无侧隙新型双圆弧章动传动工业机器人关节减速传动特性分析

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51775114
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    姚立纲
  • 依托单位：
    福州大学
  • 学科分类：
    E0502.传动与驱动
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the development of the application of industrial robots, it is of great theoretical significance and engineering value to solve the problem of industrial robot joint precision transmission technology to promote the independent innovation of industrial robots. On the demand of this independent innovation for industrial robot joint transmission unit, this project proposes a novel bilateral double internal conjugating nutation drive mechanism used in industrial robot joint transmission, focuses the research on the meshing theory of the nutation drive with non-backlash for the proposed industrial robot joint transmission to provide theoretical guidance for the precision nutation drive joint reducer. For this purpose, a mathematical meshing model is developed by including the elastic contact deformations, thermal deflections and vibrational deformations. Based on this model, the effects of dynamic characteristics on the transmission accuracy are investigated. Then the conjugation equations are derived by considering the backlashes and profile deviations, with which the effects of backlashes as well as the profile deviations on transmission accuracy are studied. By establishing the design principles and breaking through the key technologies of non-backlash double arc nutation drive reducer, some prototypes are fabricated and tested for further improvement. The present research will lay a solid technical foundation for the novel precision transmission unit of industrial robots.
随着工业机器人应用领域不断拓展，攻克工业机器人关节精密传动技术难题对促进工业机器人的自主创新具有重要的理论意义和工程价值。项目面向机械驱动与传动学科国际学术前沿和工业机器人关节传动自主创新需求，提出一种新型双侧双级内啮合章动传动机构应用于工业机器人关节减速传动，研究这种新型工业机器人关节减速章动传动无侧隙啮合传动原理，为精密双圆弧螺旋锥齿轮章动传动关节减速器提供理论指导。建立弹性接触变形、热变形和振动冲击变形作用下多参数耦合的传动啮合数学模型，研究动态特性对传动精度的影响及其变化规律；建立基于齿侧间隙和误差的传动系统啮合方程，得出误差及齿侧间隙对传动运动精度的影响规律。攻克无侧隙双圆弧章动传动工业机器人精密关节减速器的设计理论与方法，突破无侧隙双圆弧章动传动中螺旋锥齿轮齿廓几何参数选择等核心关键技术，指导具有明确应用背景的物理样机建造，为新型工业机器人精密关节减速器的工程应用奠定技术基础。

结项摘要

随着工业机器人应用领域不断拓展，攻克工业机器人关节精密传动技术难题对促进工业机器人的自主创新具有重要的理论意义和工程价值。项目面向机械驱动与传动学科国际学术前沿和工业机器人关节传动自主创新需求，提出一种新型双侧双级内啮合章动传动机构应用于工业机器人关节减速传动，研究这种新型工业机器人关节减速章动传动无侧隙啮合传动原理，为精密双圆弧螺旋锥齿轮章动传动关节减速器提供理论指导。.项目建立不同齿廓齿面的二级章动传动齿轮系统有限元仿真模型，从Mises应力、接触面积和接触压强三个方面分析不同齿面的章动传动齿轮接触特性。结果表明，双圆弧齿面齿轮相比渐开线齿轮，其Mises应力更小，接触面积更大，接触承压区域更大且沿齿向线方向分布更加均匀。提出无侧隙共轭齿廓曲面基于几何参数、加工参数和传动参数的多参数耦合曲面三维真实建模理论和方法，为提高复杂几何曲面加工质量和加工精度奠定理论基础。运用螺旋理论对章动锥齿轮副进行运动学分析，并通过螺旋系的瞬时运动原理和啮合原理，推导出双圆弧螺旋锥齿轮的啮合方程和双圆弧螺旋锥齿轮齿面方程。提出可控精度齿面曲面建模方法，实现啮合齿廓曲面不同精度建模方法。.研发无侧隙内啮合双圆弧螺旋锥齿轮章动传动机器人关节减速器样机，完成减速器的精度、振动和噪声的实验研究。经实验验证，在保持相同外形结构尺寸的前提下，章动传动齿轮模数可以达到2.5 mm，而RV传动齿轮模数仅为1 mm，谐波传动齿轮模数仅为0.5 mm。此外，章动减速器的重量和空间占用比现有典型的RV减速器RV-20E和谐波减速器Harmonic CS-32都要小，其结构更加紧凑，制造材料成本也更低。在输出扭矩方面，ZD-20E的输出扭矩可达188 N·m；在传动效率负载实验中，ZD-20E测试传动效率约为70%。.通过对无侧隙新型双圆弧章动传动工业机器人关节减速传动特性分析研究，为新型工业机器人精密关节减速器的工程应用奠定技术基础。

项目成果

期刊论文数量（31）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（8）
专利数量（23）
Tooth contact analysis with latent error of double circular-arc spiral bevel gears for industrial robot joint nutation drive
工业机器人关节章动驱动双圆弧弧齿锥齿轮潜在误差齿面接触分析
  • DOI：
    10.1007/s40430-019-2085-0
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Zheng Lin;Ligang Yao;Jun Zhang;Tongke Su;Kunjing Chen
  • 通讯作者：
    Kunjing Chen
参数优化变分模态分解与多域流形学习的行星齿轮箱故障诊断
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    振动与冲击
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王振亚;姚立纲;戚晓利;张俊;郑近德
  • 通讯作者：
    郑近德
广义精细复合多尺度样本熵与流形学习相结合的滚动轴承故障诊断方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    王振亚
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王振亚;姚立纲
  • 通讯作者：
    姚立纲
单级双圆弧弧齿锥齿轮章动减速器优化设计
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    机械传动
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林铮;姚立纲;苏同克;孙政
  • 通讯作者：
    孙政
An effective multi-channel fault diagnosis approach for rotating machinery based on multivariate generalized refined composite multi-scale sample entropy
基于多元广义精化复合多尺度样本熵的旋转机械有效多通道故障诊断方法
  • DOI：
    10.1007/s11071-021-06827-z
  • 发表时间：
    2021-02
  • 期刊：
    NONLINEAR DYNAMICS
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Wang Zhenya;Chen Hui;Yao Ligang;Chen Xu;Qi Xiaoli;Zhang Jun
  • 通讯作者：
    Zhang Jun

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其他文献

集成TEO解调和随机共振的行星齿轮箱早期故障诊断方法
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  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    郑近德
内啮合双圆弧螺旋锥齿轮齿廓精确建模
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  • 通讯作者：
    顾炳
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  • 发表时间：
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    --
  • 作者：
    杨富富;卢帅龙;宋亚庆;张俊;姚立纲
  • 通讯作者：
    姚立纲
新型非接触式章动传动机构设计与实验分析
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邱俊伟;刘志伟;施玲珊;姚立纲
  • 通讯作者：
    姚立纲
修形渐开线斜齿轮啮入冲击计算
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    10.7652/xjtuxb202009006
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    西安交通大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    贾超;姚立纲;张俊;方宗德
  • 通讯作者：
    方宗德

其他文献

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姚立纲的其他基金

工业机器人关节章动传动啮合稳定性机理和内螺旋锥齿轮齿廓高效精密成形
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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