基于行星滾柱絲杠的機器人精密減速器的研究.pdf

1、隨著機器人技術(shù)的日益發(fā)展，機器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)減速器以其對機器人精度和承載能力的重要影響而越來越受到關(guān)注。目前國內(nèi)常用的關(guān)節(jié)精密減速器可分為RV減速器和諧波減速器，但其使用大多依賴于進口。因此高承載回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)減速器的研究具有深遠(yuǎn)意義。
　　本文基于行星滾柱絲杠（英文名為Planetary Roller Screw，簡稱為PRS）設(shè)計了一種新型的機器人精密減速器。完成了減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化，并對減速器的綜合性能進行了分析，著重對PRS的運

2、動學(xué)和動力學(xué)特性進行了介紹。該減速器通過徑向串聯(lián)兩級PRS將輸入端高速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為輸出端180°范圍內(nèi)的低速旋轉(zhuǎn)輸出，其具有PRS高速高承載能力的性能特點。
　　將PRS與滾珠絲杠進行對比，選擇合適的PRS類型；采用行星輪系的反轉(zhuǎn)法對PRS進行運動學(xué)分析，以此得出PRS的絲杠、滾柱以及螺母三者之間的運動關(guān)系，從而完成了傳動方案的選取和相關(guān)部件的設(shè)計，同時利用減速器傳動件總體積的數(shù)學(xué)模型對其結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。
　　通過對PRS進行

3、適當(dāng)?shù)暮喕治?，將其軸端面運動關(guān)系等價為斜齒輪傳動，分別對絲杠、滾柱和螺母進行受力分析，得到了PRS的接觸法向壓力與軸向力的關(guān)系、螺母傳遞扭矩與軸向力的關(guān)系，從而為減速器的承載能力分析打下了基礎(chǔ)。
　　通過對PRS中滾柱的受力、變形進行分析，建立了PRS的螺紋牙接觸變形和軸向接觸剛度的理論模型，利用剛度表達(dá)式進一步分析影響減速器結(jié)構(gòu)剛度的相關(guān)因素；分析了由材料彈性滯后和滾柱自旋滑動所產(chǎn)生的摩擦力矩，在此基礎(chǔ)上，建立了PRS的傳動效