CN111125898A - 一种摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法 - Google Patents
一种摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及摆线轮领域,具体涉及一种摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法。
背景技术
摆线针轮减速器由于结构紧凑、工作噪声低、减速比范围较广等优点,在机器人的关节驱动中具有广阔的应用前景。在机器人的关节驱动过程,电机输出轴端通常需要连接减速器,目前主要采用谐波减速以及齿轮传动两种方式。
通常,谐波减速器减速比一般在50以上,单级齿轮传动减速比小于10。对于减速比为10~50之间,往往采用二级齿轮传动,导致传动机构复杂。摆线针轮减速器可实现减速比为10~50的单级传动,结构紧凑,因此在减速比为10~50的范围内具有独特的优势。
摆线针轮减速器主要是通过差齿的摆线轮与针轮的啮合转动,从而实现减速。摆线轮是摆线针轮减速器的核心元件,其结构参数很大程度上决定了减速器的工作性能。摆线轮的结构通常由七个参数决定,包括摆线轮齿数zc,偏心距a,针齿分布半径rp,针齿半径rrp,移距修形系数Δrp,等距修形系数Δrrp以及转角修形系数δ。
通常,对于上述七个参数,摆线轮齿数zc由减速比决定,偏心距a、针齿分布半径rp以及针齿半径rrp,由减速器的输出扭矩计算得到,转角修形系数δ为0。移距修形系数Δrp和等距修形系数Δrrp这两个参数是摆线轮齿廓修形的关键参数,直接影响摆线轮与针轮啮合过程的啮合间隙以及啮合力,从而影响了减速器的工作性能及使用寿命。
对Δrp和Δrrp这两个参数的优化,涉及到摆线轮同时传力诸齿中受力最大齿所受力Fmax这一参数,通常以min{Fmax}为优化目标,对Δrp和Δrrp进行大范围的搜寻优化。这种方法一方面没有给出一个Δrp和Δrrp的范围,导致搜寻范围大,优化时间长;另一方面,求解Fmax时,部分[Δrp,Δrrp]组合对应的Fmax会无解,这种方法没能在Fmax无解时给出相应的提示,导致求解Fmax过程陷入“死循环”,大大增加了优化时间。
发明内容
针对目前摆线轮的移距修形系数Δrp和等距修形系数Δrrp这两个参数的优化过程的不足之处,本发明提供一种摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法,具体技术方案如下:
一种摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法,所述的摆线轮齿廓修形系数包括移距修形量Δrp以及等距修形量Δrrp,其特征在于,该方法具体包括如下步骤:
(1)预先选取等距修形量Δrrp和移距修形量Δrp的差值Δj的值,且满足0<Δj<0.5;
(2)通过下式计算等距修形量Δrrp和移距修形量Δrp的取值范围
其中,K1为摆线轮的短幅系数,为已知数值;
(3)根据步骤(2)中确定的Δrrp和Δrp的区间范围,离散选取Δrrp和Δrp的组合,且满足下式:
Δj=Δrrp-Δrp (2)
(5)设置传力诸齿中受力最大齿所受力Fmax、收敛系数err以及警告参数warn的初始值,具体如下式:
warn=0 (6)
其中,T为摆线针轮减速器的输出扭矩,K1为摆线轮的短幅系数,zc为摆线轮的齿数,rp为针齿分布半径,a为偏心距,均为已知数值;
(6)根据Fmax求得摆线轮各啮合点或待啮合点公法线方向的总变形δi,如下式所示:
δi=f(Fmax) (7)
(9)根据(8)计算得到的Fmax,new,采用下式更新收敛系数errnew以及警告参数warn
(10)当errnew大于前一次的收敛系数errold时,证明Fmax有发散以及无解的可能,此时令warn=warn+1,判断warn是否大于设定的阈值,大于时,那么判定Fmax发散,即Fmax无解,当前计算终止;当不大于设定的阈值时,判断更新的收敛系数errnew是否达到设定的精度要求,如果达到,则输出结果如果未达到,则利用步骤(8)计算得到的Fmax,new重复步骤(6)-(9);
当errnew不大于前一次的收敛系数errold时,保持warn不变,判断warn是否大于设定的阈值,大于时,那么判定Fmax发散,即Fmax无解,当前计算终止;当不大于设定的阈值时,判断更新的收敛系数errnew是否达到设定的精度要求,如果达到,则输出结果 如果未达到,则利用步骤(8)计算得到的Fmax,new重复步骤(6)-(9);
进一步地,所述的步骤(3)中,根据步骤(2)中确定的Δrrp和Δrp的区间范围离散选取Δrrp和Δrp的组合时采用均匀选择的原则。
进一步地,所述的步骤(10)中,收敛系数err的设定的精度要求为1e-5。
进一步地,所述的步骤(10)中,警告参数warn的设定的阈值为5。
本发明的有益效果如下:
(2)在计算同时传力诸齿中受力最大齿所受力Fmax时,引入了警告参数warn表征Fmax的收敛状态,根据警告参数warn的计数情况,在优化过程快速剔除Fmax无法收敛的无解情况,进一步加快了优化速度。
附图说明
图1是本发明快速优化Δrp和Δrrp这两个参数的流程图。
图2是本发明快速求解Fmax的流程图。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明,本发明的目的和效果将变得更加明白,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明的技术构思在于:本发明的摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法主要包括两个算法思想,第一是利用摆线轮与针轮的初始啮合间隙在处为极小值且在[0,π]区间为最小值的特征,通过对进行求导运算,缩小了齿廓修形系数Δrp及Δrrp的取值范围,减少筛选最优齿廓修形系数Δrp和Δrrp的计算量;第二是在齿廓修形系数优化过程中,在计算同时传力诸齿中受力最大齿所受力Fmax时,引入警告参数warn表征Fmax的收敛状态,根据警告参数warn的计数情况,使在优化过程快速剔除Fmax无法收敛的无解情况。
如图1所示,一种摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法,所述的摆线轮齿廓修形系数包括移距修形量Δrp以及等距修形量Δrrp,该方法具体包括如下步骤:
(1)预先选取等距修形量Δrrp和移距修形量Δrp的差值Δj的值,且满足0<Δj<0.5;
(2)通过下式计算等距修形量Δrrp和移距修形量Δrp的取值范围
其中,K1为摆线轮的短幅系数,为已知数值;
(3)根据步骤(2)中确定的Δrrp和Δrp的区间范围,离散选取Δrrp和Δrp的组合,且满足下式:
Δj=Δrrp-Δrp (2)
(5)设置传力诸齿中受力最大齿所受力Fmax、收敛系数err以及警告参数warn的初始值,具体如下式:
warn=0 (6)
其中,T为摆线针轮减速器的输出扭矩,K1为摆线轮的短幅系数,zc为摆线轮的齿数,rp为针齿分布半径,a为偏心距,均为已知数值;
(6)根据Fmax求得摆线轮各啮合点或待啮合点公法线方向的总变形δi,如下式所示:
δi=f(Fmax) (7)
在[0,π]区间内,先降低到0后再增大,δi从0增大然后再降低到0,与δi的变化曲线有两个交点,对应的角度为啮合初始位置角与啮合结束位置角如图3所示。与对应的齿序号为啮合初始齿序m与啮合结束齿序n。因此,根据与δi的关系,求得如图2步骤三所示。
(9)根据(8)计算得到的Fmax,new,采用下式更新收敛系数errnew以及警告参数warn
(10)当errnew大于前一次的收敛系数errold时,证明Fmax有发散以及无解的可能,此时令warn=warn+1,判断warn是否大于设定的阈值,大于时,那么判定Fmax发散,即Fmax无解,当前计算终止;当不大于设定的阈值时,判断更新的收敛系数errnew是否达到设定的精度要求,如果达到,则输出结果如果未达到,则利用步骤(8)计算得到的Fmax,new重复步骤(6)-(9);
当errnew不大于前一次的收敛系数errold时,保持warn不变,判断warn是否大于设定的阈值,大于时,那么判定Fmax发散,即Fmax无解,当前计算终止;当不大于设定的阈值时,判断更新的收敛系数errnew是否达到设定的精度要求,如果达到,则输出结果 如果未达到,则利用步骤(8)计算得到的Fmax,new重复步骤(6)-(9);
根据以上的基于警告参数warn的收敛性判断,可以快速剔除Fmax无法收敛的无解情况,进一步加快了优化速度。
优选地,所述的步骤(3)中,根据步骤(2)中确定的Δrrp和Δrp的区间范围离散选取Δrrp和Δrp的组合时采用均匀选择的原则。
优选地,所述的步骤(10)中,收敛系数err的设定的精度要求为1e-5。
优选地,所述的步骤(10)中,警告参数warn的设定的阈值为5。
本领域普通技术人员可以理解,以上所述仅为发明的优选实例而已,并不用于限制发明,尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内,所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法,所述的摆线轮齿廓修形系数包括移距修形量Δrp以及等距修形量Δrrp,其特征在于,该方法具体包括如下步骤:
(1)预先选取等距修形量Δrrp和移距修形量Δrp的差值Δj的值,且满足0<Δj<0.5;
(2)通过下式计算等距修形量Δrrp和移距修形量Δrp的取值范围
其中,K1为摆线轮的短幅系数,为已知数值;
(3)根据步骤(2)中确定的Δrrp和Δrp的区间范围,离散选取Δrrp和Δrp的组合,且满足下式:
Δj=Δrrp-Δrp (2)
(5)设置传力诸齿中受力最大齿所受力Fmax、收敛系数err以及警告参数warn的初始值,具体如下式:
warn=0 (6)
其中,T为摆线针轮减速器的输出扭矩,K1为摆线轮的短幅系数,zc为摆线轮的齿数,rp为针齿分布半径,a为偏心距,均为已知数值。
(6)根据Fmax求得摆线轮各啮合点或待啮合点公法线方向的总变形δi,如下式所示:
δi=f(Fmax) (7)
(9)根据(8)计算得到的Fmax,new,采用下式更新收敛系数errnew以及警告参数warn
(10)当errnew大于前一次的收敛系数errold时,证明Fmax有发散以及无解的可能,此时令warn=warn+1,判断warn是否大于设定的阈值,大于时,那么判定Fmax发散,即Fmax无解,当前计算终止;当不大于设定的阈值时,判断更新的收敛系数errnew是否达到设定的精度要求,如果达到,则输出结果如果未达到,则利用步骤(8)计算得到的Fmax,new重复步骤(6)-(9);
当errnew不大于前一次的收敛系数errold时,保持warn不变,判断warn是否大于设定的阈值,大于时,那么判定Fmax发散,即Fmax无解,当前计算终止;当不大于设定的阈值时,判断更新的收敛系数errnew是否达到设定的精度要求,如果达到,则输出结果 如果未达到,则利用步骤(8)计算得到的Fmax,new重复步骤(6)-(9);
2.根据权利要求1所述的摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法,其特征在于,所述的步骤(3)中,根据步骤(2)中确定的Δrrp和Δrp的区间范围离散选取Δrrp和Δrp的组合时采用均匀选择的原则。
3.根据权利要求1所述的摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法,其特征在于,所述的步骤(10)中,收敛系数err的设定的精度要求为1e-5。
4.根据权利要求1所述的摆线轮齿廓修形系数的快速优化方法,其特征在于,所述的步骤(10)中,警告参数warn的设定的阈值为5。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN112059082A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 汉德车桥(株洲)齿轮有限公司 | 渐开线花键键齿修形设计方法和加工方法及其齿轮产品 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106227918A (zh) * | 2016-07-10 | 2016-12-14 | 北京工业大学 | 基于粒子群算法的摆线针轮齿廓修型量优化方法 |
CN107742054A (zh) * | 2017-12-02 | 2018-02-27 | 北京工业大学 | 一种基于遗传算法的rv减速器齿廓优化修形方法 |
CN108897910A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-27 | 湖北工业大学 | 一种rv减速器中摆线轮等效扭转刚度的计算方法 |
CN109190289A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-11 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 摆线齿轮齿廓线性修形方法及摆线针轮传动装置 |
CN109446709A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-08 | 温州大学 | 一种减速机的摆线齿廓曲线仿真方法及系统 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106227918A (zh) * | 2016-07-10 | 2016-12-14 | 北京工业大学 | 基于粒子群算法的摆线针轮齿廓修型量优化方法 |
CN107742054A (zh) * | 2017-12-02 | 2018-02-27 | 北京工业大学 | 一种基于遗传算法的rv减速器齿廓优化修形方法 |
CN108897910A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-27 | 湖北工业大学 | 一种rv减速器中摆线轮等效扭转刚度的计算方法 |
CN109190289A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-11 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 摆线齿轮齿廓线性修形方法及摆线针轮传动装置 |
CN109446709A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-08 | 温州大学 | 一种减速机的摆线齿廓曲线仿真方法及系统 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112059082A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 汉德车桥(株洲)齿轮有限公司 | 渐开线花键键齿修形设计方法和加工方法及其齿轮产品 |
CN112059082B (zh) * | 2020-09-11 | 2022-08-09 | 汉德车桥(株洲)齿轮有限公司 | 渐开线花键键齿修形设计方法和加工方法及其齿轮产品 |
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