RV減速器研究現(xiàn)狀與展望

何衛(wèi)東,單麗君

(大連交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116028)*

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RV減速器研究現(xiàn)狀與展望

何衛(wèi)東,單麗君

(大連交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116028)*

從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面總結(jié)了RV減速器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和關(guān)鍵研究技術(shù)，從齒形優(yōu)化、傳動(dòng)精度、回差和扭轉(zhuǎn)剛度四方面總結(jié)了RV減速器理論研究?jī)?nèi)容,從加工工藝和整機(jī)性能兩方面進(jìn)行了總結(jié)了RV減速器的實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容，對(duì)RV減速器未來(lái)的研究工作進(jìn)行了展望.

RV減速器；傳動(dòng)精度；扭轉(zhuǎn)剛度；回差

0　引言

RV減速器是一種新型的擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)，具有傳動(dòng)比范圍大、傳動(dòng)精度高、回差小、剛度大、抗沖擊能力強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn).與諧波傳動(dòng)相比具有更高的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命，且回差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動(dòng)那樣隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)精度就會(huì)顯著降低，故目前世界上許多國(guó)家高精度設(shè)備的傳動(dòng)多采用RV減速器，如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、半導(dǎo)體設(shè)備、精密包裝設(shè)備、焊接變位機(jī)、等離子切割、煙草機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、醫(yī)療器械、跟蹤天線(xiàn)、雷達(dá)等方面.RV減速機(jī)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，已成為工業(yè)機(jī)器人的三大核心技術(shù)之一.

20世紀(jì)30年代擺線(xiàn)齒廓應(yīng)用于精密傳動(dòng)，德國(guó)人L. Braren 在少齒差行星傳動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)明了擺線(xiàn)針輪行星減速器，1939年日本住友重機(jī)械株式公社引入此項(xiàng)技術(shù)，20世紀(jì)80年代，市場(chǎng)對(duì)機(jī)器人傳動(dòng)精度要求的不斷提高，日本帝人公司在傳統(tǒng)擺線(xiàn)針齒傳動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)明了RV減速器(Rotary Vector)[1].后來(lái)在韓國(guó)和中國(guó)也出現(xiàn)了研究機(jī)構(gòu)或公司對(duì)RV減速器進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)及生產(chǎn).

以德國(guó)和日本的先進(jìn)技術(shù)為代表，RV減速器已經(jīng)形成了不同承載能力、不同傳動(dòng)比的系列產(chǎn)品，其回差及傳動(dòng)精度小于1，能夠滿(mǎn)足不同的

行業(yè)要求.日本帝人公司在1986年，取得階段性成果，實(shí)現(xiàn)了RV減速器的產(chǎn)業(yè)化，其生產(chǎn)銷(xiāo)售也處于世界壟斷地位，占據(jù)全球60% 左右的市場(chǎng)，但公司許多核心技術(shù)至今仍然處于保密狀態(tài).

我國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人用精密減速器的研究相比國(guó)外較晚，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比存在一定的差距，嚴(yán)重制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)程.20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)部分廠(chǎng)商和院校開(kāi)始致力RV減速器的國(guó)產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化研究，如重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧波中大力德智能傳動(dòng)股份有限公司、天津減速機(jī)廠(chǎng)，秦川機(jī)床廠(chǎng)，大連交通大學(xué)等.但這些科研院所的研究多數(shù)還僅限于理論和實(shí)驗(yàn)研究，即使個(gè)別生產(chǎn)出成型的產(chǎn)品，與日本、德國(guó)等國(guó)家的同類(lèi)產(chǎn)品相比在傳動(dòng)性能上仍存在較大的差距.

國(guó)內(nèi)最早研究RV減速器的是大連交通大學(xué)以李力行教授為首的科研團(tuán)隊(duì)，從20世紀(jì)80年代末就開(kāi)始了這方面的研究.總結(jié)出一整套適用于機(jī)器人用高運(yùn)動(dòng)精度、小回差、高剛性的RV傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，并應(yīng)用該理論成果成功地研制出我國(guó)第一臺(tái)主要技術(shù)性能指標(biāo)(運(yùn)動(dòng)精度、間隙回差、扭轉(zhuǎn)剛度和傳動(dòng)效率)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的機(jī)器人用RV- 250AⅡ減速器樣機(jī)[2- 6].目前正承擔(dān)國(guó)家自然基金項(xiàng)目"機(jī)器人RV傳動(dòng)動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度設(shè)計(jì)理論與方法研究"，系統(tǒng)研究動(dòng)態(tài)傳動(dòng)各主要影響因素與整機(jī)傳動(dòng)精度關(guān)系的機(jī)理.

1　RV減速器的研究技術(shù)

RV減速器的技術(shù)可以歸納為以下三個(gè)主要方面：RV減速器設(shè)計(jì)理論的研究(包括齒形優(yōu)化、傳動(dòng)精度、回差和扭轉(zhuǎn)剛度)、加工工藝的研究和減速器整機(jī)性能測(cè)試的研究.

1.1RV減速器設(shè)計(jì)理論的研究

1.1.1RV減速器齒形優(yōu)化的研究

RV減速器不僅要求擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)部分多齒同時(shí)嚙合，而且要求合理的嚙合間隙來(lái)補(bǔ)償制造、安裝誤差，同時(shí)要求擺線(xiàn)輪齒形有利于實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的回差限制.這就對(duì)齒形優(yōu)化修形方法和修形量提出較苛刻的要求.大連交通大學(xué)齒輪研究中心[7- 10]建立了擺線(xiàn)齒輪的通用齒形修形方式，提出采用正等距與負(fù)移距組合的修形方法，其齒形的工作部分通過(guò)優(yōu)化逼近共軛齒形，同時(shí)參與嚙合齒數(shù)多，承載能力大，這種修形方法能夠較準(zhǔn)確地在工程實(shí)際條件中進(jìn)行擺線(xiàn)輪的力分析；針對(duì)RV減速器高運(yùn)動(dòng)精度、低回差的特點(diǎn)，又提出了擺線(xiàn)輪負(fù)等距與負(fù)移距優(yōu)化組合的修形方法，并建立了修形量的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型.通過(guò)對(duì)日本樣機(jī)上的擺線(xiàn)輪測(cè)繪齒形進(jìn)行深入分析，提出擺線(xiàn)輪分段優(yōu)化組合新齒形，該齒形能夠保證機(jī)器人用RV減速器的高精度、高承載能力及高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求.

1.1.2RV減速器傳動(dòng)精度的研究

高精度RV減速器用于高精密的傳動(dòng)，最重要的性能指標(biāo)是必須具有高的運(yùn)動(dòng)和位置精度，這樣才能使精密機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)精確的達(dá)到預(yù)定的位置.國(guó)內(nèi)外學(xué)者在RV減速器傳動(dòng)精度方面的研究成果較多.

20世紀(jì) 80年代末，Blanche 等人[11- 12]采用純幾何學(xué)的方法研究了單擺線(xiàn)輪的擺線(xiàn)針輪行星減速器的傳動(dòng)精度，探討了齒隙和速比波動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的關(guān)系.利用 CAD 的方法推導(dǎo)出齒隙、速比波動(dòng)與扭振的關(guān)系.該項(xiàng)研究只考慮了單級(jí)、單擺線(xiàn)輪的擺線(xiàn)針輪減速器的傳動(dòng)精度，未考慮到雙級(jí)、多擺線(xiàn)輪、多曲柄的RV減速器；只考慮了針齒銷(xiāo)半徑變化一種誤差的影響與扭振的關(guān)系，未涉及到雙級(jí)、多擺線(xiàn)輪、多曲柄及各元件的加工、安裝誤差的影響.

1994年日本學(xué)者日高照晃等人[13- 15]進(jìn)行了更深入的研究，研究了兩級(jí)、三曲柄、雙擺線(xiàn)輪RV減速機(jī)的傳動(dòng)精度.運(yùn)用"質(zhì)量彈簧等價(jià)模型"方法，建立了擺線(xiàn)針輪行星齒輪減速器的傳動(dòng)誤差數(shù)學(xué)模型，探討了單項(xiàng)加工誤差、裝配誤差對(duì)傳動(dòng)精度的影響， 也討論了部分誤差綜合作用時(shí)對(duì)傳動(dòng)精度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Blanche 的研究成果取得了很好的一致性，但研究的是無(wú)負(fù)載的靜態(tài)傳動(dòng)誤差，沒(méi)有考慮間隙、零件彈性變形和負(fù)載大小等諸多因素對(duì)動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差的影響，這使得上述兩種方法在實(shí)際運(yùn)用中受到限制.但這兩位學(xué)者的研究成果對(duì)后人的研究有較大的啟發(fā)和引領(lǐng)作用.由于國(guó)外資料多數(shù)都是不公開(kāi)的，對(duì)于傳動(dòng)精度方面的新技術(shù)了解是非常有限的.

國(guó)內(nèi)以大連交通大學(xué)李立行、何衛(wèi)東教授為代表的學(xué)者，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始研究RV 減速器傳動(dòng)精度，已經(jīng)從單純的幾何精度或靜態(tài)精度方面逐步深入到非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)精度領(lǐng)域，以考慮更多的因素對(duì)減速器傳動(dòng)精度的影響.齒輪研究所對(duì)RV減速機(jī)的傳動(dòng)精度進(jìn)行了深入的理論研究，具體研究成果如下：

(1)提出了RV傳動(dòng)幾何回差的計(jì)算模型,進(jìn)行了回差敏感性分析，找出了對(duì)幾何回差影響較大的因素:即針齒銷(xiāo)與孔的配合間隙；針齒銷(xiāo)半徑誤差、擺線(xiàn)輪的修形方法及等距修形誤差等,為樣機(jī)研制中確定合理的尺寸與形位公差、編制先進(jìn)實(shí)用的工藝提供可靠的科學(xué)依據(jù)[16- 18];

(2)建立了動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度分析模型：考慮各構(gòu)件的加工誤差、裝配誤差、配合間隙和變形等因素，采用傳遞矩陣法建立高精度RV傳動(dòng)減速器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度分析模型.將減速器的運(yùn)動(dòng)離散成六大子結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)出具有19個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)平衡方程[10];

(3)利用變步長(zhǎng)數(shù)值積分Runge-Kutta法，基于Matlab編程求解RV傳動(dòng)減速器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度，得到系統(tǒng)傳動(dòng)誤差值[10];

(4)綜合考慮擺線(xiàn)輪、針齒、行星架變形以及部件之間存在的間隙對(duì)輸出端傳動(dòng)精度的影響，建立了RV減速器動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度剛?cè)狁詈戏治瞿Ｐ?，得到了綜合傳動(dòng)誤差曲線(xiàn)，分析了典型誤差對(duì)系統(tǒng)傳動(dòng)誤差的影響，每種誤差不是簡(jiǎn)單疊加，而是相互耦合作用[10];

(5)對(duì)RV減速器整機(jī)動(dòng)力學(xué)特性的分析[19- 22]：對(duì)RV減速器的擺線(xiàn)輪、曲柄軸等關(guān)鍵零部件進(jìn)行了模態(tài)分析，建立了RV傳動(dòng)系統(tǒng)的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型，分析了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性.

沈允文、董海軍和韓林山等人[23- 28]綜合考慮各零件加工誤差、裝配誤差和軸承間隙等誤差因素的對(duì)傳動(dòng)精度的綜合影響，對(duì)2K-V型傳動(dòng)裝置的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度進(jìn)行了建模與分析，已從線(xiàn)性進(jìn)入到非線(xiàn)性領(lǐng)域.

1.1.3RV減速器回差的研究

國(guó)外有關(guān)回差方面的資料是保密的，幾乎查不到相關(guān)的文獻(xiàn).國(guó)內(nèi)有很多學(xué)者從事回差方面研究.

張誠(chéng)，張建潤(rùn)[29]提出了一種以RV減速器幾何回差上限值為約束的系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，建立了以幾何回差為目標(biāo)函數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)為變量的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并進(jìn)行了系統(tǒng)參數(shù)靈敏度分析.趙海鳴，王猛等[30]分析了RV減速器靜態(tài)回差的影響因素，建立了矩陣形式的靜態(tài)回差分析數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)出了針齒中心圓半徑誤差等15項(xiàng)誤差的誤差分配數(shù)學(xué)模型.吳俊飛、李瑰賢[31- 32]提出了計(jì)算內(nèi)嚙合變厚齒輪副及變厚齒輪RV減速器的回差計(jì)算公式,給出變厚齒輪調(diào)隙量與回差之間的關(guān)系式及考慮調(diào)隙量的減速器回差計(jì)算式，實(shí)現(xiàn)調(diào)隙量對(duì)減速器回差的影響進(jìn)行定量的分析，并對(duì)該減速器樣機(jī)進(jìn)行了回差的實(shí)驗(yàn)研究.李蒙[33]為了合理分配各傳動(dòng)零件的加工精度，詳細(xì)分析了各個(gè)傳動(dòng)零件各種誤差因素對(duì)RV減速器輸出軸回差的影響，建立了各誤差因素影響輸出軸回差的數(shù)學(xué)模型.通過(guò)敏感性分析，找出了對(duì)輸出軸回差影響較大的誤差因素.張金[34]總結(jié)了影響系統(tǒng)回差18項(xiàng)誤差影響因素，建立了各誤差因素影響輸出軸回差的數(shù)學(xué)模型.對(duì)影響 RV 減速器回差各影響因素的概率分布情況進(jìn)行分析，推導(dǎo)出它們的數(shù)字特征和相應(yīng)的逆變換公式.應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)輸出軸回差進(jìn)行了計(jì)算，給出 RV 減速器回差的概率計(jì)算值.

大連交通大學(xué)齒輪研究所[7,35]建立了機(jī)器人用高精度RV減速機(jī)幾何回差計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，針對(duì)機(jī)器人用高精度 RV-250A Ⅱ減速器，采用負(fù)等距與負(fù)移距修形優(yōu)化組合修形的方法使齒形工作部分逼近負(fù)轉(zhuǎn)角修形的擺線(xiàn)輪齒形，不僅保證了多齒共扼嚙合,而且還可在保證需要的徑向間隙條件下不僅不增加側(cè)隙，還可以減少針齒銷(xiāo)與孔配合間隙產(chǎn)生的超過(guò)需要的側(cè)隙，從而有效地減小了間隙回差.

1.1.4RV減速器扭轉(zhuǎn)剛度的研究

RV傳動(dòng)必須具有高的運(yùn)動(dòng)精度和小的回差外，還必須具有很高的剛性.RV傳動(dòng)時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度有嚴(yán)格的要求，通常在額定轉(zhuǎn)矩下，由扭轉(zhuǎn)彈性變形引起的彈性回差不超過(guò)4′～ 5′，因此，設(shè)計(jì)RV傳動(dòng)必須進(jìn)行剛度分析.大連交通大學(xué)齒輪研究所[17，36]建立了RV減速器扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算模型,在對(duì)影響RV傳動(dòng)扭轉(zhuǎn)剛度的五個(gè)部分(漸開(kāi)線(xiàn)齒輪傳動(dòng)部分、擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)部分、行星架輸出機(jī)構(gòu)部分、曲柄軸部分和軸承部分)的彈性變形能進(jìn)行定量計(jì)算的基礎(chǔ)上,不僅用常規(guī)方法,而且用三維有限元方法科學(xué)地計(jì)算出RV減速器的扭轉(zhuǎn)剛度.并且[37]以RV- 40E減速器為例，考慮了輸入軸扭轉(zhuǎn)剛度、轉(zhuǎn)臂軸承扭轉(zhuǎn)剛度以及曲柄軸與行星架之間支撐剛度，建立了RV減速器的等效扭轉(zhuǎn)剛度模型.考慮擺線(xiàn)輪與針輪之間的嚙合剛度具有時(shí)變性，對(duì)等效扭轉(zhuǎn)剛度數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了修正，得到了其等效扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算方法及結(jié)果.聶春松[38]基于應(yīng)力函數(shù)法對(duì)輸出機(jī)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形進(jìn)行了分析，利用有限元法得到輸出機(jī)構(gòu)的變形量，對(duì)其扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行了計(jì)算.楊玉虎[39]在A(yíng)NSYS環(huán)境下建立了考慮軸承剛度、輪齒嚙合剛度及各構(gòu)件彈性的有限元模型，模型將軸承剛度按非線(xiàn)性變化規(guī)律考慮.分析得出整機(jī)扭轉(zhuǎn)剛度的變化規(guī)律，應(yīng)用該模型進(jìn)一步分析了擺線(xiàn)輪與針齒嚙合齒數(shù)以及軸承剛度變化對(duì)整機(jī)扭轉(zhuǎn)剛度的影響規(guī)律.

上述文獻(xiàn)在建立扭轉(zhuǎn)剛度分析模型時(shí)，只考慮了單因素為非線(xiàn)性的、時(shí)變的，但無(wú)論是輸入軸扭轉(zhuǎn)剛度、轉(zhuǎn)臂軸承扭轉(zhuǎn)剛度還是曲柄軸與行星架之間支撐剛度都不是定值，都是時(shí)變的，因此，扭轉(zhuǎn)剛度分析模型有待于進(jìn)一步精確化.

1.2RV減速器加工工藝的研究

當(dāng)RV設(shè)計(jì)理論逐漸趨于完善的情況下，RV減速器的加工工藝成為制約傳動(dòng)精度和回差的主要瓶頸.李興凱等人[40- 43]對(duì)RV傳動(dòng)的關(guān)鍵件，擺線(xiàn)輪和曲柄軸的加工工藝進(jìn)行了初步研究，根據(jù)擺線(xiàn)輪銑削加工特點(diǎn),建立了擺線(xiàn)輪數(shù)控加工有限元分析模型，針對(duì)典型薄壁件銑削加工中的變形問(wèn)題，仿真分析了銑削擺線(xiàn)輪薄壁輪緣時(shí)銑削力與變形之間的關(guān)系.

大連交通大學(xué)何衛(wèi)東教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與南車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)戚墅堰研究所)、寧波中大力德智能傳動(dòng)股份有限公司聯(lián)合攻克這方面的難題.寧波中大力德智能傳動(dòng)股份有限公司從日本進(jìn)口了三菱磨齒機(jī)ZE40A、MAKINO加工中心、喜基亞外偏心軸磨床/多面體數(shù)圓磨床GPES- 30、TOYO立式磨床TVG- 35C- 2S等高精度數(shù)控加工設(shè)備.研究了RV減速器每個(gè)零件的加工工藝過(guò)程，設(shè)計(jì)出使整機(jī)傳動(dòng)誤差和回差最小時(shí)，每個(gè)件的加工工藝和整機(jī)的裝配路徑，加工裝配出多套型號(hào)為RV- 20，RV- 40、RV- 80減速器.采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)加工出所有零件進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出整機(jī)的傳動(dòng)誤差和回差.如果傳動(dòng)誤差和回差大于1，再重新修改加工工藝，確定每個(gè)零件合理的公差范圍，直到使加工出的RV減速器傳動(dòng)誤差和回差都小于1.目前，加工出的RV減速器傳動(dòng)誤差和回差還不是很穩(wěn)定，有待于進(jìn)一步改進(jìn).

1.3RV減速器整機(jī)性能測(cè)試技術(shù)的研究

工業(yè)機(jī)器人對(duì)高精度 RV 減速器有著嚴(yán)格的要求，因此需要對(duì) RV 減速器樣機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)誤差、回差和扭轉(zhuǎn)剛度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，以評(píng)價(jià)產(chǎn)品的性能.國(guó)內(nèi)測(cè)試設(shè)備大多只能實(shí)現(xiàn)單一參數(shù)的測(cè)量，如吳俊飛，位云成[44- 45]設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳動(dòng)誤差或回差的測(cè)量.

減速器綜合性能測(cè)試方面的研究較少，雖然文獻(xiàn)[46- 51]研究的測(cè)量?jī)x器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)減速器傳動(dòng)誤差、回差、扭轉(zhuǎn)剛度、傳動(dòng)效率和摩擦力矩等參數(shù)的組合測(cè)量，但尚處于研究階段，測(cè)試精度有待于進(jìn)一步經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)的檢驗(yàn).

大連交通大學(xué)齒輪研究所[52]在1999年成功地研制出了達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平的機(jī)器人用RV- 250Ⅱ減速器樣機(jī)，并研制了一套能進(jìn)行靜態(tài)回差、運(yùn)動(dòng)精度、剛度試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置及一套能進(jìn)行動(dòng)態(tài)回差和運(yùn)動(dòng)精度測(cè)試的試驗(yàn)裝置.

最近，寧波中大力德智能傳動(dòng)股份有限公司與大連交通大學(xué)與聯(lián)合測(cè)試了RV- 20，RV- 40、RV- 80減速器的回差和扭轉(zhuǎn)剛度.實(shí)驗(yàn)中，固定輸入軸(輸入齒輪)，然后向輸出軸(輸出法蘭)施加轉(zhuǎn)矩，則會(huì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的扭曲.具體將輸入的一端固定后，將輸出裝置逐步進(jìn)行轉(zhuǎn)矩加載，將其加載到額定轉(zhuǎn)矩之后再進(jìn)行減載，之后再反向轉(zhuǎn)矩加載.在加載過(guò)程中時(shí)刻記錄其剛度數(shù)據(jù)，并繪制相應(yīng)剛度遲滯曲線(xiàn)圖.在試驗(yàn)中把輸出軸上的轉(zhuǎn)矩與對(duì)應(yīng)彈性變形的扭轉(zhuǎn)角之比定義為減速機(jī)的扭轉(zhuǎn)剛度.在試驗(yàn)中按照國(guó)際上的減速機(jī)回差的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，施加的轉(zhuǎn)矩為額定輸出轉(zhuǎn)矩的±3%.測(cè)得RV減速器的遲滯曲線(xiàn).以RV80E為例，由遲滯曲線(xiàn)計(jì)算得出齒隙為55″，回差為56.5″，扭轉(zhuǎn)剛度為203.26 N.m/arcmin，同理可以算得其它系列的RV減速器的側(cè)隙、回差和扭轉(zhuǎn)剛度.

2　結(jié)論與展望

本文根據(jù)RV減速的使用要求，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面總結(jié)了RV減速器的國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r和關(guān)鍵研究技術(shù)，結(jié)論如下：

(1)RV減速器的理論研究：包括RV減速器齒形優(yōu)化、傳動(dòng)精度、回差和扭轉(zhuǎn)剛度的研究.RV減速器傳動(dòng)精度與回差已經(jīng)從單純的幾何、靜態(tài)逐步深入到非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度與回差的研究，研究的方法更逼近工程實(shí)際，研究結(jié)果更精準(zhǔn)；扭轉(zhuǎn)剛度從單因素、線(xiàn)性逐步深入到單因素非線(xiàn)性、多因素非線(xiàn)性，扭轉(zhuǎn)剛度分析模型進(jìn)一步精確化;

(2)RV減速器加工工藝的研究：國(guó)內(nèi)加工出的RV減速器的傳動(dòng)誤差和回差還不是很穩(wěn)定，不能保證批量化生產(chǎn)的減速器傳動(dòng)誤差和回差都小于1，需要系統(tǒng)研究，找出癥結(jié)所在;

(3)RV減速器整機(jī)性能測(cè)試技術(shù)的研究：目前未見(jiàn)滿(mǎn)足RV減速器使用要求的成熟的整機(jī)檢測(cè)設(shè)備，有待于研究開(kāi)發(fā).

國(guó)內(nèi)雖然在RV減速器的理論和實(shí)驗(yàn)等方面取得了許多成果，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的同類(lèi)產(chǎn)品相比，還有很大差距，還有許多技術(shù)有待于進(jìn)一步深入研究，未來(lái)工作的展望如下：

(1)總結(jié)RV減速器的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度分析理論及方法，整理針擺行星傳動(dòng)嚙合部分中曲柄軸、軸承、擺線(xiàn)輪、針輪等零部件的加工精度、間隙大小等的分布規(guī)律對(duì)整機(jī)傳動(dòng)精度的影響，找出一套合理的在實(shí)際制造和裝配過(guò)程中誤差分配方法，提出一套符合實(shí)際的適用于高精度擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度設(shè)計(jì)理論及方法;

(2)零件加工過(guò)程中，專(zhuān)用檢測(cè)儀器的研究， 研制出滿(mǎn)足RV減速器精度要求的，在加工和裝配過(guò)程的專(zhuān)用檢測(cè)儀器;

(3)自主開(kāi)發(fā)曲軸、擺線(xiàn)輪、行星齒輪、輸入軸等關(guān)鍵材料，替代進(jìn)口；開(kāi)展熱處理、制造等工藝研究，制定機(jī)器人用RV減速器關(guān)鍵零部件用材料系列化技術(shù)規(guī)范和批量化生產(chǎn)工藝規(guī)范;

(4)研究整機(jī)的裝配工藝與路徑，研制出RV減速器專(zhuān)用的裝配設(shè)備，實(shí)現(xiàn)RV 減速器自動(dòng)化、智能化裝配，以滿(mǎn)足RV減速器傳動(dòng)精度和回差的要求.

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Status and Development of RV Reduce

HE Weidong，SHAN Lijun

(School of Mechanical Engineering,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China)

From the aspects of theory and experience, the status of RV development and the key technologies is reviewed, and the development in the future is presented. The theoretical research content of the RV reducer is summarized from tooth profile optimization, transmission accuracy, return difference, and torsional stiffness. It also make summing on the experimental research content of RV reducer on the aspects of processing technic and engine performances. Future work on the RV reducer is prospected.

RV reduce; transmission accuracy; torsion stiffness; return difference

1673- 9590(2016)05- 0013- 06

*本刊特約*

2016- 07- 11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51375064)

何衛(wèi)東(1967-)，男，教授，博士，主要從事現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)的研究

E-mail:hwd5870@163.com.

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