主軸承柔性及潤滑特性對RV減速器傳動誤差影響分析

摘要：【目的】RV減速器因具有減速比大、傳動誤差低、結構緊湊等優點被廣泛應用于工業機器人關節當中。由于其主軸承為薄壁軸承，工作時套圈易發生較大形變，柔性支撐變形引起的傳動誤差不可忽略。為此，有必要研究主軸承柔性及潤滑特性對減速器傳動誤差的影響。【方法】以角接觸球軸承為研究對象，分別建立主軸承和減速器參數化三維模型，構建主軸承剛柔耦合多體動力學模型、考慮套圈柔性變形的主軸承彈流潤滑模型與RV減速器動力學模型；在研究減速器關鍵零部件動態響應、主軸承接觸特性的基礎上，進一步探究了主軸承柔性特性對RV減速器傳動誤差的影響。【結果】結果表明，不考慮主軸承柔性特性時，傳動誤差范圍為-25. 2″～21. 6″，考慮主軸承柔性特性后，傳動誤差范圍增大至-43. 2″～45″；隨著套圈變形量的不斷增加，減速器傳動誤差不斷增大；隨著油膜厚度的不斷增加，減速器傳動誤差先減小后增大；隨著油膜壓力的不斷增加，減速器傳動誤差也是先減小后增大；主軸承柔性特性對減速器傳動誤差的影響不可忽略；適當提高主軸承的支承剛度，對減小RV減速器傳動誤差具有重要意義。所提方法對RV減速器及主軸承精密設計具有一定借鑒意義。

關鍵詞：RV減速器；薄壁軸承；柔性特性；傳動誤差

中圖分類號：TH132 DOI：10. 16578/j. issn. 1004. 2539. 2025. 01. 004

0 引言

RV減速器是基于擺線傳動的新型兩級行星傳動裝置，因具有減速比大、傳動效率高、承載能力強、結構緊湊等突出優點，被廣泛應用于精密回轉機構中[1]。RV減速器作為高精度減速器，傳動精度是減速器的基本指標。而RV減速器主軸承支撐著減速器輸出端輸出運動與動力，承受了來自外部的所有載荷，此外，行星架也通過主軸承的支撐與外殼進行嚙合傳動[2]。因此，主軸承柔性特性對傳動誤差的影響研究對減速器的設計優化具有重要意義。

目前，國內外學者針對RV減速器的傳動精度進行了一系列研究。奚鷹等[3-4]基于Adams軟件建立了減速器動力學模型，對零部件動態響應及傳動精度進行了相關分析，研究了輪齒間隙對擺線針輪嚙合齒數的影響。吳鑫輝等[5-7]基于多體動力學和試驗研究，建立了包含加工誤差、裝配誤差、彈性變形以及間隙的減速器虛擬樣機模型，探討了減速器傳動誤差和不同裝配制造誤差之間的關系，并利用試驗驗證了其分析結果。劉華明等[8]通過UG軟件建立了虛擬仿真模型，分析了擺線輪修形、針齒誤差對傳動精度的影響。韓林山等[9-10]推導并驗證了涵蓋齒形誤差、裝配誤差和裝配間隙的減速器非線性運動微分方程，進行了傳動誤差對裝配誤差的靈敏度分析。CAO等[11]建立了RV減速器的剛柔耦合動力學模型，分析了擺線輪、針齒輪和曲柄的幾何誤差對減速器動態傳動精度的影響，研究了精度靈敏性，并提出了精度控制策略。XU等[12]采用多體動力學方法建立了RV減速器擺線-針齒嚙合機構的動力學模型，考慮曲柄軸承的影響，分析了該傳動機構的特性和動態接觸響應。WU等[13]研究了制造誤差對RV減速器傳動誤差的影響，分析了多種誤差之間的耦合特性對減速器傳動誤差的影響。

目前，對RV 減速器傳動誤差影響分析的研究大多集中于齒形、制造、裝配誤差對傳動精度的影響和擺線傳動部分零件強度、剛度的動態分析，而薄壁軸承的套圈柔性變形會對主軸承動力學特性以及減速器整機的傳動誤差產生影響。鑒于此，本文從軸承套圈柔性變形和潤滑特性兩個角度進行綜合分析，建立了考慮主軸承柔性特性的RV減速器動力學模型；通過理論計算和仿真結果對比，驗證了動力學模型的準確性，并得到主軸承啟動接觸力和穩態接觸力的分布、減速器關鍵零部件的動態響應曲線，進一步研究了主軸承柔性特性對RV減速器傳動誤差的影響。研究方法對RV減速器及主軸承精密設計具有一定意義。