傳 動(dòng) 技 術(shù) ， 深 入 研 究 RV 減 速 器 的 原 理 、 結(jié)構(gòu) 等 ， 針 對(duì) RV-320E 機(jī) 器 人 重 型 關(guān) 節(jié) 行 星 擺 線 減 速 傳 動(dòng) 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(duì) 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(pán) 及 輸 出 盤(pán) 等 零 部 件 細(xì) 致 繪 制 。 深 入 研 究 RV 傳 動(dòng)的 設(shè) 計(jì) 約 束 ， 完 成 RV-320E 的 運(yùn) 動(dòng) 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(dòng) 原 理 及 特 點(diǎn) ， 熟 練 掌 握提 高 機(jī) 器 人 用 RV 減 速 器 運(yùn) 動(dòng) 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(dòng) 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 的 機(jī) 理 等 。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(xiě)開(kāi)題報(bào)告第三周：翻譯英文資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告第四周：運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)第十四周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)第十五周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)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)新采用 CAXA 進(jìn)行前期的二維草圖設(shè)計(jì),然后用 solidworks進(jìn)行三維設(shè)計(jì),并借助 solidworks 生成二維圖紙的各個(gè)試圖,在用 CAXA 進(jìn)行修改,最終完善.這種三維與二維設(shè)計(jì)交互使用的設(shè)計(jì)方法,提高了設(shè)計(jì)的效率,減少了出錯(cuò)率.對(duì)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，回差小，同時(shí)提高了承載能力、齒合剛度。指導(dǎo)教師意 見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日教研室意見(jiàn) 院部意見(jiàn)主任簽名：年 月 日教學(xué)院長(zhǎng)簽名：年 月 日