減速器振動(dòng)問(wèn)題一直是機(jī)器人的應(yīng)用痛點(diǎn)，它不僅影響了機(jī)器人的終端用戶體檢，更為關(guān)鍵的是，它限制了機(jī)器人在高端裝備制造領(lǐng)域“大展拳腳”；由于減速器的振動(dòng)會(huì)傳遞到機(jī)器人末端，從而使末端出現(xiàn)抖動(dòng)，大大降低了機(jī)器人的軌跡精度、重復(fù)定位精度。 例如，在機(jī)器人焊接復(fù)雜曲面、切割復(fù)雜形狀時(shí)，受減速器振動(dòng)影響，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)出現(xiàn)不光滑，甚至是運(yùn)動(dòng)軌跡不連續(xù)的情況，不利于對(duì)機(jī)器人軌跡進(jìn)行優(yōu)化。可以說(shuō)，如果不能有效解決減速器的振動(dòng)問(wèn)題，機(jī)器人就無(wú)法承擔(dān)類似的高速、高精生產(chǎn)任務(wù)。

不僅如此，一旦減速器振動(dòng)過(guò)大，機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度的上限也會(huì)大大降低，并且使得定位時(shí)間增加，從而影響機(jī)器人的工作效率；而減速器的振動(dòng)也會(huì)讓機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生附加沖擊力，從而降低了整機(jī)系統(tǒng)的使用壽命。

是什么引起了減速器的振動(dòng)？

那么如何才能解決這令人頭痛不已的減速器振動(dòng)問(wèn)題呢？

我們首先需要從原理著手，了解減速器為什么會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。以諧波減速器為例，從齒輪嚙合原理來(lái)看，當(dāng)嚙合存在干涉或齒面光潔度差時(shí)都會(huì)導(dǎo)致嚙合沖擊力增大，從而引起減速器的振動(dòng)劇烈增大。

而從薄壁圓筒機(jī)理看，引起諧波減速器振動(dòng)深層次原因?yàn)椋?/p>

1.經(jīng)過(guò)理論研究，減速器振動(dòng)的大小與材料的密度成正比、與材料的楊氏模量和泊松比成反比。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)減速器振動(dòng)的影響，振動(dòng)的大小與輪齒的嚙合長(zhǎng)度成反比，與柔輪的壁厚成反比，與柔輪半徑成正比。

諧波減速器振動(dòng)幅值和輪齒嚙合長(zhǎng)度的關(guān)系

諧波減速器振動(dòng)幅值和柔輪壁厚之間的關(guān)系

3.零件加工精度的影響，減速器中的一些關(guān)鍵零部件，例如凸輪軸形位公差齒面表面光潔度的影響，如果同軸度對(duì)稱度形位公差較大，會(huì)使諧波減速器產(chǎn)生偏心力，偏心力就會(huì)成為減速器振動(dòng)的一個(gè)激勵(lì)，從而加劇振動(dòng)。 4.減速器裝配的影響，零件選配的不合理，不僅會(huì)使得減速器系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡力，而且還會(huì)產(chǎn)生新的諧波頻率，這些不僅會(huì)使得系統(tǒng)振動(dòng)增加，同時(shí)增加系統(tǒng)出現(xiàn)共振的概率。

減速器振動(dòng)解決方案

基于對(duì)以上振動(dòng)理論的研究，昊志機(jī)電在齒形及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，正向設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)SP齒形及凸輪廓曲線，并優(yōu)化了輪齒的最佳嚙合長(zhǎng)度和柔輪的最佳壁厚。

此外，改善齒輪加工精度等級(jí)、齒面的光潔度，降低摩擦提升傳動(dòng)的平順性。

在材料選用上，昊志機(jī)電選擇了密度小、彈性模量大的新型合金鋼，并通過(guò)對(duì)加工工藝不斷改進(jìn)，精細(xì)化了材料的晶粒，從而進(jìn)一步提高了材料的彈性模量、泊松比；這些舉措都很好地避免了減速器出現(xiàn)過(guò)大的振動(dòng)，下圖為改進(jìn)工藝后材料晶粒的金相圖，其晶粒度等級(jí)已經(jīng)達(dá)到了1-2級(jí)。

試樣邊緣 500X 在零件加工方面，通過(guò)改良裝夾工裝和工藝流程，盡量減少零件在加工時(shí)的裝夾次數(shù)和加工基準(zhǔn)的更換，從而提升了零件的加工精度等級(jí)；以凸輪軸為例，凸輪對(duì)稱度嚴(yán)格控制在5μm之內(nèi),輪廓度小于2μm。

在裝配規(guī)則方面，將人工智能算法引入到了諧波減速器的裝配上來(lái)，真正的做到了零件的“智能”選配。智能化選配的流程圖如下所示：

減速器振動(dòng)改善效果呈現(xiàn) 從頻譜分析圖對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，改善振動(dòng)幅值明顯降低，另外，齒輪的嚙合頻率及邊頻明顯降低，這說(shuō)明昊志機(jī)電減速器齒輪嚙合狀態(tài)良好，運(yùn)轉(zhuǎn)中受到的沖擊較小。

優(yōu)化前頻譜測(cè)試效果

文章出處：【微信公眾號(hào)：高工機(jī)器人】

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