RV-减速器的国内外发展状况及分析

RV减速器的国内外发展状况及分析德国人劳伦兹·勃朗于1926年创造性地提出了一种少齿差行星传动机构，它是用外摆线作为齿廓曲线的，这就是最早期的针摆行星传动，由于两个啮合齿轮其中之一采用了针轮的形式，这种传动也被称做摆线针轮行星齿轮传动。1931年，劳伦兹·勃朗在德国慕尼黑创建了“赛古乐”股份有限公司，最先开始了摆线减速器的制造和销售，之后，“赛古乐”公司与日本住友公司签定了技术合作协议，摆线减速器被引进日本，日本于1939年开始投入生产，但由于受当时工艺条件的限制，齿形加工精度不高，不能够大量投入生产，直到上世纪五十年代，德国向日本出让了此项专利技术以后，日本才开始大量研制生产摆线减速器，特别是上世纪六十年代摆线磨床的出现，解决了摆线齿形的精度不高的难题，使摆线传动得到了进一步的发展。自引进了摆线减速器的制造图纸以及特殊加工机械后，该公司经过了六次的改型设计，运用了新的修形技术，增加了减速器的传递功率，同时为了提高减速器中轴承的承载能力，特别使用了整体偏心轴承，极大地提升了针摆减速器的性能。1980年，该公司首次推出了名为“80系列”的摆线针轮减速器；1990年，推出了“90系列”，这是对“80系列”的一次提升，不仅摆线针轮减速器的机型由15种扩大到了21种，传动比也由8种扩大到了16种，而且该公司60%以上机型的摆线减速器的传递功率也都略有所增大，之后该公司不断应用新的研究成果，使产品更新换代、从而具有更高的运动精度、更大的传递功率和更广的传动范围。在欧洲，针摆减速器的发展也很快。在上世纪七十年代，西德的一家制造公司C就生产了两种使用双曲柄、少齿差式行星减速器的起重用卷扬机，而法国专利局也在1986年公布了一种包含摆线和渐开线两种齿形的行星减速器，该减速器与RV减速器结构极为相似。RV传动的概念最早是在上世纪八十年代初由日本帝人株式会社（TEIJINSEIKICO.,LTD）首次提出的，当时由于市场对机器人运动精度要求的不断增高，使得该公司开始着手开发研制了可以用于增强机器人性能，提高其运动精度的减速装置，并起名为RV传动。根据库氏分类方法，该传动属2K-V型行星传动。直到1986年，该公司RV减速器的研究才有了突破性进展，并取得了成果，之后迅速实现了商业化生产。从那以后，该公司就一直致力于RV减速器的研究，特别是近几年，更是把研究的重点放在了RV减速器传动精度的提高上来，同时也研究了RV减速器动态特性作用规律。到目前为止，日本的住友重机公司作为国际上制造摆线针轮减速器的最大规模的企业之一，基本上已经垄断了国外摆线减速器的市场，特别是进入20世纪90年代以来，该公司先后推出了“200系列”、“R-V系列”、“FA高精传动系列”、“FT传动系列”等型号的减速装置，它的产品传动比范围大，一级传动比最小为6，最大可达119；应用的范围广阔，既适用于通用传动又适用于专业机器人传动。2000年以后，日本住友公司又推出了“6000系列”，其单级机型有三十八种之多，同时还增加了减速器的型号，扩展了电动机容量的组合，给用户以更多的选择。我国从二十世纪五十年代起开始研究行星齿轮传动装置，六十年代从国外引进，但基本上是从七十年代中期开始，在八十、九十年代发展较快。上世纪六十年代末，东北工学院和郑州工学院率先引入了摆线针轮行星传动的相关基础知识；之后，东北工学院和上海交通大学对摆线齿轮的制造工艺、加工原理等进行了研究；大连铁道学院的朱恒生教授得到了在加工摆线轮任意节圆时滚刀齿形的计算通用方程式；鞍山钢铁学院推导出了有关摆线针轮行星传动的胶合失效计算准则；郑州机械研究所创造性地把少齿差摆线啮合传动应用于新型齿轮泵的研究；1978，二齿差摆线针轮减速器首次由辽阳制药机械厂研制成功；郑州工学院和大连铁道学院相继对摆线针轮行星传动进行了进一步的系统研究，对其受力进行了符合实际情况的分析，并且首创了一种新的符合共轭条件的修形方式，优化了摆线轮的齿形以及承载能力[。早在“九五”期间，RV传动就已被我国列为了关键技术攻关项目，1990年，上海减速器厂成功研制了汽车专用的2K-V型摆线针轮行星齿轮减速器；1993年，杨锡和等对RV传动进行了简单的受力分析；何卫东等人借助于1997年的国家863项目“机器人用新结构高精度摆线针轮传动设计理论与方法研究”，对摆线针轮行星齿轮传动做了详细的研究包括RV传动的受力、RV传动的效率和RV传动的运动学分析；刘继岩等对RV的固有频率进行了分析；2002年，姚文席等人分析了摆线轮的精度问题；2004年，严细海等分析了双曲柄RV减速器的扭转振动的一阶固有频率,明确指出影响其一阶固有频率的主要因素；2005年，关天民等人提出摆线轮“反弓”齿廓的概念并进行了齿廓的优化设计。目前，在国家的大力提倡下，国内众多高校与相关企业联合，共同研发了新型摆线针轮减速器，不但填补了国内空白，有些还达到了世界先进水平，而RV减速器依靠其优越的性能，更是成为当前产量最大的通用减速传动装置之一。经过多年的深入研究，大连交通大学首次提出了摆线轮的新的优化设计理论以及优化新齿形理论，并于1999年成功研制出了机器人用高精度RV-250AⅡ型减速器样机、经过试验测试，该样机的主要技术指标都达到了九十年代国际同类产品的先进水平，但是与日本的同类最新产品相比，我们研制的摆线针轮减速器从整体性能、使用寿命、传动精度、承载能力到新产品的进一步开发升级都存在着不足之处，因此在RV传动方面，我们还需要进行更为深入细致地研究。