誤差、裝配誤差和軸承間隙等誤差因素的組合方式對傳動精度的影響,采用靈敏度分析的數值微分方法,獲得了誤差組合方式對系統動態傳動精度的靈敏度。基于所獲得的靈敏度結論,找出了影響系統傳動精度的主要誤差及其影響規律。
研究成果為在設計和制造RV型減速機中提高系統的傳動精度提供了相應的理論依據,對設計具有實際指導意義。
表1RV―80E型減速機基本結構參數表傳動比81一級傳動太陽輪行星輪二級傳動擺線輪針輪模數/mm1 0針輪半徑/mm765壓力角八°)20針齒半徑/mm3變位系數0目前,提高傳動精度已經成為RV型減速機研究中面臨的重要課題。美國Bnhe等m利用純幾何學方法研究了單擺線輪的擺線針輪行星減速器的回轉精度;日本學者日高照晃等應用質量彈簧“等價模型”,建立了具有20個自由度的數學模型,研究了兩級、3曲柄、雙擺線輪RV減速機的靜態傳動精度;西北工業大學的韓林山、郭海軍、王高鋒、董海軍和沈允文等對RV型減速機的動態傳動精度進行了研究和仿真。
迄今為止,在系統傳動精度的研究中,尚沒有使用靈敏度分析方法對影響傳動精度的誤差進行靈敏度分析。文中以RV型減速機為研究對象,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組合方式對傳動精度的影響,根據該裝置非線性動力學計算模型,采用靈敏度分析的數值微分方法,分析了各誤差組合方式對傳動精度的影響,找出了主要的影響因素及其影響規律。該研究結果對于設計和制造高精度RV型減速機具有指導意義。
1計算RV型減速機動態傳動精度的數學模型80E型減速機(結構參數如表1所示)為研究對象,計算動態傳動精度時所采用的力學模型如所示,其主要由太陽輪、3個行星輪、3個曲柄軸、2個擺線輪(齒數Z)針輪(齒數Z)行星架及針齒殼等組成。
將零件間的支承(軸或軸承)剛度和輪齒嚙合剛度用彈簧來代替。由于零件加工誤差、裝配誤差、彈性變形及間隙等因1素的存在,使零件質心位置及轉角偏離了理想位置,這種偏離的微小線位移或角位移統稱為零件的微位移。
RV型傳動裝置動態傳動精度計算的力學模型根據各零件的誤差、微位移及間隙等確定零件間的作用力。通過分析各零件在理想位置時的受力狀況,根據dAlembr原理建立計算該系統動態傳動精度的數學模型為設計變量則目標函數(也就是系統的傳動精度)為:b令A0(X=:(X(X)目標函數對設計變量的靈敏度為:(精度的變化情況的靈敏度曲線321第1級減速部分零件加工和裝配誤差的影響計算結果表明:第1級減速部分的誤差組合方式(如A§ES和EP)對傳動精度的影響很小,其對應的靈敏度值均不到322第2級減速部分零件加工和裝配誤差的影響與擺線輪有關的誤差組合方式對傳動精度的影響。
表10誤差組合對系統傳動精度的靈敏度義m誤差組合代號靈敏度S誤差組合代號靈敏度SRD-計算結果表明行星架曲柄軸孔的偏心誤差1Hc安:西北工業大學3S2005.http://www.cnki.net由表3、表4和表10可知:第2級減速部分中與擺線輪有關的誤差對傳動精度的影響與其組合方式密切相關:當擺線輪有一次成分的齒槽偏差或齒距累積誤差時,若兩個擺線輪存在方向相反的誤差(如RD―3),則對傳動精度影響較大,而當兩擺線輪存在方向相同的誤差(如RD-2),則對傳動精度影響較小,其原因是兩擺線輪相差180°安裝,前一種情況下擺線輪的誤差對傳動精度的影響相疊加,后一種情況下兩擺線的誤差對傳動精度的影響相抵消;而當擺線輪存在二次成分的齒槽偏差―6)時,若兩個擺線輪存在方向相同的誤差(如Rt5)回轉傳動誤差較大;若擺線輪存在相反的誤差(如Rt6)時,則回轉傳動誤差較小。擺線輪上曲柄軸孔的偏心誤差同相位(如EDH―2和EDH―7)時,對系統的傳動精度影響很小,反之,當兩個擺線輪曲柄孔的偏心誤差反相位(即相位差8)時,則兩個擺線輪曲柄軸孔的偏心誤差對傳動精度的影響較大。由此可知,在加工擺線輪上曲柄軸孔時,將兩擺線輪上曲柄軸孔同時加工,可提高系統的傳動精度。當擺線輪曲柄軸孔的偏心誤差位于半徑方向(如EIH―郝口EDH―5)時,則對系統傳動精度的影響較小。
與針輪有關的誤差對傳動精度的影響。
由表5及表10可知,針齒的齒槽偏差和齒距累積誤差對傳動精度的影響是:與對應一次成分誤差的R1―1API―1的場合相比,具有二次成分誤差R1― 2的場合中對傳動精度的影響更大。其原因為由于兩個擺線輪相對針輪是錯開180°安裝的,因而一次成分誤差的影響在兩個擺線輪上互相抵消,而二次成分誤差的影響則是互相疊加的。
曲柄軸偏心凸輪的偏心誤差對傳動精度的影響。
當3個曲柄軸偏心凸輪全部在同一方向產生同樣大小的誤差時,曲柄軸偏心凸輪的偏心誤差組合方式對傳動精度的影響較小(如EC―4EC―5及EC―6)當兩擺線輪上的曲柄軸偏心凸輪的偏心誤差同相位時對傳動精度影響較小(如EC― 2)反相位時對傳動精度影響較大(如EC―3)當兩擺線輪上的曲柄軸偏心凸輪的偏心誤差存在不對稱的情況時對傳動精度的行星架上曲柄軸孔偏心誤差和裝配誤差的影響。
EC2EC3及其裝配誤差AC對傳動精度的影響很小,其對應的靈敏度值均不到01("),m323軸承間隙的影響由表8-表10可知,擺線輪與曲柄軸間軸承間隙的組合方―9對傳動精度的影響較大,其對應的靈敏度值達到了1472-2776("),m而行星架與曲柄軸間的軸承間隙組合方式CCC一3對傳動精度的影響更大,其對應的靈敏度值高達2354-2 876("),m因此,在設計和制造RV型減速機時,要盡可能減小或削除這些軸承間隙。行星架與機架間的軸承間隙CCA對系統傳動精度的影響很小,其對應的靈敏度值不到01("),m 4結論通過對RV型減速機系統傳動精度對誤差組合方式的靈敏度計算及分析,得出以下結論。
第1級減速部分各零件的誤差對傳動精度的影響很小。
2級減速部分的加工和裝配誤差組合方式對傳動精度影響與誤差組合方式的具體構成密切相關。
兩擺線輪上齒槽偏差或齒距累積誤差的一次成份相差180°時,對傳動精度的影響大,兩擺線輪上齒槽偏差或齒距累積誤差的二次成份同相位時,對傳動精度的影響大,反之較小。
兩擺線輪上曲柄軸孔的偏心誤差同相位時對傳動精度影響很小,反相位時對傳動精度影響較大。
針輪齒槽偏差和齒距累積偏差的二次成份比一次成份對傳動精度影響大。
3個曲柄軸偏心凸輪全部在同一方向產生同樣大小的誤差時,對傳動精度的影響較小;兩擺線輪上的曲柄軸偏心凸輪的偏心誤差同相位時對傳動精度影響較小,反相位時對傳動精度影響較大;兩擺線輪上的曲柄軸偏心凸輪的偏心誤差存在不對稱的情況時對傳動精度的影響較大。
行星架上曲柄軸孔的偏心誤差及其裝配誤差對傳動精度的影響很小。
軸承間隙對傳動精度的影響需引起高度重視。
行星架與曲柄軸間的軸承間隙對傳動精度的影響最大,擺線輪與曲柄軸間軸承間隙對傳動精度的影響較大,行星架與機架間的軸承間隙對系統傳動精度的影響很小。
綜上所述,RV型減速機第2級減速部分的加工、裝配誤差,以及軸承間隙對系統的傳動精度有較大的影響,而且這些影響又與組合方式的構成密切相關,因此,在設計和制造高精度RV型減速機時必須對這些誤差組合方式予以高度重視,以提高系統的傳動精度。