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RV-320E機(jī)器人重型關(guān)節(jié)行星減速器傳動(dòng)裝置研發(fā)
中文摘要
本論文闡述了調(diào)研機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)傳動(dòng)技術(shù)的過程，并深入研究了 RV 傳動(dòng)的原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，仔細(xì)鉆研RV傳動(dòng)的設(shè)計(jì)約束，掌握了RV減速器的設(shè)計(jì)方法，完成了RV-320E 的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)(三維和二維)和施工圖設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了RV-320E系列減速器的設(shè)計(jì)過程，給出了合理的方案設(shè)計(jì)、 標(biāo)注齊全的施工圖設(shè)計(jì)、規(guī)范、合理的生產(chǎn)工藝；并對(duì)RV-320E系列減速器產(chǎn)品參數(shù)反求設(shè)計(jì)，解析了RV傳動(dòng)幾何回差的影響因素，分析計(jì)算了RV-320E系列六個(gè)產(chǎn)品的機(jī)械效率，深入研究RV傳動(dòng)擺線輪齒廓標(biāo)準(zhǔn)方程、修形方法、修形曲線方程。
關(guān)鍵詞 RV-320E減速器 方案設(shè)計(jì) 圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 齒廓修形
Title RV-320E Heavy robot joint
development planetary gear transmission
Abstract
This paper describes the research robot rotating joint drive technology process and in-depth study of the principles of RV transmission, structural features, etc., carefully studying RV drive design constraints, mastered the RV reducer design, complete RV-320E sports design, the overall structure of the program design (3D and 2D) and construction design, detailing the RV-320E series reducer design process, gives a reasonable design, marked complete construction design, specification, reasonable production technology; and RV-320E series reducer product parameters reverse design, analytic geometry factors affecting RV transmission backlash, analysis and calculation of the mechanical efficiency of the RV-320E series of six products, in-depth study of RV transmission cycloidal profile standard equation, modification methods, repair curve equation.
Keywords RV-320E reducer Design Design drawings Tooth profile modification
外文摘要
目錄
前言 1
第一章 RV減速器總體介紹 2
1.1 RV 行星擺線傳動(dòng)的原理 2
1.2 RV行星擺線傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 3
1.3 RV行星擺線傳動(dòng)特點(diǎn) 3
1.3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3
1.3.2 性能特點(diǎn) 3
第二章 RV減速器設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析 5
2.1 嚴(yán)格控制擺線輪的加工誤差 5
2.2 保證組件的精度要求有很高的關(guān)聯(lián)度 5
2.3 曲柄組件應(yīng)滿足安裝條件 6
2.4支撐軸承有較高的預(yù)緊要求 6
2.5相關(guān)組件的安裝的配合要求應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn) 6
第三章 RV-320E總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1核心零部件介紹 7
3.2分析RV-320E設(shè)計(jì)要求 8
3.3設(shè)計(jì)RV-320E核心零部件 9
第四章RV減速器中擺線輪齒形設(shè)計(jì) 17
4.1擺線輪修形的原因及其必要性 17
4.2擺線輪廓修形方法 17
4.2.1移距修形法 17
4.2.2等距修形法 17
4.2.3轉(zhuǎn)角修形法 17
4.2.4擺線輪齒廓修形曲線方程式 18
4.3 RV-320E擺線輪廓修形設(shè)計(jì) 18
第五章 RV減速器的傳動(dòng)傳動(dòng)的幾何回差 20
5.1幾何回差概念 20
5.2 RV減速器的幾何回差分析 20
5.2.1第一級(jí)漸開線直齒輪傳動(dòng)的回差分析 20
5.2.2擺線針輪傳動(dòng)部分的回差分析 22
5.2.3曲柄軸承間隙 對(duì)回差的影響 24
5.2.4 RV減速器的傳動(dòng)總回差 24
5.3 RV-320E-129減速器幾何回差計(jì)算 25
第六章 RV減速器的傳動(dòng)效率計(jì)算 28
6.1.計(jì)算假設(shè) 28
6.2公式建立 28
6.3RV-320E減速器傳動(dòng)效率計(jì)算 29
第七章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 31
參考文獻(xiàn) 32
致謝 33
前言
RV傳動(dòng)與諧波傳動(dòng)相比較，其突出優(yōu)點(diǎn)為保證運(yùn)動(dòng)精度壽命高，扭轉(zhuǎn)剛度大、彈性回差小，在很多高精度機(jī)器人中使用廣泛。因?yàn)镽V減速器具有其它減速器不可替代的優(yōu)勢(shì)，是機(jī)器人行業(yè)中減速器的主流。日本帝人公司早已實(shí)現(xiàn)了RV減速器的規(guī)?；a(chǎn)，歐美等國(guó)家在RV減速器的技術(shù)研究方面也已較為深入。然而，到目前為止，國(guó)內(nèi)關(guān)于RV減速器的研究還不夠透徹，存在許多問題需要解決。國(guó)內(nèi)的RV減速器目前依然依賴于進(jìn)口。
南京康尼機(jī)電新技術(shù)有限公司把握市場(chǎng)需求，擬開展機(jī)器人關(guān)鍵核心部件 —RV傳動(dòng)裝置的研制和生產(chǎn)。公司和南京工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院有著長(zhǎng)期產(chǎn)學(xué)研合作的優(yōu)良傳統(tǒng)，在此契機(jī)下再度合作。在機(jī)械工程學(xué)院課題組成員的辛苦努力以及公司密切配合下，已成功完成了RV-20E型號(hào)減速器的研制工作，并取得了突出的成績(jī)。學(xué)院秉著“學(xué)以致用”的辦學(xué)宗旨，為充分發(fā)揮學(xué)生的應(yīng)用能力，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)用能力訓(xùn)練，將RV減速器E系列的設(shè)計(jì)任務(wù)落實(shí)到學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題中。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題為RV減速器E系列中的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)。本畢業(yè)生即將離開學(xué)校，走向工作崗位，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)充分了解產(chǎn)品研發(fā)過程的絕佳機(jī)會(huì)，不僅可以鍛煉自己對(duì)產(chǎn)品的整體把控能力、產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)能力，更是對(duì)自己四年大學(xué)生活的一個(gè)測(cè)試、一次總結(jié)。
畢設(shè)小組首先通過討論決定，從原理出發(fā)，充分了解了RV傳動(dòng)原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并進(jìn)行了方案的設(shè)計(jì)與論證。隨后，多次前往南京康尼機(jī)電新技術(shù)有限公司參觀RV產(chǎn)品、實(shí)地請(qǐng)教經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師們，最終圓滿的完成了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)任務(wù)。
第一章 RV減速器總體介紹
1.1 RV 行星擺線傳動(dòng)的原理
RV減速機(jī)是日本帝人公司在雙曲柄少齒差行星減速機(jī)（大功率擺線針輪傳動(dòng)）的基礎(chǔ)上，開發(fā)的一種用于機(jī)器人的新型擺線減速傳動(dòng)裝置，從機(jī)構(gòu)學(xué)角度看，屬于曲柄式封閉差動(dòng)輪系，又稱作RV傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其是由一級(jí)漸開線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)和一級(jí)雙（或三）曲柄偏擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)兩部分組合而成的二級(jí)減速傳動(dòng)。漸開線行星輪Zx 與曲軸 H剛性聯(lián)接為一個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件（稱為行星曲柄，下同）作為第二級(jí)擺線針輪傳動(dòng)部分的輸入，如圖1所示。
圖 1.1 RV 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖
太陽輪將電機(jī)輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給2個(gè)（或3個(gè)）均布的行星輪Z并按齒數(shù)比進(jìn)行減速，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)減速傳動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)臂固定（作機(jī)架）時(shí)，2個(gè)（或3個(gè)）行星曲軸作定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)擺線輪（也稱RV齒輪）在平行四邊形機(jī)構(gòu)和 的導(dǎo)引下，繞曲軸H的旋轉(zhuǎn)中心，沿半徑為e的圓周平動(dòng)。同時(shí)在擺線輪和針輪的嚙合作用下，針輪沿與曲軸 H的相反方向做慢速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速傳動(dòng)。當(dāng)針輪固定時(shí)，2 個(gè)行星曲軸繞針輪 的中心（與太陽輪中心相同）一邊公轉(zhuǎn)一邊自轉(zhuǎn)，并將公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過轉(zhuǎn)臂 輸出，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速傳動(dòng)。
1.2 RV行星擺線傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比
第一級(jí)行星傳動(dòng)轉(zhuǎn)化輪系的速比值：
第二級(jí)擺線傳動(dòng)轉(zhuǎn)化輪系的速比值：
以針輪固定（作機(jī)架）、太陽輪 作輸入構(gòu)件、轉(zhuǎn)臂 做輸出構(gòu)件的情況
作為RV減速機(jī)的典型使用情況，其速比值：
當(dāng)擺線傳動(dòng)為一齒差（即）時(shí)，RV 傳動(dòng)的速比值為：
減速比為速比值的倒數(shù)：i =1/ R 。輸出轉(zhuǎn)速=輸入轉(zhuǎn)速× i 。
1.3 RV行星擺線傳動(dòng)特點(diǎn)
1.3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
擺線針輪行星傳動(dòng)置于低速級(jí)，其輸入轉(zhuǎn)速低，傳動(dòng)更加平穩(wěn)；輸出轉(zhuǎn)臂W組件采用兩端支承的盡可能大的剛性盤組合式框架結(jié)構(gòu)，剛度大、抗沖擊性能能力有很大提高。其次轉(zhuǎn)臂W組件通過向心推力軸承安裝于針輪殼體內(nèi)，支撐剛度大、承載能力強(qiáng)；另外，擺線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)置于轉(zhuǎn)臂的支承主軸承跨距之內(nèi)，軸向尺寸小。除此之外，與傳統(tǒng)擺線針輪傳動(dòng)不同，RV傳動(dòng)采用2個(gè)（或3個(gè)）曲柄軸H組件，實(shí)現(xiàn)功率分流傳動(dòng)，曲柄H軸的軸承個(gè)數(shù)增多且內(nèi)外環(huán)相對(duì)轉(zhuǎn)速下降，軸承壽命大大提高。
1.3.2 性能特點(diǎn)
RV傳動(dòng)的主要性能特點(diǎn)可以概括為“三大”、“兩高”、“一小”。
1. 傳動(dòng)比范圍大、可實(shí)現(xiàn)的減速級(jí)數(shù)多：?jiǎn)渭?jí)擺線傳動(dòng)的可以做到十幾到幾十甚至于過百，加上一級(jí)減速，即使擺線齒輪數(shù)不變，只改變漸開線齒數(shù)和的齒數(shù)，就可以得到很多的速比。RV減速機(jī)的速比值可達(dá)到R=31~171
2. 承載能力大、瞬時(shí)過載和耐沖擊能力強(qiáng)：框架式輸出轉(zhuǎn)臂W的結(jié)構(gòu)，使得RV減速機(jī)的承載能力以及瞬時(shí)過載和耐沖擊能力，較之傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擺線傳動(dòng)有較大提高。簡(jiǎn)單舉例，如RV-20E，允許力矩可達(dá)90kgf·m瞬時(shí)最大允許力
矩可達(dá)180kgf·m；輸入功率可達(dá)0.92kw（輸出轉(zhuǎn)速為60rmp時(shí)）。
a．傳統(tǒng)單曲柄擺線針輪傳動(dòng)的功率流
b．RV傳動(dòng)的功率分流
功率分流情況對(duì)比
3. 剛度大：RV減速機(jī)主軸承使用向心推力軸承支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力矩剛性和剛度系數(shù)較大。如RV-20E，力矩剛性（代表值）可達(dá)38kgf·m/arc.min；彈簧常數(shù)（代表值）可達(dá)38kgf·/arc.min。
4. 傳動(dòng)效率高：RV傳動(dòng)的效率可達(dá)=85%~92%。由文獻(xiàn)知道傳動(dòng)比R=80、輸出扭矩N=600N·m的RV減速機(jī)，效率測(cè)試值為=88.4%。
5. 運(yùn)動(dòng)精度高：RV減速器傳動(dòng)可以獲得和好的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和較低噪聲。
6．回差?。篟V傳動(dòng)的回差較小。
第二章 RV減速器設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析
2.1 嚴(yán)格控制擺線輪的加工誤差
擺線輪的加工誤差是RV傳動(dòng)的最敏感的誤差源之一，加工擺線輪需要專用設(shè)備，擺線輪的廓形誤差對(duì)RV減速機(jī)來說，是最敏感的誤差源之一，加工精度要求嚴(yán)格控制，如果RV減速器不能大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品成本相當(dāng)高。
2.2 保證組件的精度要求有很高的關(guān)聯(lián)度
擺線輪、轉(zhuǎn)臂W和曲柄H的精度要求關(guān)聯(lián)度高，由圖2.1分析可知，平行四邊形ABCD和的兩條長(zhǎng)邊分別是擺線輪和轉(zhuǎn)臂W上倆個(gè)曲柄H的中心距尺寸，兩條短邊分別屬于兩個(gè)曲柄H上的偏心距尺寸，兩條長(zhǎng)邊和兩條短邊的“尺寸等同性”要求很高。否則，就“單路”RV傳動(dòng)來講，不能保證擺線輪相對(duì)于轉(zhuǎn)臂W作平動(dòng)。
圖 2.1 相關(guān)分析
進(jìn)一步地，即便平行四邊形機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)短邊的“尺寸等同性做的很好”，當(dāng)“半中心距”相對(duì)于其幾何中心的“對(duì)稱性”不好，或者是倆組曲柄軸H 組件的“相位不同步”即存在“相角誤差”的話，倆組平行四邊形機(jī)構(gòu)ABCD和引導(dǎo)的倆個(gè)擺線針輪成180°相差相對(duì)于轉(zhuǎn)臂W作“平動(dòng)”的需求得不到保證。
“尺寸等同性誤差”和曲柄軸“相角誤差”二者共同作用，可能會(huì)導(dǎo)致RV傳動(dòng)部分就“轉(zhuǎn)鼓不起來”或是“裝起來就動(dòng)不起來了”的情況。即便是裝配后能夠“動(dòng)起來”，也會(huì)引起較大的附加載荷，從而影響RV傳動(dòng)的承載能力以及使用壽命。
2.3 曲柄組件應(yīng)滿足安裝條件
曲柄H組件必須滿足“安裝條件”和“同相位角條件”， 行星輪和曲柄H通過花鍵聯(lián)接成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。其既是第一級(jí)漸開線傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件，同時(shí)又是第二級(jí)擺線傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件。那么，它就必須同時(shí)滿足第一級(jí)行星傳動(dòng)所要求的安裝條件，和第二級(jí)擺線傳動(dòng)平行四邊形機(jī)構(gòu)的同相位角條件。
2.4支撐軸承有較高的預(yù)緊要求
支撐軸承沒有消隙措施和預(yù)緊措施，曲柄H組件通過兩個(gè)圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)臂W組件內(nèi)，其上設(shè)置兩個(gè)調(diào)整墊片，第一個(gè)作用是用于調(diào)整兩個(gè)圓錐滾子軸承的軸向預(yù)緊，第二個(gè)作用是調(diào)整曲柄軸承與擺線輪的軸向位置。轉(zhuǎn)臂W組件通過兩個(gè)向心推力軸承支撐在針輪的殼體內(nèi)，該支撐軸承應(yīng)該有預(yù)緊要求，預(yù)緊量通過“修磨轉(zhuǎn)臂W組件接合面”來保證。
2.5相關(guān)組件的安裝的配合要求應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)
曲柄H組件支撐軸承與W組件支撐軸承安裝要求，RV裝配時(shí)，應(yīng)首先保證轉(zhuǎn)臂W組件在針輪的殼體內(nèi)正確安裝，即首先通過“修磨轉(zhuǎn)臂W組件接合面”來保證轉(zhuǎn)臂W組件支撐軸承的預(yù)緊量；其次，通過“修磨”兩個(gè)調(diào)整墊片來保證曲柄H組件與轉(zhuǎn)臂W組件的相對(duì)位置，以及支撐曲柄H組件的兩個(gè)圓錐滾子軸承的預(yù)緊量。應(yīng)保證倆個(gè)調(diào)整墊片的“厚度之和”是用于調(diào)整倆個(gè)圓錐滾子軸承的預(yù)緊量的，單個(gè)墊片的厚度尺寸用于調(diào)整曲柄H與擺線輪相對(duì)位置。
第三章 RV-320E總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1核心零部件介紹
圖 3.1 RV裝配總圖
RV減速器主要由漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)和擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成。其中漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)部分主要由齒輪軸、正齒輪（行星輪）組成；擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)主要由曲柄軸、轉(zhuǎn)臂軸承、擺線輪、針輪、支撐軸及支撐法蘭等零部件組成。其中，核心零部件的作用如下：
(l）輸入齒輪軸：齒輪軸用來傳遞輸入功率和運(yùn)動(dòng)，是RV減速器的一級(jí)減速部分，且與漸開線正齒輪互相嚙合。
(2）正齒輪（行星輪）：正齒輪與轉(zhuǎn)臂（曲柄軸）固聯(lián)，三個(gè)正齒輪均勻地分布在一個(gè)圓周上，起功率分流的作用，即將輸入功率分成三路傳遞給曲柄軸，并通過曲柄軸傳遞給RV擺線行星機(jī)構(gòu)。
(3）轉(zhuǎn)臂（曲柄軸）H：曲柄軸是RV齒輪的的旋轉(zhuǎn)軸。它的一端與正齒輪相聯(lián)接，另一端與支撐圓盤相聯(lián)接，它可以帶動(dòng)RV齒輪產(chǎn)生公轉(zhuǎn)，而且又支撐RV齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。
（4）擺線輪（RV 齒輪）：為了實(shí)現(xiàn)徑向力的平衡在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，一般應(yīng)采用兩個(gè)完全相同的RV 齒輪，分別安裝在曲柄軸上，且兩RV齒輪的偏心位置相互成 180°。
（5）外殼：針輪殼體由與機(jī)架固連在一起的針輪組成，在針輪上安裝有40個(gè)針齒，通過針齒與RV齒輪嚙合。
（6）剛性盤（支撐法蘭）與輸出盤（支撐軸）：支撐軸是 RV 型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與外界從動(dòng)工作機(jī)相聯(lián)接的構(gòu)件，支撐軸與支撐法蘭相互聯(lián)接成為一個(gè)整體，而輸出運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。在剛性盤上均勻分布兩個(gè)曲柄的軸承孔，而曲柄的輸出端借助于軸承安裝在這支撐法蘭上。各個(gè)零件的安裝位置如圖3.1所示。
因此，設(shè)計(jì)RV其中主要的任務(wù)就是完成上述各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)，并給出規(guī)范可行的工藝要求。
3.2分析RV-320E設(shè)計(jì)要求
根據(jù)任務(wù)書中RV-320E安裝尺寸可以獲得RV-320E的外形尺寸，其中外殼的重要尺寸基本確定，支撐軸及法蘭的外形尺寸大部分確定，需要確定的尺寸有RV齒輪的厚度，漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)的中心距，中心距可根據(jù)任務(wù)書中的七個(gè)系列，以及已知的外形尺寸進(jìn)行反求計(jì)算。
首先，確定漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)主要參數(shù)：根據(jù)任務(wù)書中給出的RV-320E 的技術(shù)參數(shù)要求如圖3.2所示。
圖 3.2 RV-320E 的技術(shù)參數(shù)要求
又RV-320E系列中RV輪齒數(shù)為39，而銷針數(shù)為四十，所以該擺線傳動(dòng)為一齒差
傳動(dòng)（即），所以，RV-320E 傳動(dòng)的速比值為：
由任務(wù)書中PDF格式估測(cè)可得RV-320E漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)的中心距大致為63cm，由以上可繪制出RV-320E系列的齒輪參數(shù)表，如圖3.3所示：
圖 3.3RV-320E系列的齒輪參數(shù)表
由表可知，RV-320E系列輸入齒輪與行星輪的齒數(shù)和為84，齒輪模數(shù)為1.5，中心距為63cm。漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)基本確定。
其次，確定各個(gè)零件的軸向尺寸，由已知的RV-20E的軸向尺寸已經(jīng)已知任務(wù)書中PDF文檔測(cè)量可確定正齒輪的厚度為11cm、RV齒輪的厚度為18cm、曲柄軸的軸向總長(zhǎng)為104cm、支撐法蘭軸向長(zhǎng)度為35cm、支撐軸的軸向尺寸為90cm。
到此,RV-320E的裝配圖總體尺寸大部分確定。
3.3設(shè)計(jì)RV-320E核心零部件
1.外殼：RV-320E外殼由針輪和機(jī)架固連在一起而成為針輪殼體，在針輪上安裝有40個(gè)針齒，針輪殼內(nèi)有四十個(gè)針輪槽。根據(jù)任務(wù)書中安裝尺寸可獲得外殼的大部分外形數(shù)據(jù)。其中關(guān)鍵的尺寸RV傳動(dòng)的針輪針齒中心圓直徑?jīng)Q定了RV傳動(dòng)的精度，屬于RV減速器的核心，帝人公司已經(jīng)將針輪針齒中心圓直徑以及外圍輪廓尺寸標(biāo)準(zhǔn)化。由RV-320E安裝尺寸反推其針輪針齒中心圓直徑，并對(duì)比已知的RV-250A減速器發(fā)現(xiàn)，估測(cè)的針輪針齒中心圓直徑（228毫米）與RV-250A減速器的針輪針齒中心圓直徑（229毫米）僅僅相差1毫米，因此決定采用RV-250A減速器的針輪針齒中心圓直徑作為RV-320E減速器的針輪針齒中心圓直徑，即為229毫米。
確定了針輪針齒中心圓直徑，及安裝尺寸中已知的尺寸，目前外殼剩下的未知尺寸如圖所示。其中，尺寸D1和尺寸D2為主軸承的外徑，因?yàn)镽V體積較小，所以主軸承采用薄壁軸承，根據(jù)安裝說明書可知薄壁軸承的外徑為250毫米，所以尺寸D1與D2均為250毫米。尺寸D3為外殼與軸之間的密封圈尺寸，查閱密封圈規(guī)格可確定D3為274毫米。因?yàn)镽V減速器的特殊性，滾針上面沒有齒套，針齒在針輪上固定為“全長(zhǎng)度”支撐，因此，L1的尺寸應(yīng)該與兩個(gè)主軸承間的尺寸配合，保證銷針和RV齒輪的軸向固定，綜合考慮后，可確定其尺寸為29毫米。綜上可知，外殼的所有尺寸都已確定。幾何精度直徑偏差執(zhí)行GB/T 1800.4-99，形位公差執(zhí)行GB/T 1184-96。針齒銷孔直徑偏差精度等級(jí)H6，針齒銷孔圓度、圓柱度精度等級(jí)6級(jí)，銷孔中心園對(duì)軸承孔軸線的徑向圓跳動(dòng)精度等級(jí)6級(jí)。
圖 3.4外殼設(shè)計(jì)尺寸
2. 轉(zhuǎn)臂（曲柄軸）H：曲柄軸是擺線輪的旋轉(zhuǎn)軸。它可以帶動(dòng)擺線輪產(chǎn)生公轉(zhuǎn)，而且又支撐擺線輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。它的一端與正齒輪相聯(lián)接，中間穿過倆個(gè)RV齒輪，兩端分別與支撐法蘭和支撐軸相聯(lián)接。所以確定了曲柄軸的尺寸，可以對(duì)快速確定其他零部件的尺寸有很大的幫助。
前面介紹外殼設(shè)計(jì)的時(shí)候提到針輪針齒中心圓直徑參考RV-250A的設(shè)計(jì)計(jì)算，因此，此后的曲柄軸的偏心距同樣參考RV-250A的設(shè)計(jì)，取e=2.2.mm；分析圖中的各個(gè)尺寸可知L3等于L4，都與RV輪的厚度相關(guān)，并且在RV齒輪和曲柄軸之間是通過無內(nèi)外圈的滾針軸承配合鏈接，查閱無內(nèi)外圈滾針軸承規(guī)格表與測(cè)繪任務(wù)書中所得尺寸綜合分析后，取曲柄軸的軸向尺寸L3=L4=18mm、徑向尺寸D3=D4=50mm。尺寸D2與尺寸D5為曲柄軸在RV輪中配合的圓錐滾子軸承的內(nèi)徑，由任務(wù)書中測(cè)繪結(jié)果可知徑向的尺寸大致為30毫米左右，查閱圓錐滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)系列，確定取曲柄軸兩端的圓錐滾子軸承為GB/Y 297-1944中的32006，內(nèi)徑d=30mm，外徑D=55mm，長(zhǎng)度T=17mm=由以上尺寸可以確定D2=D5=30mm。尺寸D5參照?qǐng)A錐滾子軸承的長(zhǎng)度17mm以及內(nèi)嵌的附著體支撐軸與支撐法蘭的長(zhǎng)度定為22mm。到此曲柄軸出去漸開線花鍵部分，其他的關(guān)鍵尺寸都已確定。
漸開線花鍵參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3478.1-2008，30°圓齒根，取齒數(shù)為18，模數(shù)為1.5，大徑基本尺寸為28.5mm。尺寸L1為與曲柄軸配合的正齒輪的厚度，由之前的總圖總體設(shè)計(jì)可知L1=11mm。尺寸D1為正齒輪兩端軸用擋圈的溝槽深度，軸用彈性擋圈選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)系列，根據(jù)GB/T 894.1-1986確定溝d=26.6mm，D1=d=26.6mm。長(zhǎng)度L根據(jù)上述已經(jīng)確定的尺寸，并留出退刀槽的長(zhǎng)度，確定長(zhǎng)度L=104mm。幾何精度直徑偏差執(zhí)行GB/T 1800.4-99，形位公差執(zhí)行GB/T 1184-96。兩曲柄外圓的直徑偏差精度等級(jí)為Js5，支撐軸頸外圓面的直徑偏差精度等級(jí)k5，外圓面圓柱度精度等級(jí)6級(jí)。
圖 3.5曲柄軸設(shè)計(jì)尺寸
3.支撐法蘭：在剛性盤（支撐法蘭）上均勻分布三個(gè)轉(zhuǎn)臂的軸承孔，而曲柄軸的輸出端借助于軸承安裝在這個(gè)支持法蘭上。另外，法蘭與支撐軸通過內(nèi)六角圓柱螺釘鏈接在一起，支撐整個(gè)RV減速器。根據(jù)安裝說明書上獲得的尺寸，可以確定支撐法蘭的沉孔的位置和大小，以及銷孔的位置和尺寸。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要需要確定的是支撐法蘭中心孔的大小D1，支撐法蘭邊沿厚度L1，與曲柄軸鏈接的孔大小D3，孔用擋圈溝槽大小D2，以及與支撐軸連接的凸臺(tái)的基本形狀。
由前面的總圖總體設(shè)計(jì)可知，支撐法蘭的厚度為35mm，因?yàn)榕c支撐軸連接面對(duì)粗糙度有很高的要求，為了減少加工難度，應(yīng)盡量減少與支撐軸的接觸面積，在這里采取凸臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，凸臺(tái)的大小與支撐軸的連接面形狀相同，這里就不在做介紹，在下面支撐軸介紹中可查閱到。尺寸L1是主軸承的軸向固定尺寸，在支撐法蘭與外殼配合后，軸承的軸向一側(cè)定位完全依靠于L1方向的尺寸，綜合分析后，獲得L1尺寸為16mm。中心孔尺寸D1，根據(jù)安裝說明中給出的輸入齒輪的直徑d=46mm，因此推斷中心孔尺寸應(yīng)該大于46mm，另外，根據(jù)PDF測(cè)繪結(jié)果，確定中心直徑為52mm。曲柄軸裝配孔尺寸D3，根據(jù)前面確定的曲柄軸尺寸，及其選取的標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承GB/Y 297-1944中的32006，內(nèi)徑d=30mm，外徑D=55mm，可知 ，D2=55mm。確定了尺寸D2后查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)孔用擋圈，根據(jù)GB/T 893.1-1986選取孔用擋圈，確定孔內(nèi)溝槽的基本尺寸為58mm，所以確定D3=58mm。材料選用20CrMnTi或20CrMo，熱處理后硬度60-63HRC。
圖 3.6支撐法蘭設(shè)計(jì)尺寸
幾何精度直徑偏差執(zhí)行GB/T 1800.4-99，形位公差執(zhí)行GB/T 1184-96。兩個(gè)曲柄軸承線平行度、對(duì)端面的垂直度、對(duì)回轉(zhuǎn)中心對(duì)稱度精度等級(jí)6級(jí)；曲柄支撐軸承孔圓度、圓柱度精度等級(jí)5級(jí)。
4.支撐軸：輸出盤（支撐軸）：支撐軸是RV型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與其他裝置聯(lián)接的構(gòu)件，支撐軸與支撐法蘭相互聯(lián)接成為一個(gè)整體，而輸出運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)RV-320E中，外殼作為RV減速器的輸出部分。在支撐軸上均勻分布三個(gè)曲柄軸的軸承孔，而轉(zhuǎn)臂的輸出端借助于軸承安裝在此支撐軸上。另外支撐軸與支撐法蘭配合定位兩個(gè)主軸承，并且由于RV齒輪，銷針的軸向定位均依靠支撐法蘭與支撐的作用，所對(duì)支撐法蘭與支撐軸裝配的尺寸要求比較高，因此在，本次設(shè)計(jì)的圖紙中將支撐軸與支撐法蘭的零件圖配合給出技術(shù)要求，以達(dá)到設(shè)定的要求。支撐軸出去裝配說明書中已知的尺寸外，這里只需要確定下圖中給出的關(guān)鍵尺寸即可。中心孔D1尺寸，參考支撐法蘭給出的孔徑52mm，這里也同樣去D1=52mm。曲柄軸與支撐軸的配合孔，根據(jù)支撐軸查閱的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承GB/Y 297-1944中的32006，內(nèi)徑d=30mm，外徑D=55mm，可知 ，D2=55mm。根據(jù)GB/T 893.1-1986選取孔用擋圈，確定孔內(nèi)溝槽的基本尺寸為58mm。
圖 3.7支撐軸設(shè)計(jì)尺寸
尺寸L1與尺寸L2為主軸承的軸向固定處，已經(jīng)確定主軸承的寬度為22mm，并根據(jù)支撐軸與外殼配合綜合考慮后確定L1=24mm、L2=25mm，中間空出的1mm為與軸承配合時(shí)空隙。尺寸L3根據(jù)曲柄軸已經(jīng)確定的尺寸，定位圓錐滾子軸承的位置，從而給出L3=46mm。尺寸L4應(yīng)保證與支撐法蘭配合后滿足安裝說明書中的要求，從而可以確定L4=90mm。材料選用20CrMnTi或20CrMo，熱處理后硬度60-63HRC。
5.正齒輪：正齒輪（行星輪）：與轉(zhuǎn)臂（曲柄軸）固聯(lián)，三個(gè)行星輪均勻地分布在一個(gè)圓周上，起到功率分流的作用，即將輸入功率分成三路傳遞給擺線針輪行星機(jī)構(gòu)。其在設(shè)計(jì)過程中不僅要考慮到齒輪嚙合的主要參數(shù)要求，同時(shí)，還應(yīng)該考慮到三個(gè)正齒輪分布應(yīng)滿足同心和鄰接條件，另外，還要保證其安裝條件。即：必須保證三個(gè)裝有行星輪的曲柄是“平行”的，在工藝上，應(yīng)考慮使用“專用心軸”精加工外齒輪的齒面。
對(duì)于正齒輪其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，主要的難點(diǎn)在于正齒輪除了與輸入齒輪嚙合外，還與曲柄軸通過漸開線花鍵嚙合，并且漸開線花鍵的齒形與齒輪的齒形應(yīng)滿足如圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不然，將使得三個(gè)行星輪與中心配合時(shí)，出現(xiàn)相角偏差較大的情況，使得功率分流不均勻。本次畢設(shè)提供的正齒輪外齒齒數(shù)為64，模數(shù)為1.5，分度圓直徑為96mm，與曲柄軸嚙合的內(nèi)齒齒數(shù)為18，模數(shù)為1.5，分度圓直徑為28.5mm。另外在正齒輪上打了倆個(gè)M6的螺紋孔，方便在去正齒輪時(shí)使用。材料選用中碳合金鋼40Cr或滲碳鋼20CrNiMo；熱處理方法調(diào)制+滲碳淬火或碳氮共滲。
圖 3.8正齒輪設(shè)計(jì)尺寸
6.RV齒輪（擺線輪）：為了實(shí)現(xiàn)徑向力的平衡在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，采用兩個(gè)完全相差一個(gè)相位角的RV齒輪，分別安裝在曲柄軸上，且兩個(gè)RV齒輪成180°偏心安裝，不過本畢業(yè)設(shè)計(jì)中由于有三個(gè)曲柄軸存在，而且RV齒輪在安裝過程中兩個(gè)齒輪的齒頂與齒底應(yīng)該相互錯(cuò)開，所以設(shè)計(jì)過程中應(yīng)設(shè)計(jì)兩個(gè)參數(shù)完全相同，但是相位角相差一個(gè)4.62度的兩個(gè)RV輪。由于其他尺寸結(jié)構(gòu)均相同，只是相位角不同，這里只介紹其中一個(gè)RV輪的設(shè)計(jì)。
RV輪的擺線設(shè)計(jì)部分為RV設(shè)計(jì)中的核心部分，其擺線修形較為復(fù)雜，畢設(shè)中單獨(dú)列出章節(jié)詳細(xì)介紹，這里直接使用其優(yōu)化后的擺線方程。經(jīng)過優(yōu)化后的擺線輪廓方程為:
=-(114.47-4.974/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*sin(0.02564*t)+
(2.2044-3.8238/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*sin(1.02564*t)
=(114.47-4.974/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*cos(0.02564*t)-
(2.2044-3.8238/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*cos(1.02564*t)
利用電子圖版軟件（CAXA）獲得RV齒輪的輪廓曲線如圖3.9所示，從而得出擺線輪分度圓直徑D3為218.99mm。下面主要介紹RV齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定了擺線輪的輪廓之后，RV齒輪上面只剩了三個(gè)與曲柄鏈接的孔、中心孔以及支撐軸穿過的孔。當(dāng)然，與曲柄軸相配合的孔尺寸D2依據(jù)無內(nèi)外圈滾針軸承的外徑想配合，可以確定D2=58mm。中心孔尺寸D1參考前面的中心孔尺寸52mm，不過由于擺線在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)存在一個(gè)擺線區(qū)域，這里考慮到干涉問題，最終確定擺線輪中心孔尺寸D1=52mm。厚度尺寸L1，由總圖設(shè)計(jì)可知定為18mm。另外，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，在RV齒輪相對(duì)配合表面切出凹面，也給加工帶來方面。
圖 3.9 RV-320E系列標(biāo)準(zhǔn)擺線齒廓
材料方面通常選用高碳鉻軸承，如GCr15或GCr15SiMn；熱處理硬度
為：60-63HRC；金相組織：隱晶馬氏體+結(jié)晶馬氏體+細(xì)小均勻滲碳體（馬氏體小于等于3級(jí)）。幾何精度等級(jí)參照J(rèn)B/T 10419-2005規(guī)定的5級(jí)精度，最低不能低于6級(jí)。
圖 3.10 RV齒輪設(shè)計(jì)尺寸
第四章RV減速器中擺線輪齒形設(shè)計(jì)
4.1擺線輪修形的原因及其必要性
因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)擺線輪齒廓曲線存在：不能補(bǔ)償制造誤差、不能存貯潤(rùn)滑劑以保證潤(rùn)滑、不便于安裝和拆卸等缺陷。實(shí)際使用的擺線輪齒廓應(yīng)與與針輪齒之間留有必要的嚙合間隙。因此，必須對(duì)擺線齒廓進(jìn)行必要的修形。
4.2擺線輪廓修形方法
由國(guó)內(nèi)外的資料與研究可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)RV減速器二級(jí)傳動(dòng)部分的加工原理，RV減速器的RV齒輪的齒廓修形方式有以下3種：
4.2.1移距修形法
采用移距修形法加工RV齒輪時(shí)，和加工標(biāo)準(zhǔn)齒形一樣，加工過程所用到的偏心距、磨輪（切齒刀具〕齒形半徑（相當(dāng)于針齒套外圓半徑）、傳動(dòng)比都基本相同。所不同的是將磨輪向輪坯中心移動(dòng)一個(gè)距離(稱負(fù)移距），使針齒中心圓半徑由標(biāo)準(zhǔn)的縮小為-。 因此，磨出的RV齒輪齒形比標(biāo)準(zhǔn)齒形要小，這樣，在嚙合時(shí)，嚙合間隙自然就產(chǎn)生在RV齒輪與標(biāo)準(zhǔn)針輪之間。與之的正移距，是當(dāng)磨輪遠(yuǎn)離工作臺(tái)中心像正方向方向移動(dòng)。
4.2.2等距修形法
等距修形法加工RV齒輪時(shí)，同加工標(biāo)準(zhǔn)齒形基本相同，加工機(jī)床工位的調(diào)整和程序的設(shè)定，基本保持不變，不同的是將磨輪圓弧半徑增大，由標(biāo)準(zhǔn)增大為-。雖然磨出的RV齒輪齒形短幅系數(shù)K1保持不變，但它與標(biāo)準(zhǔn)齒形是同一短幅外擺線等距值不相同的兩條等距曲線。與標(biāo)準(zhǔn)針輪嚙合時(shí)，這樣磨出的輪齒小于標(biāo)準(zhǔn)齒形輪齒，會(huì)產(chǎn)生嚙合間隙。
4.2.3轉(zhuǎn)角修形法
轉(zhuǎn)角修形法加工RV齒輪時(shí)，機(jī)床的參數(shù)設(shè)定、工位的調(diào)整和加工標(biāo)準(zhǔn)齒形保持一樣。需要改變的是在第一次磨出標(biāo)準(zhǔn)齒形以后，將分齒機(jī)構(gòu)與偏心機(jī)構(gòu)的聯(lián)系脫開，然后撥動(dòng)分齒機(jī)構(gòu)齒輪，使擺線輪坯繞其中心轉(zhuǎn)一微小角度，改變擺線輪在磨削時(shí)的初始位置，按原來方法進(jìn)行第二次磨削，這會(huì)使擺線輪的整個(gè)齒的厚度稍薄，齒槽稍有增大。
理論上說，將用轉(zhuǎn)角修形法加工出來的RV齒輪與標(biāo)準(zhǔn)針輪嚙合仍屬于共軛齒形嚙合，而且同時(shí)齒合的齒數(shù)比較多多、振動(dòng)比較小、傳動(dòng)平穩(wěn)，側(cè)隙均勻。但RV齒輪齒頂和齒根部分依然是無間隙接觸，因而，不能補(bǔ)償徑向尺寸鏈的制造誤差和滿足潤(rùn)滑要求，所以說轉(zhuǎn)角修形法應(yīng)該與其他加工方法配合使用。
4.2.4擺線輪齒廓修形曲線方程式
綜合分析以上三種齒形修形方法，除轉(zhuǎn)角修形法應(yīng)該與其他加工方法配合使用外，其他兩種修形方法既可單獨(dú)使用，也可與其他方法聯(lián)合使用。目前廣泛使用的修形方法，多以負(fù)等距與負(fù)移距組合修形為主。
將擺線輪標(biāo)準(zhǔn)齒形方式中的以+代替、以+代替、K1以代替、以（+）代替，并建立坐標(biāo)系，得到包含上述3種修形方法的擺線輪修形齒齒廓曲線方程式：
式中--有移距修形時(shí)齒形的短幅系數(shù)；其余符號(hào)含義及單位同前；中間計(jì)算值：。
4.3 RV-320E擺線輪廓修形設(shè)計(jì)
1.RV-320原始數(shù)據(jù)為：針輪分布圓直徑=114.5mm，針輪齒數(shù)=40，擺線輪齒數(shù)=39。曲柄軸偏心距a=2.2mm，針齒半徑=5mm。
2.推算等距修形量
根據(jù)RV-250A參考其等距修行量=-0.01mm<0;
3.推算徑向間隙
=a++--/2=0.004mm;
4.推算移距修形量
由=-推算；=-=-0.014mm
5.判斷和的正負(fù)號(hào)，推斷RV-320E系列減速機(jī)擺線輪的修形方法是：負(fù)移距和負(fù)等距組合修形。
6.計(jì)算有移距修形的短幅系數(shù)
有移距修形時(shí)齒形的短幅系數(shù)=0.8763
7.計(jì)算中間計(jì)算值
8.推算RV-320E系列組合修形的擺線輪齒廓曲線方程：
=-(114.47-4.974/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*sin(0.02564*t)+(2.2044-3.8238/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*sin(1.02564*t)
=(114.47-4.974/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*cos(0.02564*t)-(2.2044-3.8238/sqrt(1.59105-1.5376*cos(t)))*cos(1.02564*t)
9．RV-320E系列組合修形的擺線輪齒廓如圖：
圖 4.1 RV-320E系列標(biāo)準(zhǔn)擺線齒廓
第五章 RV減速器的傳動(dòng)傳動(dòng)的幾何回差
5.1幾何回差概念
與角度傳遞誤差的概念不同，回差是指輸入軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸在運(yùn)動(dòng)上滯后于輸入軸的現(xiàn)象。
根據(jù)回差產(chǎn)生的原因不同為三大類：
溫度回差：是指由于溫度變形所產(chǎn)生的回差；
彈性回差：是指?jìng)鲃?dòng)件在工作時(shí)，由于在負(fù)載的作用下存在彈性變形而產(chǎn)生的回差。
幾何回差：是指單純由于傳動(dòng)件幾何尺寸、形狀方面的原因所產(chǎn)生的回差。
由于RV傳動(dòng)是由一級(jí)漸開線齒輪行星傳動(dòng)和二級(jí)擺線針輪行星傳動(dòng)組成的封閉差動(dòng)輪， 因此，RV傳動(dòng)總的幾何回差是由漸開線行星傳動(dòng)引起的回差和擺線針輪行星傳動(dòng)部分引起的回差兩部分的合成。二級(jí)傳動(dòng)部分的回差是直接體現(xiàn)在輸出軸上，此部分的回差不容忽視。第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)對(duì)整機(jī)回差的影響還要考慮一個(gè)傳動(dòng)比的折減，即對(duì)整機(jī) 的影響要除以，因而其影響相對(duì)要小許多。
5.2 RV減速器的幾何回差分析
5.2.1第一級(jí)漸開線直齒輪傳動(dòng)的回差分析
RV傳動(dòng)第一級(jí)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)部分中，影響回差的主要因素有：
① .保證補(bǔ)償制造引起的誤差和潤(rùn)滑后的嚙合游隙；
② .公法線平均長(zhǎng)度偏差引起的齒輪間隙；
③ .中心距誤差引起的齒輪側(cè)隙；
④ .齒輪徑向綜合誤差引起的齒輪側(cè)隙。
此外，還有軸線平行度誤差，滾動(dòng)軸承偏心，齒輪與軸的配合間隙等也不同程 度影響回差，但它們的影響通常比較小。
1.公法線長(zhǎng)度平均偏差引起的齒輪側(cè)隙
1.1太陽輪
設(shè)、分別為太陽輪公法線平均長(zhǎng)度的上偏差和下偏差，則太陽輪公法線長(zhǎng)度平均偏差的均值為：;公法線長(zhǎng)度平均偏差引起的圓周側(cè)隙的均值為：；公法線長(zhǎng)度平均偏差引起圓周側(cè)隙均值的方差為：
式中-漸開線齒輪傳動(dòng)的壓力角，=20°。
1.2 行星齒輪
設(shè)、分別為行星輪公法線平均長(zhǎng)度的上偏差和下偏差，則行星輪公法線長(zhǎng)度平均偏差的均值為：;公法線長(zhǎng)度平均偏差引起的圓周側(cè)隙的均值為：；公法線長(zhǎng)度平均偏差引起圓周側(cè)隙均值的方差為：
2.中心距誤差引起的齒輪側(cè)隙
設(shè)中心距的公差設(shè)計(jì)為對(duì)稱公差，誤差符合正態(tài)分布，則中心距誤差引起的圓周齒隙的均值為：,方差為：。
式中：-為換算系數(shù)，
-為漸開線齒輪傳動(dòng)的齒合角(°)。
3. 齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差;引起的齒輪側(cè)隙
齒輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差的存在使得齒輪幾何中心偏離回轉(zhuǎn)中心，取當(dāng)量偏心 距誤差為/2，其徑向分量對(duì)回差的影響與中心距誤差的影響相類似，假定符合正態(tài)分布，則齒輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差引起齒輪的圓周側(cè)隙的均值為 。 太陽輪和行星輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差引起圓周側(cè)隙的方差分別為：
3.1 太陽輪
太陽輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差引起齒輪的圓周側(cè)隙的方差為：
3.2 星輪
太陽輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差引起齒輪的圓周側(cè)隙的方差為：
4.漸開線行星傳動(dòng)（部分）的回差綜合
漸開線行星齒輪傳動(dòng)幾何回差的均值為：
漸開線行星齒輪傳動(dòng)幾何回差的公差為：
式中：-漸開線齒輪傳動(dòng)側(cè)隙公差；
R-RV減速器的速比值；-太陽輪的分度圓半徑（mm）。
RV減速器由漸開線行星圓柱齒輪傳動(dòng)（部分）引起輸出軸的回差：
5.2.2擺線針輪傳動(dòng)部分的回差分析
理論上標(biāo)準(zhǔn)擺線輪與標(biāo)準(zhǔn)的針輪相嚙合時(shí)，同時(shí)達(dá)到嚙合的齒數(shù)約為針輪齒數(shù)的一半，且無嚙合間隙。實(shí)際應(yīng)用擺線針輪行星傳動(dòng)時(shí)，為補(bǔ)償制造誤差，便于裝 拆和保證潤(rùn)滑，擺線輪齒和針齒之間必須有一定的嚙合間隙。嚙合間隙的存在正是 幾何回差存在的內(nèi)因。嚙合間隙主要由擺線輪的修形、傳動(dòng)零件的制造誤差和裝配 間隙引起。因此，在RV減速器中，影響該部分回差的主要因素有：
①.為補(bǔ)償制造誤差和便于潤(rùn)滑所需的正常嚙合間隙，實(shí)際加工中，通常采用 對(duì)擺線輪齒形進(jìn)行移距和等距修形來保證。
②. 針齒中心圓半徑誤差引起的側(cè)隙。
③. 偏心距誤差引起的側(cè)隙。
④. 擺線輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差引起的側(cè)隙。
⑤. 針齒半徑誤差以及針齒銷、孔的配合間隙引起的側(cè)隙。
⑥. 針齒銷孔圓周位置度誤差和擺線輪的周節(jié)累積誤差引起的間隙。
⑦. 擺線輪的修形誤差造成的間隙。
⑧. 轉(zhuǎn)臂軸承間隙。
此外，偏心軸軸線與旋轉(zhuǎn)軸軸線的平行度誤差等也引起嚙合側(cè)隙的變化，因其 影響程度較小，故不涉及。
1.擺線輪修形對(duì)回差的影響
在實(shí)際的擺線針輪傳動(dòng)中，為了補(bǔ)償制造誤差，便于裝拆和保證良好的潤(rùn)滑， 擺線輪齒與針輪齒之間應(yīng)該留有間隙。因而，必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)擺線輪齒形修形。
由于擺線輪修形在產(chǎn)生合理嚙合間隙的同時(shí)，必會(huì)造成RV傳動(dòng)的回差，因此確 定合理的嚙合間隙和選擇合理的修形方法，對(duì)保證整機(jī)只產(chǎn)生盡可能小的回差具有 重要的意義。
若同時(shí)進(jìn)行等距修形與移距修形，則擺線輪修形所引起的側(cè)隙需擺線輪轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)角，考慮擺線輪正反方向各存在一轉(zhuǎn)角，所以，由等距修形與移距修形引起的回差為：
式中：a偏心距（mm）；k1-變幅系數(shù)；-等距修形誤差(mm)；
-移距修形量（mm）。
2．針齒中心圓半徑誤差引起的回差
針齒中心圓半徑誤差的存在必然產(chǎn)生擺線輪與針輪之間的嚙合間隙，從而引起回差，它對(duì)回差的影響和移距修形對(duì)回差的影響相同，因而針齒中心圓半徑誤差引起的回差為：
式中：針齒中心圓半徑誤差（mm）。
3．針齒半徑誤差引起的回差
針齒銷半徑誤差對(duì)回差的影響與等距修形類似，因而針齒銷半徑誤差對(duì)回差的 影響與等距修形類似，因而針齒半徑誤差引起的回差為：
式中： 針齒銷半徑誤差（mm）。
4．針齒與針齒孔的配合間隙對(duì)回差的影響
針齒與針齒銷孔的配合間隙對(duì)回差的影響與等距修形類似，因而引起的回差為：
式中：針齒銷與針齒銷孔的配合間隙（mm）。
5．?dāng)[線輪齒圈徑向跳動(dòng)誤差引起的回差
擺線輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差引起的最大回差：
式中：擺線輪的齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差（mm）。
6．針齒銷孔圓周位置度誤差引起的回差
由于加工誤差的存在，使針齒圈上安裝針齒銷的孔產(chǎn)生圓周位置度誤差，針齒 銷孔圓周位置度誤差引起的回差為：
式中：針齒銷孔圓周位置度誤差（mm）。
7．?dāng)[線輪周節(jié)累積誤差引起的回差
擺線輪周節(jié)累積誤差為時(shí)，消除該誤差產(chǎn)生的嚙合側(cè)隙所引起的擺線輪的轉(zhuǎn)角，即引起的回差為：
式中：-擺線輪周節(jié)累積誤差（mm）。
8．修形誤差和偏心距誤差引起的回差
擺線輪的齒形修形量是在設(shè)計(jì)時(shí)給出的，在實(shí)際加工中，由于機(jī)床調(diào)整和裝夾誤差，使實(shí)際的修形量偏離設(shè)計(jì)修形量，從而產(chǎn)生修形誤差影響側(cè)隙。對(duì)公式 按泰勒級(jí)數(shù)在處展開，并略去誤差的平方以上的項(xiàng)，得等距修形誤差、移距修形誤差和偏心距誤差引起的回差：
式中：-為偏心距誤差的權(quán)系數(shù);
-偏心距誤差（mm）；-等距修形誤差（mm）；
移距修形誤差（mm）；針齒中心圓半徑（mm）
9．?dāng)[線針輪傳動(dòng)（部分）的回差綜合
依據(jù)以上各因素對(duì)回差影響的數(shù)學(xué)模型，可得：
擺線針輪傳動(dòng)（部分）的回差均值為：，
擺線針輪傳動(dòng)（部分）的回差公差為：
式中：-第j項(xiàng)誤差因素引起的回差公差rad值（j=1～8）；
RV減速器擺線輪傳動(dòng)部分引起輸出軸的回差為:
5.2.3曲柄軸承間隙 對(duì)回差的影響
RV減速器的曲柄軸承存在一定的游隙，必然會(huì)對(duì)回差產(chǎn)生影響。
曲柄軸承游隙引起的回差均值為：
曲柄軸承游隙引起的回差的公差為：
式中：-曲柄軸承的游隙均值（mm）；-曲柄軸承的游隙公差（mm）。
RV減速器曲柄軸承游隙引起輸出軸的回差為：
5.2.4 RV減速器的傳動(dòng)總回差
RV減速器輸出軸上總幾何回差等于各級(jí)傳動(dòng)通過傳動(dòng)比折算到輸出軸上的回差之和。
RV減速器總幾何回差的均值：
RV減速器總幾何回差的公差：
RV減速器總幾何回差表達(dá)：
經(jīng)過分析RV-320E系列減速器均滿足規(guī)定的回差要求。
5.3 RV-320E-129減速器幾何回差計(jì)算
根據(jù)上述幾何回差計(jì)算過程，得到RV-320E-129減速器的幾何回差計(jì)算結(jié)果如表5.1所示：
表5.1 RV-20E-121減速器的幾何回差結(jié)果
參數(shù)名稱
代號(hào)
單位
算例1
太陽輪
公法線平均長(zhǎng)度
上偏差
Ewsa
mm
-0.007
下偏差
Ewia
mm
-0.018
公法線長(zhǎng)度平均
偏差引起的圓周側(cè)隙
的均值
JE1a
mm
0
均值的方差
D(JE1a)
mm
4.31E-05
齒輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差
ΔFra
mm
0.012
齒圈徑向跳動(dòng)
誤差引起圓周側(cè)隙
的均值
JE3a
mm
0
均值的方差
D(JE3a)
mm
3.67E-05
行星輪
公法線平均長(zhǎng)度
上偏差
Ewsx
mm
0
下偏差
Ewix
mm
-0.032
公法線長(zhǎng)度平均
偏差引起的圓周側(cè)隙
的均值
JE1x
mm
0.017
均值的方差
D(JE1x)
mm
3.22E-05
齒輪齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差
ΔFrx
mm
0.016
齒圈徑向跳動(dòng)
誤差引起圓周側(cè)隙
的均值
JE3x
mm
0
均值的方差
D(JE3x)
mm
4.79E-06
行星齒輪副
中心距
A
mm
63±IT6/2
中心距誤差
δA
mm
0.01
嚙合角
αnh
(°)
22.6897
中心距誤差引起的
圓周側(cè)隙
JE2
mm
0
圓周側(cè)隙的方差
D(JE2)
1.87E-06
速比值
R
129
太陽輪半徑
ra
mm
15
行星齒輪
幾何回差均值
ΔΦax
(′)
0.0470
幾何回差公差
TΔΦax
(′)
0.106
曲柄軸承
最大游隙
u-max
mm
0.002
最小游隙
u-min
mm
0.001
游隙公差
TΦu
mm
0.001
游隙引起的回差均值
ΔΦu
(′)
0.1432
游隙引起的回差公差
TΔΦu
(′)
0.0955
行星輪齒數(shù)
Zc
40
曲柄
偏心距
a
mm
2.2
偏心距誤差
δa
mm
0.005
偏心距公差
Tδa
mm
0.01
針齒銷孔
中心圓直徑
F′d(JS5)
mm
229±0.0175
中心圓半徑誤差
δrp
mm
0
中心圓半徑公差
Tδrp
mm
0.0035
直徑
f′D(H6)
mm
10(H7)
半徑極限誤差
δRrp
mm
0.006
半徑公差
TδRrp
mm
0.006
針齒(套外圓)
直徑
f′d(h6)
mm
10(h6)
半徑極限誤差
δrrp
mm
-0.004
半徑公差
Tδrrp
mm
0.004
針齒與套配合間隙
平均間隙
δj-ave
mm
0.005
間隙公差
Tδj
mm
0.01
等距修形量
Δrrp
mm
-0.024
等距修形量誤差
δΔrrp(±)
mm
0.001
等距修形量公差
TδΔrrp
mm
0.002
移距修形量
Δrp
mm
-0.03
移距修形量誤差
δΔrp(±)
mm
0.003
移距修形量公差
TδΔrp
mm
0.006
變幅系數(shù)
k1
0.692
等距修形與移距修形引起的回差
ΔΦ1
rad
-0.0001
針齒中心圓半徑誤差引起的回差
ΔΦ2
rad
0
針齒半徑誤差引起的回差
ΔΦ3
rad
0.0002
針齒與針齒銷孔間隙引起的回差
ΔΦ4
rad
0.0001
擺線輪
齒圈徑向圓跳動(dòng)誤差
ΔFr1
mm
0.005
齒圈徑向圓跳動(dòng)公差
TΔFr1
mm
0.01
齒圈徑向跳動(dòng)誤差引起的回差
ΔΦ5
rad
6.94E-05
針齒銷孔
圓周位置度誤差
δt∑
mm
0
圓周位置度公差
Tδt∑
mm
0.004
圓周位置度誤差引起的回差
ΔΦ6
rad
0.0002
擺線輪
齒距累積誤差
ΔFp
mm
0.008
齒距累積誤差公差
TΔFp
mm
0.008
齒距累積誤差引起的回差
ΔΦ7
rad
-0.0002
修形誤差和偏心距誤差引起的回差
ΔΦ8
rad
-7.1E-05
擺線傳動(dòng)部分的總回差
ΔΦxc
(′)
0.78902
擺線傳動(dòng)部分總回差的公差
TΔΦxc
(′)
1.8295
RV傳動(dòng)
總幾何回差均值
ΔΦ∑
(′)
0.979
總幾何回差公差
TΔΦ∑
(′)
1.835
總幾何回差的最小估計(jì)值
ΔΦ∑-TΔΦ∑/2
(′)
0.0329
總幾何回差的最大估計(jì)值
ΔΦ∑+TΔΦ∑/2
(′)
1.3478
第六章 RV減速器的傳動(dòng)效率計(jì)算
6.1.計(jì)算假設(shè)
基于兩個(gè)理由：第一個(gè)是嚙合摩擦損失是功率損失的主要部分，其大小由齒廓間的摩擦因數(shù)、作用力和相對(duì)滑動(dòng)速度決定;第二個(gè)是傳動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中零件間的相對(duì)速度、 齒廓間的作用力和摩擦因數(shù)與原機(jī)構(gòu)相同。忽略一個(gè)損失：行星齒輪傳動(dòng)中由于行 星輪的離心力作用而增加的軸承摩擦損失。
假設(shè)：傳動(dòng)的摩擦損失功率等于它的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的摩擦損失功率。
6.2公式建立
依據(jù)上述假設(shè)應(yīng)用傳動(dòng)比法建立傳動(dòng)效率的計(jì)算式。
參見圖1，由“第一章、一、3傳動(dòng)比計(jì)算”所述知：以針輪作機(jī)架、太陽輪作輸入構(gòu)件、轉(zhuǎn)臂做輸出構(gòu)件，且-=1時(shí)，有RV傳動(dòng)的速比值為：
RV傳動(dòng)各級(jí)轉(zhuǎn)化輪系的速比值分別為：
第一級(jí)行星傳動(dòng)轉(zhuǎn)化輪系的速比值：
第二級(jí)擺線傳動(dòng)轉(zhuǎn)化輪系的速比值：
那么，可得以各級(jí)攢動(dòng)速比值為參量的RV傳動(dòng)的速比值為：
設(shè)為RV傳動(dòng)的力比值（即考慮摩擦損失時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩的比值）：
為考慮摩擦損失時(shí)RV傳動(dòng)的輸出轉(zhuǎn)矩；為RV傳動(dòng)的輸入轉(zhuǎn)矩。
則有：，其必是RV傳動(dòng)第一、二級(jí)轉(zhuǎn)化輪系力比值和的函數(shù)。與速比值相類似：
定義：RV傳動(dòng)的效率為：
式中：-輸出功率；-輸入功率；-輸出轉(zhuǎn)速；-輸入轉(zhuǎn)速。
-第一級(jí)漸開線行星齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)齒合效率；
-第二級(jí)擺線針輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)齒合效率。
指數(shù)x1、x2的取值表示：“+1”表示運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)與功率流的方向相同，“-1”表示運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比與功率流的方向相反。
經(jīng)計(jì)算得x1=+1；x2=-1.故有：
6.3RV-320E減速器傳動(dòng)效率計(jì)算
RV傳動(dòng)的主要功率損失為齒合摩擦損失與滾動(dòng)軸承的摩擦損失，因此RV傳動(dòng)的總機(jī)械效率為：
式中-軸承的總效率，= ；-轉(zhuǎn)臂軸承效率；
-曲柄支撐軸承效率；-行星架支撐軸承效率。
-為一級(jí)漸開線齒輪傳動(dòng)齒合效率，一般可以取0.992；
-為二級(jí)擺線針輪傳動(dòng)齒合效率，一般可取為0.998
一般地認(rèn)為：軸承的效率能達(dá)到0.99；即===0.9703.
RV-320E系列減速器的傳動(dòng)效率如表6.1所示
表6.1RV-320E系列減速器的傳動(dòng)效率表
速比值
R
81
101
118.5
129
141
171
185
針齒數(shù)
Zp
40
40
40
40
40
40
40
針輪齒數(shù)
Zc
39
39
39
39
39
39
39
一級(jí)傳動(dòng)齒數(shù)和
84
84
84
84
81
84
84
太陽輪齒數(shù)
Za
28
24
21
20
18
16
15
行星輪齒數(shù)
Zx
56
60
63
64
63
68
69
一級(jí)轉(zhuǎn)化輪系比
-2
-2.5
-3
-3.2
-3.5
-4.25
-4.6
二級(jí)轉(zhuǎn)化輪系比
1.0256
1.0256
1.0256
1.0256
1.0256
1.0256
1.0256
一級(jí)轉(zhuǎn)化輪系率
0.922
0.922
0.922
0.922
0.922
0.922
0.922
二級(jí)轉(zhuǎn)化輪系率
0.998
0.998
0.998
0.998