RV减速器满装圆柱滚子转臂轴承的性能优化研究

摘要

RV 减速器具有传动精度高、结构紧凑、承载能力强等优点，在工业机器人、航空航天、国防科工等领域得到了广泛应用。大量应用表明，曲柄轴转臂轴承是RV 减速器中的薄弱环节，其寿命决定了 RV 减速器的整机寿命，因此，开展 RV减速器曲柄轴转臂轴承的结构创新与性能优化研究，对于提高RV减速器的整机性能具有重要意义。本文针对现有RV减速器曲柄轴转臂轴承的结构不足，提出了一种集成与曲柄轴和摆线齿轮的一体化设计满装圆柱滚子轴承结构，对其性能优化，试制样机，并进行了试验验证。　　本文主要工作包括：　　（1）提出了一种集成于曲柄轴和摆线齿轮的一体化设计满装圆柱滚子轴承结构，对其进行运动分析及受力分析，推导了转臂轴承的疲劳寿命公式，并研究了减速器内部各个参数对转臂轴承寿命的影响规律。　　（2）设定基本额定动载荷为单目标优化函数，选取转臂轴承节圆直径、滚子直径、滚子数量以及滚子有效接触长度为设计变量，从几何、强度、润滑和摩擦方面给出约束，利用遗传算法对一体化设计满装圆柱滚子结构转臂轴承进行了优化，并对优化结果进行灵敏度分析。　　（3）在单目标优化的基础上，提出以基本额定动载荷和转臂轴承刚度共同作为目标函数，采用多目标遗传算法（NSGA-II）对RV减速器转臂轴承进行多目标优化，得到最优解集，获得一体化设计满装圆柱滚子结构转臂轴承的最优设计。　　（4）根据优化结果，试制减速器样机，对比测试优化前后减速器传动效率、传动精度、扭转刚度等性能指标，模拟减速器实际工况搭建加速疲劳试验台进行加速疲劳寿命测试。

目录

1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2.1 精密传动研究现状及RV减速器原理介绍

1.2.2 滚动轴承寿命研究与优化设计研究概况

1.3论文主要研究内容

2 一体化设计满装圆柱滚子转臂轴承性能分析

2.1引言

2.2一体化设计满装圆柱滚子转臂轴承

2.3受力分析

2.3.1 摆线轮的受力分析

2.3.2 转臂轴承的受力分析

2.4转臂轴承疲劳寿命

2.4.1 额定动载荷

2.4.2 当量动载荷

2.4.3 疲劳寿命

2.5影响因素分析

2.5.1 针齿分布圆半径的影响

2.5.2 针齿数量的影响

2.5.3 偏心距的影响

2.5.4 综合考虑短幅系数与针齿数量的影响

2.5.5 曲柄轴分布圆半径的影响

2.6本章小结

3 满装圆柱滚子转臂轴承的单目标优化

3.1引言

3.2遗传算法基本原理

3.3设计优化

3.3.1 目标函数

3.3.2 设计变量

3.3.3 几何设计变量的优化

3.3.4 设计约束

3.4计算程序

3.4.1 实数编码遗传算法

3.5应用程序和结果

3.5.1 GA实现和数字说明

3.5.2 参数灵敏性分析

3.6本章小结

4 满装圆柱滚子转臂轴承的多目标优化

4.1引言

4.2多目标优化的概念

4.3 NSGA-Ⅱ算法

4.4设计优化

4.4.1 优化设计变量

4.4.2 目标函数

4.4.3 几何设计变量的约束

4.5应用程序和结果

4.5.1 NAGA-Ⅱ实现和数字说明

4.6本章小结

5 新型RV减速器样机试制及性能测试

5.1引言

5.2传动效率试验

5.3传动精度试验

5.4回差与扭转刚度试验

5.5加速疲劳试验

5.6本章小结

6 结论和展望

6.1本文主要结论

6.2后续工作展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B．作者在攻读学位期间申请的专利

C. 作者在攻读学位期间参加科研项目目录

D. 学位论文数据集

致谢