RV減速器配齒優化設計

韓林山 王大兵 魏征 溫泉

摘 要：在對RV減速器結構分析的基礎上，根據配齒所需要滿足的條件，基于Visual Basic.NET語言編寫出配齒計算程序，實現配齒計算的系列化。基于配齒計算程序，以減速器體積最小為優化目標，對體積優化過程進行參數化設計。根據優化設計實例，相對于原設計方案，RV減速器體積減小了18.72%，從而驗證了優化設計的必要性。

關鍵詞：RV減速器;配齒計算;體積;優化設計

中圖分類號：U463.33+5.1? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-91-04

Abstract： Based on the analysis of the structure of the RV reducer， and according to the conditions that the tooth matching needs to meet， the calculation program for the tooth matching is written based on the Visual Basic.NET language to realize the serialization of the tooth matching calculation. Based on the calculation program of the tooth matching， with the minimum volume of the reducer as the optimization goal， the volume optimization process is parameterized design. According to the optimized design example， the volume of the RV reducer is reduced by 18.72% compared to the original design， which verifies the necessity of optimized design.

Keywords： RV reducer; Tooth matching calculation; Volume; Optimal design

CLC NO.： U463.33+5.1? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-91-04

前言

RV（Rotate Vector）傳動是一種新型的、二級封閉式、少齒差動行星傳動機構，是從傳統的擺線針輪行星傳動上發展而來的，RV傳動主要用于高精度機器人傳動中，與傳統的擺線針輪行星傳動相比，RV傳動體積小、質量輕、傳動比大、壽命長、精度高，現已廣泛應用在許多領域[1]。

目前，針對RV減速器結構優化的問題研究較多。單隴紅等[2]針對RV 減速器以質量最小為優化目標，基于MATLAB優化設計后的結果表明，減速器在滿足一定條件前提下，其質量明顯減小。王瑞等[3]以RV減速器體積最小為優化目標，建立相應的目標函數和約束條件進行分析，驗證了優化設計的合理性。張景鈺等[4]以體積與效率為目標函數進行優化，運用加權法整合為一個目標函數，經優化計算得出優化解，結果表明減速器體積明顯減小、效率顯著提高。對RV減速器的結構優化還有很多，但卻很少有涉及到減速器的配齒計算，本文結合RV減速器的配齒計算，以其體積最小為優化目標，基于Visual Basic.NET語言進行優化設計。

1 RV減速器結構簡圖

由RV減速器結構簡圖可知，它主要的零件組成有曲柄軸、行星輪、行星架、擺線輪、太陽輪、針齒殼等，采用漸開線圓柱齒輪行星減速與擺線針輪行星減速二級減速機構。

2 RV減速器配齒計算

在圖1中可以看出，三曲柄RV減速器中3個行星輪是通過3個120°對稱布置在太陽輪上的。通過結構分析可知，這種封閉差動輪系必須保證3根曲柄軸的相位角完全一致，才能使兩個180°布置的擺線輪正確地裝配到曲柄軸上與針齒正確嚙合。按照傳統理論，為了使3個行星輪與中心輪正好嚙合，要保證中心輪齒數Z1是3的倍數。這大大限制的裝配的靈活性，為了解決中心輪齒數必須為行星輪數目整數倍的問題，可按照齒輪加工轉角公式進行加工，具體可參考文獻[6]。另外，RV減速器配齒時需要滿足的其他條件有：

5 設計實例及結果分析

以某公司生產的RV110E型減速器為參照實例進行設計，其輸入轉速n=15r/min，輸入額定功率P=2.26kW，模數m=1.25，傳動比i=111，通過Visual Basic.NET編程進行配齒優化后可求得體積最小的結果。如表2所示，當Z1=22，Z2=75，Z5=32的時候，此時減速器的體積最小，優化后減速器的體積由421.58cm?減少為342.64cm?，體積減少18.72%，與此同時，減速器的質量也明顯減小。因此，本文優化設計對RV減速器減少材料、降低成本有一定的實用價值。

6 結論

通過對RV減速器進行結構分析，以減速器體積最小為優化設計目標，運用Visual Basic.NET語言進行配齒計算和參數優化設計，得出最優解。通過與實體模型比較，驗證了優化設計的合理性，其體積明顯減小。

參考文獻

[1] 高文明，貢林歡.RV減速器配齒方法的互換性條件研究[J].機械傳動，2017，41（03）：97-102.

[2] 單隴紅，王凌浩，劉順彭.RV減速器結構優化設計[J].內燃機與配件，2019（12）：25-27.

[3] 王瑞，陳江義. RV減速器的優化設計[J].機械制造，2017（55）：34-37.

[4] 張景鈺，曹巨江.基于遺傳算法的RV減速器多目標優化[J].陜西科技大學學報，2017，35（06）：145-148.

[5] 韓林山，曹宸旭，焦文華.RV減速器擺線輪實體結構參數化設計技術研究[J].煤礦機械，2020，41（02）：10-13.

[6] 趙海鳴，王猛，楊宏波，熊志宏，李密.RV減速器基于裝配條件的配齒方法研究[J].機械傳動，2014，38（12）：5-9.

[7] 饒振綱.行星齒輪傳動設計[M].北京化學工業出版，2003.

[8] 秦大同，謝里陽.機械設計手冊[M].化學工業出版社，2011.

[9] 濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].高等教育出版社，2013.