RV传动的非线性动力学模型及方程

简介：
本研究构建了RV传动系统的非线性动力学模型，并推导出相应的运动方程，分析了该系统在不同工况下的动态特性。 RV传动（旋变传动）是一种在机器人领域广泛应用的精密传动方式，它基于少齿差行星齿轮原理发展而来。RV减速器对于机器人的关节运动精度、回差、刚度以及承载能力有着极高的要求，在机器人关节传动中发挥着至关重要的作用。这项技术最早由德国和日本等国家掌握，并已形成系列化产品。由于其设计与制造难度较高，市场上对RV减速器的高回差及精密传动性能需求通常在1角分左右，使得它在许多高端应用场合占据垄断地位。 随着机器人速度要求的提升，研究RV减速器非线性动力学特性变得越来越重要。本段落的研究对象为RV-250AⅡ减速器，作者单丽君和于成国探讨了时变啮合刚度、齿侧间隙以及误差激励对齿轮传动系统的影响，并建立了相应的非线性动力学模型及运动微分方程。 由于这些系统方程具有半正定、参数变化性和非线性的特点，研究团队采用以相对啮合位移为广义坐标的策略，将包含线性和非线性回复力的方程式统一成矩阵形式，并进行量纲一化处理。这为进一步求解微分方程奠定了基础。 在该模型中采用了集中质量假设：渐开线齿轮、曲柄、摆线轮和针齿壳被视为具有回转自由度的质量点，系统共有十个自由度；同时，在太阳轮与行星轮啮合处以及摆线轮与针齿壳啮合处考虑了时变刚度、阻尼及间隙的影响。在曲轴与环板接触面仅考虑了阻尼和间隙影响。 研究者们基于这些假设和动力学模型，推导出系统的运动微分方程，并采用拉格朗日方法进行推演。由于RV传动系统的特点，在该方程式中包含了时变刚度、齿侧间隙及误差激励等因素，使得其具有非线性特征。通过相对啮合位移作为广义坐标的方式，研究者们成功地将涉及不同回复力类型的方程组转化为统一的矩阵形式，并进行了量纲一化处理。 RV传动系统的非线性动力学模型及其运动微分方程建立对于理解RV减速器在动态工作条件下的行为至关重要。这不仅可以帮助设计人员更好地预测和优化减速器性能，而且对提升机器人整体运动精度与工作效率具有实际应用价值；同时，该研究为推动国内相关产业的发展提供了深入的理论支持和技术参考。