工業(yè)機器人高精度RV減速器設計開題報告.doc

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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 工業(yè)機器人高精度RV減速器設計 學 院： 機械工程學院 班 級： 機自0903班 學生姓名： 南連毫 指導教師： 李占杰 職 稱： 講 師 2014 年1 月9 日  畢業(yè)設計開題報告 課題題目 工業(yè)機器人高精度RV減速器設計 課題性質 A B C D E ■ ■ □ □ □ 課題來源 A B C D □ □ ■ □ 成果形式 A B C D E ■ ■ □ □ □ 同組同學 袁秋杰 開題報告內容（可另附頁） 指導教師意見（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進度安排是否合理、工作條件是否具備等） 指導教師簽名： 月 日 專家組及系里意見（選題是否適宜、各項內容是否達到畢業(yè)設計（論文）大綱要求、整改意見等） 專家組成員簽字： 教學主任（簽章）： 月 日 一、機器人用RV傳動概述 機器人用RV傳動是新興的一種傳動，他是在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎上發(fā)展出來的，不僅克服了一般針擺傳動的缺點，因而因為具有體積少、重量輕、傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩(wěn)定、效率高傳動平穩(wěn)等一些列有點，日益受到國內外的廣泛關注。它較機器人中常用的諧波傳動具有高得多的疲勞強度、剛度和壽命，而且會差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動那樣隨著使用時間增長運動精度就會顯著降低，故目前世界上許多國家高精度機器人傳動多采用RV加速器，因此，該種RV減速器在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢。機器人用RV傳動的的一系列優(yōu)點，使它成為機器人傳動裝置必須解決的關鍵課題，但還存在下述問題：（1）對擺線針齒嚙合行星傳動的理論和實驗研究不如對漸開線齒輪的研究那樣充分；（2）轉臂軸承處在高速重載下工作，軸承壽命較短；（3）輸出機構中的銷軸是懸臂式結構，受力不均勻，影響運動精度，且易產生折斷破壞。由于RV減速器尚處于研究階段，其設計與制造的理論依據并不完善成熟，對其結構原理、運動學分析、動力學分析、材料、強度、動態(tài)特性及噪聲分析、制造工藝及應用特點等方面還未能展開較全面的理論和實驗分析研究，因此對其系統(tǒng)的理論研究及試驗是十分必要的。 圖1-1 RV減速器結構圖 1．國內外行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 日本帝人公司的RV減速機已經成定型產品，主要用在工業(yè)機器人上。日本住友公司生產相似型式的傳動裝置，稱其為FT系列減速機和FA系列精密擺線針輪減速機也已形成了一定規(guī)模。日本帝人公司對RV減速機作了大量的研究分析，產品設計不斷在改進，大約4到5年就升級一次，有RV系列、RVAⅡ系列、RVE系列等，承載能力都有較大提高，即將推出的RVN系列有更大的提升（用于德國KUKA機器人上）。主要是結構簡化、成本較 低、承載能力強。 我國對擺線針輪傳動的研究起步比較晚，上世紀六十年代從國外引進，東北工學院和鄭州 工學院等都開始引進介紹這種新型機械傳動的動力學、幾何學及動力學等方面的基本知識；上海交通大學和東北工學院對擺線減速器的制造的工藝、擺線齒輪滾刀齒形設計原理進行了研究；大連鐵道學院朱恒生教授推導了擺線齒輪在任意加工節(jié)圓時計算滾刀齒形的通用方程式；鞍山鋼鐵學院和鄭州機械研究所提出了擺線針輪行星傳動膠合失效的計算準則并進行了將少齒差擺線嚙合用于齒輪泵的研究。 二、研究內容及方法 1.根據已有文獻/專利，分析各類機器人關節(jié)減速器的結構及傳動原理； RV減速器的主要結構包括兩級：第一級漸開線圓柱齒輪行星傳動機構和第二級擺線針輪行星傳動機構，總體為一封閉的差動輪系。其中，第一級行星傳動主要構件包括： 輸入齒輪軸、行星齒輪，其傳動原理如下圖。 圖2-1 漸開線行星齒輪傳動 1）中心輪 2）行星齒輪 3）針齒殼 第二級擺線針輪傳動主要構件包括：轉臂曲柄、擺線輪、針齒與針齒殼，其傳動原理如下圖。 圖2-2 RV傳動機構簡圖 1）中心輪 2）行星輪 3）轉臂曲柄 4）擺線輪 5）針齒 6）輸出軸 7）針齒殼 輸出機構主要構件包括：主輸出盤與輔助輸出盤，中間用貫穿擺線輪而又不與其接觸的三根連接柱固聯(lián)在一起，以減輕轉臂曲柄的負荷，使結構更加緊湊。 2.以工業(yè)機器人減速器為例，結合典型工況參數(shù)，采用UG、CATIA、AutoCAD、CAXA等軟件進行實體模型及繪制二維工程圖；尤其是擺線輪等關鍵件的二維工程圖的繪制； AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美國Autodesk公司首次于1982年生產的自動計算機輔助設計軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。現(xiàn)已經成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能很快地學會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。AutoCAD具有廣泛的適應性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計算機和工作站上運行。 本課題主要是進行RV傳動部分主要尺寸的設計與計算，并在此基礎上運用AutoCAD繪制二維工程圖，為下一步整機裝配、運動仿真和力學分析等提供詳細參數(shù)。 三、畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃 前期準備：收集資料，準備開題報告。 第一周至第二周：分析各類機器人關節(jié)減速器的結構及傳動原理。 第三周至第五周：學習所需知識，擴充知識儲備，掌握必要的設計軟件 第六周至第十一周：完成全部內容的設計，上交導師審閱。 第十二周至第十三周：準備并完成畢業(yè)答辯。 四、參考文獻 [1] 彭文生等.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2008. [2] 張春林.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006. [3] 劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2004. [4] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2009. [5] 孫京平，魏偉.互換性與測量技術基礎[M].北京：中國電力出版社，2009. [6] 朱冬梅等.畫法幾何級機械制圖[M]. 北京：高等教育出版社，2008. [7] 張士勇.擺線針輪行星傳動銷軸式輸出機構分析研究[D].重慶：重慶大學，2010. [8] 李立行.RV減速器的傳動效率分析[D].大連：大連鐵道學院，1999. [9] 鄭州工學院.擺線針輪行星傳動[M].北京：科學出版社，1979. [10] 何衛(wèi)東.機器人用高精度RV傳動的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，1999. [11] 李立行，何衛(wèi)東，王秀琦. 機器人用RV傳動的研究[J].大連鐵道學院報，1999. [12] 劉蓬勃. 新型擺線針輪行星傳動研究[D]. 湖南：國防科技大學，2006. [13] 馮澄宙.漸開線少齒差行星傳動[M].北京：人民教育出版社，1981. [14] 劉繼巖，崔正昀，孫濤. RV減速器傳動精度的研究綜述，天津職業(yè)技術師范學院學報，1998. [15] 董向陽，鄧健一，陳建一. RV傳動機構的受力分析[D]. 上海：上海交通大學，1996.