摆线轮

摆线针轮减速器的研究现状

摆线针轮减速器国外的研究现状

上世纪在50年代到70年代间，对针摆传动的理论做大量研究主要是国外学者。前苏联科学家库德罗夫采夫，推导出了一套标准齿形受力分析理论，对针摆传动的理论发展做出了巨大的贡献。许多国内教材和工具书上描述的受力分析方法大都是这个库氏理论的引用、修正和改进。然而它也有其局限性，它仅仅使用于无齿侧间隙的理想啮合状态。波兰Manfred Chmurawa等科学家建立了理论标准齿廓的数学模型，通过有限元计算的方法对摆线轮齿面的接触力和接触变形进行了计算，但是使用的摆线轮的数学模型是理论的的齿廓，而理论齿廓和实际齿廓有一定的偏差，因此计算前提出现了一定的偏差，所以计算值和实际相比误差仍然很大。

Kuen-Bao提出了基于d'Alembert原理的K-H-V摆线机构传动效率计算、静力学分析和运动学分析的数学模型。Chang.S L利用微分和几何学，建立了外旋轮线少齿差针摆传动压力角的数学模型。

在针摆传动机构设计方面，Botsiber针对摆线传动机构的工作原理进行了研究，具有较少的分析工作。Malhotra和Parameswaran针对设计参数对摆线减速器各个构件的理论效率及作用力的影响进行了研究。虽然德国人发明了摆线少齿差传动，然而德国在这方面的研究相对缓慢；上世纪70年代末，慕尼黑工业大学的Lehmann博士曾经对摆线齿形的误差的形成、分布规律以及成型原理做了一定的探讨，还指出了法向修形产生的间隙大于径向修形所产生的间隙。并对生产的样机进行了动态测试，结果表明：由于啮合时间隙的存在，摆线轮和针齿同时啮合的齿数小于针齿数的一半，并连续发表了5篇该方面的研究论文。但以后该方向的研究并没有持续下去。德国Birkholz.H博士利用相对精密的实验设备对摆线传动装置传动时，由于不同的原因产生的转动误差进行了测量，还对其转速变化的情况进行了探讨。

Blanche和Yang开发了具有加工误差的摆线传动的分析模型并研究了加工误差对齿侧间隙的影响，并且提出了使用计算机辅助分析程序来检验针摆传动的性能。

俄国学者Litvin在共轭齿廓对的创新设计方面造诣颇深，他出版了多本关于齿轮理论的书，他基于共轭理论对各种齿轮传动共轭齿廓的形成方法进行了研究。1996年Litvin和Feng 用微分几何绘制出了摆线针摆传动的共轭齿廓对曲线族。在2001年到2002年间，Litvin同V.Daniele和D.Alberto提出了摆线齿轮泵共轭齿廓曲线族的设计和运动仿真。

近来Yan和Lai提出了用共轭曲面理论进行内摆线减速器的几何设计概念，在针摆传动机构创新设计方面做出了很大贡献。最近Li等对一种双曲柄环盘形摆轮传动进行了研究并且提出了它的设计要点和工作原理。J．H．Shin和S．M．Kwon提出了用相似坐标转换技术和瞬时速度中心的原理对摆线盘形齿轮进行几何设计的新方法，避免了齿轮传动中的干涉现象。

日本早在50-60年代对行星齿轮减速器进行了大量的理论研究。因此日本在减速器制造领域一直处于世界领先水平。80年代初，日本帝人公司开始研究开发2K-V型摆线针轮行星

齿轮减速器，这种减速器又称作RV传动(Rotary Vector)。帝人公司在1986年的时候，取得阶段性成果，并实现了2K-V型摆线针轮行星齿轮减速器的产业化。由于RV减速器性能优越，因此自RV减速器投放市场以来，受到普遍重视和好评。帝人公司生产的具有高刚度和高精度的RV减速器，现在已经形成系列产品。

自从购买了德国的发明专利后，日本住友重机械株式会社经过长期的探索和研究。为了有效地克服摆线轮齿面由于胶合破坏而失效，他们采用了齿面修行的方法。这是针摆传动从理论到实践的第一次飞跃。1969年，日本住友重机械株式会社推出了50系列摆线针轮行星传动减速器。该减速器一上市就因其具有可靠性高、承载能力强、传动比范围大和结构紧凑等特点，所以迅速占领了国际市场并且在传动领域得到了广泛的应用。

该公司所属的研究单位具有强大新产品的研发能力和理论创新能力，因此他们不断地利用新技术、新发明、新理论来改造原来的系列产品，相继推出了80系列(约1988年)、90系列(约1992年)、200系列(1998年)，4000系列(1994年)，5000系列(2000年)和新近推出的6000系列。

国内研究状况

在50年代初，我国开始对行星齿轮装置进行研究，在80年代到90年代期间发展较快。1990年，上海减速器厂研制成功汽车专用的2K-V型摆线针轮行星齿轮减速器。从90年代以后，我国在2K-V型摆线针轮行星齿轮传动的研究方面取得的成果：1993年，杨锡和等人对RV传动进行了简单的受力分析；1995年，毛建忠等人开始研究用变齿厚渐开线取代外摆线齿轮以实现RV传动；1996年何卫东等人对RV减速机的效率进行了分析；1997年，RV减速机研究被列入国家83高技术研究发展计划，其理论研究内容涵盖受力分析，运动学分析，传动效率计算，动力学特性研究等；2002年，姚文席等人对摆线齿轮的精度进行了分析；2004年，严细海等人对RV减速机扭转振动的一阶固有频率进行了分析；2005年，关天民等人为改善摆线轮齿面的受力状态，提出“反弓”齿廓的概念并进行了优化设计。

2006年，大连交通大学的李永华针对摆线针轮行星减速器的稳健可靠性优化设计进行了研究。他提出一种可以提高产品可靠性的稳健可靠性优化设计方法。在一般可靠性优化设计的基础之上，考虑稳健性的要求，以可靠度为约束函数的可靠性优化设计中加入灵敏度最小的附加目标函数来实现稳健性的设计方法。依此方法建立摆线针轮行星减速器稳健可靠性优化设计模型，并以实例进行优化计算。

2007年，天津工程师范学院的张春亮等人，针对基于Pro/E和ADAMS的2K-V型减速机运动学仿真进行了研究。他们所做的2K-V型摆线针轮减速机的多刚体模型由软件Pro/ENGINEER、MSC.ADAMS建立。模型将各个零部件均假设为刚性体，不考虑其弹性变形对整个系统的影响。根据零件的实际结构，在Pro/ENGINEER中建立各个零件的三维实体模型；按照实际情况建立2K-V型摆线针轮减速机的装配体模型；使用Pro/ENGINEER与MSC.ADAMS的接口MECH/Pro转变各个实体零件模型为刚体模型，根据各个组件不同的连