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2K-V型减速机是在摆线针轮传动的基础上发展起来的一种新型行星齿轮传动机构,由于其具有结构紧凑、重量轻、运动精度高、传动比范围大、传动效率高、传动平稳可靠等忧点,近年来在机器人、数控机床以及自动化设备等传动精度和使用寿命要求高的领域得到了广泛应用。随着机电技术的不断发展,对该型减速机的承载能力和使用寿命提出了更高的要求。因此,本文对2K-V型减速机关键零件的承载能力和疲劳强度进行深入研究,并提出改善关键零部件承载和疲劳强度的有效措施。
本文在2K-V型减速机运动学分析的基础上,应用质量弹簧“等价模型”方法,建立了双摆线轮、三曲柄、圆盘式输出类型2K-V型减速机的质量弹簧等价力学模型,并论述了求解数学模型的方法。然后,利用上述数学模型,以日本RV-80E型减速机为研究对象,研究了零件加工误差对2K-V型减速机关键零件摆线轮齿面载荷的影响,从而提出通过控制相关误差的相位和误差量的大小来改善减速机关键零件载荷分布的方法。
针对2K-V型减速机的主要失效形式为摆线轮和转臂轴承的疲劳破坏,应用可靠性设计方法对关键零件疲劳强度及寿命进行可靠性研究:基于应力-强度分布干涉理论和Matlab的统计及数值计算功能,建立了2K-V型减速机摆线轮齿面接触疲劳强度可靠性分析计算的数学模型;基于概率Miner累积损伤理论,推导了随机载荷下转臂轴承的疲劳寿命及可靠性计算公式。并以RV-80E型减速机为例,计算了摆线轮、转臂轴承的疲劳强度可靠度,并提出提高2K-V型减速机关键零件工作寿命的有效途径或措施。
最后,应用可靠性优化设计方法,建立了满足结构尺寸约束与强度可靠度指标的优化模型,并采用复合形法进行求解,得到优化结果。本文的优化设计技术对于2K-V型减速机及其类似机构的设计研究具有一定的参考价值。