机器人用减速机噪声的原因以及解决办法

      传统衡量减速机性能的三个主要因素是:负载能力、疲劳寿命和运转精度往往忽略了传动噪音。随着ISO14000、ISO18000两项标准的相继颁布控制机器人减速机传动噪音这一因素的重要性日趋明显工业发展与需求对日本RV减速机的传动误差要求更为严格对噪声控制的要求也越来越高。目前日本RV减速机噪音形成因素大致可从内、外啮合齿轮的设计、制造、安装、使用维护等几个方面进行分析。  

     机器人用减速机设计原因及对策  　　

       1.机器人减速机内部齿轮精度等级设计机器人减速机时设计者往往从经济因素考虑尽可能比较经济的确定齿轮精度等级忽略精度等级是齿轮产生噪声与侧隙的标记。美国齿轮制造协会曾通过大量的齿轮研究确定高精度等级齿轮比低精度等级齿轮产生的噪声要小的多。因此在条件允许的情况下应尽可能提高齿轮的精度等级既能减少传动误差又可减小噪声。  　　

       2.机器人减速机内部齿轮宽度在机器人减速机传动空间允许时增加齿轮宽度可以减少恒定扭矩下的单位负荷。降低轮齿挠曲减少噪声激励从而降低传动噪声。德国H奥帕兹的研究表明扭矩恒定时小齿宽比大齿宽噪声曲线梯度高。同时增长齿轮宽度还能加大齿轮的承载能力提高机器人减速机的承载力矩。  　　

       3.机器人减速机内部齿轮的齿距和压力角小齿距能保证有较多的轮齿同时接触齿轮重叠增多减少单个齿轮挠曲降低传动噪声提高传动精度。较小的压力角由于齿轮接触角和横向重叠比都比较大因此运转噪声小、精度高。  　　

       4.机器人减速机内部齿轮变位系数选择正确合理选择变位系数不但可以凑合中心距避免齿轮根切保证满足同心条件改善齿轮的传动性能和提高其承载能力及提高齿轮的使用寿命还可以有效控制侧隙、温升与噪声。在闭式齿轮传动中对与硬齿面硬度350HBS的齿轮其主要失效形式是齿根疲劳折断这种齿轮传动设计一般是按弯曲疲劳强度来进行的在选择变位系数时应保证使相啮合的轮齿具有相等的弯曲强度。对与软齿面硬度350HBS的齿轮其主要失效形式是疲劳点蚀这种齿轮传动设计一般是按接触疲劳强度来进行的在选择变位系数时应保证使尽可能大的接触疲劳强度与疲劳寿命。

      机器人减速机合理选择变位系数的限制条件有:

        ①保证被切齿轮不发生根切

        ②保证齿轮传动的平稳性重合度必须大于1一般要求大于1.2

        ③保证齿顶有一定厚度

        ④一对齿轮啮合传动时如果一轮齿顶的渐开线与另一轮齿根的过渡曲线接触由于过渡曲线不是渐开线故两齿廓在接触点的公法线不能通过固定的节点因而引起传动比的变化还可能使两轮卡住不动这种过渡曲线干涉在选择变位系数时必须避免。  　

　     5.日本RV减速机内部齿轮齿形修整修缘和修根和齿顶倒角将齿顶的齿形切削成比正确的渐开曲线略呈凸形。当齿轮齿面受外力产生变形时可以避免对与之啮合的齿轮产生干涉并且可以降低噪音延长齿轮寿命。要注意不能修整过量过量修整等于增加了齿形误差将对啮合产生不良影响。  　

　     6.齿轮声辐射特征分析在选择用不同结构形式的齿轮时对其特定结构建立声辐射模型进行动力学分析对齿轮传动系统噪声进行预先评估。以便根据使用者的不同要求使用场所是否无人操作是否在城区内地上、地下建筑物有无特定要求是否有噪声防护或无其他特定要求去满足。  　

　     7.机器人减速机动力源运转速度根据在不同转速条件下对机器人减速机的试验表明随着机器人减速机输入转速的增加噪声也将增大。  　

　     8.机器人减速机箱体结构形式试验研究表明采用圆筒形箱体对减震有利在其他条件相同的情况下圆筒形箱体比其它类型箱体噪声级平均低5dB。对机器人减速机箱体进行共振测试找出共振位置增加适当的筋条板可以提高箱体的刚度减少箱体的振动实现降噪。多级传动时要求瞬时传动比的变化尽量小以保证传动平稳冲击及振动小噪声低。 

      机器人专用减速机制造原因及对策  　

　     1.日本RV减速机内部齿轮误差影响齿轮制造过程齿形误差、基节偏差、齿向误差和齿圈径向跳动误差是导致行星机器人减速机传动噪声的主要误差。也是控制行星日本RV减速机传动效率的一个问题点。现以齿形误差与齿向误差做简单说明。齿形误差小、齿面粗糙度小的齿轮在相同试验条件下其噪声比普通齿轮要小10dB。齿距误差小的齿轮在相同试验条件下其噪声级比普通齿轮要小612dB。但如果有齿距误差存在负载对齿轮噪声的影响将会减少。齿向误差将导致传动功率不是全齿宽传递接触区转向齿的这端面或那个端面因局部受力增大轮齿挠曲导致噪声级提高。但在高负载时齿变形可以部分弥补齿向误差。  　

　     2.装配同心度和动平衡装配不同心将导致轴系运转的不平衡且由于齿论啮合半边松半边紧共同导致噪声加剧。高精度齿轮传动装配时的不平衡将严重影响传动系统精度。 

　　  3.机器人减速机内部齿面硬度随着齿轮硬齿面技术的发展其承载能力大、体积小、重量轻、传动精度高等特点使其应用领域日趋广泛。但为获得硬齿面采用的渗碳淬硬使齿轮产生变形导致齿轮传动噪声增大寿命缩短。为减少噪声需对齿面进行精加工。目前除采用传统的磨齿方法外又发展出一种硬齿面刮削方法通过修正齿顶和齿根或把主被动轮的齿形都调小来减少齿轮啮入与啮出冲击从而减少齿轮传动噪音。 

　　  4.机器人减速机系统指标检定在装配前零部件的加工精度及对零部件的选配方法完全互换分组选配单件选配等将会影响到系统装配后的精度等级其噪声等级也在影响范围之内因此装配后对系统各项指标进行检定或标定对控制系统噪声是很关键的。 

      机器人减速机安装原因及对策  　

        1.减振和阻断措施机器人减速机在安装时应尽量避免机身与基础支撑及连接件之间发生共振产生噪声。机器人减速机内部常常会发生一只或几只齿轮在某些速度范围内产生共振除设计原因外与安装时未经空试揪出共振位置。并采取相应减振或阻断措施有直接关系。某些要求低传动噪声和振动的机器人减速机应选用高韧性高阻尼的基础材料来减少噪声和振动的发生。  　

　     2.零部件几何精度调整由于安装时几何精度未达到标准规定的要求导致机器人减速机零部件发生共振从而产生噪声这就应该在改善安装工艺增加工装保证装配人员的整体素质有直接关系。  　

　     3.零部件松动在安装时由于个别零部件的松动如轴承预紧机构轴系定位机构等导致系统定位不准非正常位置啮合轴系移动产生振动和噪声。这一系列需从设计结构出发尽量保证各机构的联接稳定采用多种联接方式。  　

　     4.传动部件损坏在安装时由于不当操作损伤传动部件导致系统运动不准确或运动失稳高速运动部件由于受损导致油膜振动人为造成运动件动不平衡都产生振动和噪声。这些原因在安装过程中都是必须注意和尽量避免的。对无法修复的损伤零部件必须予以更换以保证系统获得稳定的噪声等级。  　

      机器人减速机使用维护原因及对策  　

　      机器人减速机的正确使用维护虽不能降低系统噪声等级保证传递精度但却能防止其指标劣化增大使用寿命。  　

　      1.内部清洁机器人减速机内部零件的清洁是保证其正常运转的基本条件任何杂质污物的进入都将影响并损伤传动系统导致噪声的产生。 

　　   2.工作温度保证机器人减速机正常的工作温度避免零部件因过大的温升产生变形确保齿轮正常啮合从而防止噪声的增大。  　

　      3.及时的润滑和正确使用油品不合理的润滑和错误的使用润滑油脂都将对机器人减速机产生不可估量的损害。高转速时齿轮齿面摩擦会产生大量的热能润滑不当将会导致轮齿的损伤影响精度噪声亦会增大。设计时要求齿轮副有适当的间隙啮合轮齿的非工作面间的间隙以补偿热变形与贮存润滑油脂。润滑油脂的正确使用和选择可保证系统安全有效运行延缓劣化趋势稳定噪声等级。  　

　      4.机器人减速机的正确使用正确使用机器人减速机可以最大限度地避免零部件的损伤及损坏保证稳定的噪声等级。机器人减速机噪声会随负载的增加而增大所以应在正常负载范围内使用。  　

　      5.定期维护与保养定期的维护保养换油更换已磨损零部件紧固件松动部件清除内部杂物调整各部件间隙至标准规定值检定各项几何精度等。可以提高机器人减速机抵抗噪声等级劣化能力维持稳定的使用状态。  　

　      机器人减速机传动噪声控制是一个系统工程它涉及了传动系统齿轮、箱体、联接件、轴承等设计制造安装使用维护直至更新的全过程它不仅对设计者生产制造者也对安装使用维护保养者提出了诸多要求上述任何环节未受到有效控制齿轮传动噪声控制都将归于失效。