GB/T 36491-2018 机器人用摆线针轮行星齿轮传动装置 通用技术条件

　　ICS 2 1 . 200 J 17

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 36491—2018

　　机器人用摆线针轮行星齿轮传动装置

　　通用技术条件

　　precisioncycloidalpinplanetarygeartransmissionforrobot—

　　Generaltechnicalrequirements

　　2018-07-13 发布 2019-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 36491—2018

　　GB/T 36491—2018

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国齿轮标准化技术委员会(SAC/TC 52)归口 。

　　本标准起草单位：江苏省减速机产品质量监督检验中心、郑州机械研究所有限公司、南京康尼机电股份有限公司、重庆大学机械传动国家重点实验室、中机生产力促进中心、郑州高端装备与信息产业技术研究院有限公司、广东产品质量监督检验研究院、工业和信息化部电子第五研究所、南京高速齿轮制造有限公司、南京工程学院、浙江双环传动机械股份有限公司、江苏济川创新传动机械研究院有限公司。

　　本标准主要起草人：王志刚、丁军、史旭东、唐娟、张立勇、陈兵奎、刘红旗、管洪杰、张杰、张敬彩、陶桂宝、吴清锋、丁小健、瞿虎春、左健民、张靖、位云成、周晓菊、李朝阳、石祥鹏、王海霞、徐磊琛、陈健、何君。

　　GB/T 36491—2018

　　机器人用摆线针轮行星齿轮传动装置

　　通用技术条件

　　1 范围

　　本标准规定了机器人用摆线针轮行星齿轮传动装置(以下简称传动装置)的术语和定义、常用结构形式、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。

　　本标准主要适用于机器人领域，也可用于对传动装置要求体积小、质量轻、大速比、大扭矩、高精度、高刚度、高可靠度的其他工业领域。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 2828 . 11 计数抽样检验程序 第 11 部分：小总体声称质量水平的评定程序

　　GB/T 6404 . 1 齿轮装置的验收规范 第 1 部分：空气传播噪声的试验规范

　　GB/T 13306 标牌

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　启停允许转矩 allowabletorqueduringaccelerationordeceleration

　　在正常启动或停止过程中，输出端被允许的最大负载(含惯性)转矩。

　　3.2

　　反向启动转矩 backdrivingtorque

　　增速启动转矩

　　输入端无负载，缓慢扭转输出端至输入端产生旋转时所需的转矩。

　　3.3

　　空载摩擦转矩 no-loadrunningtorque

　　输出端无负载，驱动输入端，不同稳定转速下的输入转矩。 也可按传动比换算到输出端的转矩，并绘制转速-转矩曲线。

　　3.4

　　瞬时最大允许转矩 momentarymaximum allowabletorque

　　受到意外冲击时，输出端承受的瞬时最大转矩的允许值。

　　3.5

　　允许弯矩 allowablebendingmoment

　　为保证正常运行，输出端承受弯矩的允许值。

　　GB/T 36491—2018

　　3.6

　　瞬时最大允许弯矩 momentarymaximum allowablemoment

　　受到意外冲击时，输出端承受的瞬时最大弯矩的允许值。

　　3.7

　　弯曲刚度 bendingrigidity

　　输出端承受的弯矩与输出端轴线弹性偏转角的比值。

　　3.8

　　扭转刚度 torsionalrigidity

　　输入端固定，输出端承受的转矩与输出端的弹性扭转角的比值。

　　3.9

　　滞回曲线 hysteresiscurve

　　输入端固定，给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载，再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，记录多组输出端转矩、转角值，绘制完成的封闭的转矩-转角曲线。

　　如图 1 所示。

　　图 1 滞回曲线

　　3 . 10

　　回差 lostmotion

　　滞回曲线上，±3%额定转矩处两组交点的中点的转角差的绝对值。

　　如图 1 所示。

　　3 . 1 1

　　传动误差 transmissionerror

　　输出端实际输出转角与理论输出转角之差。

　　4 常用结构形式

　　摆线针轮行星齿轮传动装置的常用结构形式一般包括行星—摆线针轮、摆线针轮两种，具体分类参见附录 A。

　　— 行星—摆线针轮的结构原理如图 2 所示，结构尺寸见附录 B ;

　　— 摆线针轮的结构原理如图 3 所示，结构尺寸见附录 B。

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　　图 2 行星—摆线针轮结构原理图 图 3 摆线针轮结构原理图

　　5 技术要求

　　5 . 1 外观

　　外观应满足下列要求：

　　a) 应光洁，无毛刺、碰伤、划伤、锈蚀和涂覆层剥落;

　　b) 壳体与其他部位的接合面应平整。

　　5 . 2 装配

　　装配应满足下列要求：

　　a) 各连接件、紧固件不松动;

　　b) 各密封处和接合处不漏油、不渗油;

　　c) 运转平稳、无冲击。

　　5 . 3 启停允许转矩

　　应符合表 B. 3 的规定。

　　5 . 4 反向启动转矩

　　应不大于表 B. 3 的规定。

　　5 . 5 空载摩擦转矩

　　在额定转速下，应不大于表 B. 3 的规定。

　　5 . 6 空载试验

　　不得出现连结件松动、冲击和异响等现象。

　　GB/T 36491—2018

　　5 . 7 负荷性能试验

　　不得出现连结件松动、冲击和异响等现象。

　　5 . 8 超载试验

　　按启停允许转矩运行 10 min,按瞬时最大允许转矩运行 3 s,传动装置仍能正常运行。

　　5 . 9 壳体最高温度

　　在额定转速下加载至额定转矩，达到热平衡后壳体最高温度应不大于 60 ℃ 。

　　5 . 10 传动效率

　　在额定转速和额定转矩下，应不低于 80%。

　　5 . 1 1 噪声

　　在额定转速和额定转矩下，应不大于表 B. 4 的规定。

　　5 . 12 瞬时最大允许转矩

　　应符合表 B. 5 的规定。

　　5 . 13 允许弯矩

　　应符合表 B. 6 的规定。

　　5 . 14 瞬时最大允许弯矩

　　应符合表 B. 5 的规定。

　　5 . 15 弯曲刚度

　　应不小于表 B. 6 的规定。

　　5 . 16 扭转刚度

　　应不小于表 B. 6 的规定。

　　5 . 17 回差

　　应符合表 B. 7 的规定。

　　5 . 18 传动误差

　　应符合表 B. 7 的规定。

　　5 . 19 额定寿命

　　在额定转速和额定转矩下，连续正常运行时间应不少于 6 000 h。

　　5 . 20 使用环境条件

　　温度：- 10 ℃ ~40 ℃。

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　　6 试验方法

　　6 . 1 外观目测。

　　6 . 2 装配

　　用手正反向转动传动装置，输出端各向转动一周以上，检查有无异常响声和不平稳转动现象。

　　6 . 3 启停允许转矩

　　将负载调至额定转矩，带载启动传动装置，绘制时间-转矩曲线，取峰值。

　　6 . 4 反向启动转矩

　　输入端无负载，在输出端施加缓慢、平稳增加的转矩，用转矩传感器记录该值，同时用角度传感器记录输入端的转动。 当输入端开始转动的瞬间输出端的转矩值，即为反向启动转矩。

　　6 . 5 空载摩擦转矩

　　输出端无负载，驱动输入端从零速逐渐增至额定转速。 在此过程中，连续多次读取稳定转速下的输入端转矩值，乘以传动比后即可得到不同转速下的空载摩擦转矩。 绘制空载摩擦的转速-转矩曲线，如图 4 所示。

　　图 4 空载摩擦的转速-转矩曲线图

　　6 . 6 空载试验

　　在额定转速下正、反向各空载运行不少于 30 min。

　　6 . 7 负荷性能试验

　　在空载试验后进行。 在额定转速、额定转矩下运行至温度平衡。 反向进行同样的操作。

　　6 . 8 超载试验

　　在空载试验和负载试验后进行。 按启停允许转矩运行 10 min,按表 B. 5 规定的瞬时最大允许转矩

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　　运行 3 s,试验次数为 3 次 。

　　6 . 9 壳体最高温度

　　在额定转速、额定转矩下运行，每隔 10 min记录壳体温度数值。 当 30 min 内温差小于 1 ℃时，记录壳体最高温度。

　　6 . 10 传动效率

　　在不同工作转速下运行，转速稳定后分级加载至额定转矩，测量至少 5 个转矩级别下输入输出端的转矩、转速值，得到不同转速下的转矩—效率曲线。

　　6 . 1 1 噪声

　　在额定转速和额定转矩下，噪声检验按 GB/T 6404 . 1 进行。

　　6 . 12 瞬时最大允许转矩

　　在超载试验中完成验证。

　　6 . 13 允许弯矩

　　在额定转速和额定转矩下，按图 5 中的加载方式施加表 B. 6 规定的允许弯矩完成验证。

　　6 . 14 瞬时最大允许弯矩

　　在额定转速和额定转矩下，按图 5 中的加载方式施加表 B. 5 规定的瞬时最大允许弯矩，时长不超过5 s 。

　　6 . 15 弯曲刚度

　　输出端按图 5 方式加载，施加互相垂直的负载力 W 1 和负载力 W 2 。逐步增加负载力 W 1 、W2 ,记录θ、W1、W2 的值。 根据公式(1),计算出弯曲刚度 Km 。

　　图 5 外部载荷图

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　　K …………………………( 1 )

　　式中：

　　θ —输出法兰的偏转角;

　　Km — 弯曲刚度;

　　W 1、W2 — 负载力;

　　L1 、L2 — 负载力作用点到基准的距离。

　　6 . 16 扭转刚度

　　根据图 6 滞回曲线示意图，按公式 K=d/c，计算出扭转刚度 K。

　　图 6 滞回曲线上扭转刚度计算示意图

　　6 . 17 回差

　　根据图 6 所示的滞回曲线，按定义计算回差值。

　　6 . 18 传动误差

　　在轻载(额定转矩的 3%~5%)和低输入转速(不大于 200 r/min)状态下，在输出端转动一周范围内，连续多次采集输入端、输出端转角值，将输出端转角测量值与理论值进行比较，绘制传动误差曲线图，如图 7 所示。

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　　图 7 传动误差曲线

　　6 . 19 额定寿命

　　模拟试验件在机器人中的工作状况，从输入端驱动试验件，使输出端作往复摆动，摆动角 φ 的范围为 45°~90°,加/减速区摆动角度为 φa , 等速区角度范围(φ-2φa) 应不小于 0 °。按照等加/减速曲线或正弦加/减速度曲线进行加载寿命试验，试验时最大加速度应保证试验件最大输出转矩不大于额定输出转矩的 2 . 5 倍，最大转速不大于试验件额定转速(试验件壳体温度应控制在 60 ℃以内)。 实时测量各个时间段 ti的负载转矩Ti、转速ni，转矩测量精度不低于满量程的 1%。

　　输出端固定刚体负载，模拟实际使用工况的周期性负载转矩 T 的变化，有：

　　T=Jε+ Σ(migricosφi) …………………………( 2 )

　　式中：

　　J —输出轴上刚体负载的转动惯量，J= Σmir;

　　ε —输出轴角加速度;

　　mi —输出轴上刚体负载中各质点的质量;

　　ri —该质点到转动轴线的半径;

　　φi —输出轴上刚体负载质心的摆动角位移;

　　g —重力加速度。

　　寿命试验所需时间 t根据试验负载和试验转速，按照滚动轴承的疲劳寿命计算方法进行：

　　t=t0n0 T/nmT =t0n0 TΣti/ Σ(tiniT)…………………………( 3 )

　　式中：

　　t0 —额定转矩下的设计寿命;

　　n0 —输出端额定转速;

　　T0 — 输出端额定转矩;

　　nm —试验时输出端平均转速，nm = Σ(tini)/ Σti;

　　Tm —试验时输出端平均负载转矩，Tm = 1/e;

　　e — 寿命指数，对摆线类传动装置偏心轴滚子轴承，e=10/3。

　　试验过程中应观察：

　　a) 各连接件、紧固件是否有松动;

　　b ) 各密封处接合处是否漏油、渗油;

　　c) 运转是否平稳，是否发生过大冲击、异响;

　　d) 传动装置壳体最高温度是否超过上限;

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　　e) 输出转速和转矩是否出现异常。

　　寿命试验完成后应进行检查：

　　a) 检查试验件传动误差变化情况;

　　b ) 检查零部件失效情况。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检验分类

　　传动装置检验分为出厂检验和型式检验。

　　7 . 2 出厂检验

　　出厂检验项目按表 1 规定，检验合格后方可出厂。

　　7 . 3 型式检验

　　凡属下列情况之一时，均应进行型式检验：

　　a) 新产品试制定型鉴定及老产品转厂试制;

　　b ) 产品在设计、工艺、材料等方面有较大改变，足以影响产品性能时;

　　c) 定期进行质量抽查时;

　　d) 停产 2 年后再恢复生产时;

　　e) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时;

　　f) 有关部门提出型式检验要求时;

　　g) 每一年至少进行一次型式检验，两次型式检验间隔不得超过 1 年 。

　　型式检验项目按表 1 的规定，抽样台数依据 GB/T 2828 . 11 的规定。

　　表 1 检验项目

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　　表 1(续)

　　8 标志、包装、运输和储存

　　8 . 1 标志

　　传动装置应在易识别的位置设置产品标识，并符合 GB/T 13306 的规定，标识内容包括：

　　a) 产品名称和型号;

　　b ) 公称传动比;

　　c) 制造厂名及厂址;

　　d) 出厂日期或批号;

　　e) 执行标准编号或合同号;

　　f) 出厂编号。

　　8 . 2 包装

　　包装前传动装置的轴伸及外露安装基准面应作防锈和防物理破坏处理。

　　传动装置包装、运输应符合 GB/T 191 及 GB/T 13384 的规定或客户的要求。 出厂时应随机附带下列资料：

　　a) 产品合格证;

　　b ) 产品使用说明书;

　　c) 装箱单;

　　d) 附件及附件清单;

　　e) 客户要求的其他文件。

　　8 . 3 运输和储存

　　运输和储存时应注意防水、防潮、防腐蚀和防振动，传动装置应储存在干燥的场所。 储存期超过6 个月应查看一次锈蚀情况，必要时重新做防腐蚀处理。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)产 品 分 类

　　A.1 产品分类

　　根据传动装置常见产品类型，作以下分类。

　　A.1 . 1 按输入配置型式

　　分为同轴输入系列(A 系列)和偏置输入系列(B 系列)。进一步，按紧固形式：

　　—A 系列分为：输出法兰螺栓紧固型(L)和输出法兰销并用紧固型(X) 。

　　—B 系列分为：输出法兰螺栓紧固型(L)和输出法兰通孔螺栓紧固型(T) 。

　　A.1 . 2 按精度等级

　　分为 Ⅰ 级 、Ⅱ级和 Ⅲ级精度。 详见表 B. 7 。

　　A.2 型号

　　传动装置型号由规格代号、额定输出转矩代号、输入配置系列、传动比、紧固形式和精度等级组成，如图 A. 1 所示。

　　□-□ □-□-□-□

　　l l l l l——ll—————

　　l l—————————额定输出转矩代号(额定输出转矩除 10 取整)

　　l———————————规格代号 PCP(Precision Cycloid Pin Planetary精密摆线针轮行星的简写)

　　图 A.1 传动装置型号

　　示例：PCP-20A-121-L-Ⅰ 表示同轴输入系列机器人用摆线针轮行星齿轮传动装置，其额定输出转矩代号为 20,额定输出转矩为 177 N · m,传动比为 121,紧固形式为输出法兰螺栓紧固，精度等级为 Ⅰ 级 。

　　A.3 传动装置组成及输出方式

　　如图 2 所示，主要由输入轮、行星轮、输出法兰、外壳、PCP齿轮、曲柄轴及其他辅件组成。

　　输出方式主要包括以下三种：

　　a) 外壳固定，输入轮输入，输出法兰输出;

　　b ) 输出法兰固定，输入轮输入，外壳输出;

　　c) 输入轮固定，外壳输入，输出法兰输出。

　　A.4 基本参数

　　行星-摆线针轮 A 系列结构如图 A. 2 所示，名义尺寸见表 A. 1、表 A. 2,额定参数见表 B. 1 。

　　行星-摆线针轮 B 系列结构如图 A. 3 所示，名义尺寸见表 A. 3、表 A. 4,额定参数见表 B. 2 。

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　　GB/T 36491—2018

　　GB/T 36491—2018

　　表 A.1 A 系列 L 型结构名义尺寸 单位为毫米

　　表 A.2 A 系列 X 型结构名义尺寸 单位为毫米

　　GB/T 36491—2018

　　表 A.2(续) 单位为毫米

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　　GB/T 36491—2018

　　GB/T 36491—2018

　　表 A.3 B 系列 L 型结构名义尺寸 单位为毫米

　　表 A.4 B 系列 T 型结构名义尺寸 单位为毫米

　　GB/T 36491—2018

　　表 A.4(续) 单位为毫米

　　附 录 B

　　(规范性附录)性能参考值

　　B.1 A 系列额定表

　　A 系列的额定参数应符合表 B. 1 的规定。

　　表 B.1 A 系列额定表

　　表 B.1(续)

　　表 B.1(续)

　　B.2 B 系列额定表

　　B 系列的额定参数应符合表 B. 2 的规定。

　　表 B.2 B 系列额定表

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　　B.3 转矩性能

　　启停允许转矩应符合表 B. 3 的规定，反向启动转矩、空载摩擦转矩应不大于表 B. 3 的规定。

　　表 B.3 转矩性能

　　B.4 噪声

　　噪声应不大于表 B. 4 的规定。

　　表 B.4 噪声允许值

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　　表 B.4(续)

　　B.5 瞬时最大允许转矩、瞬时最大允许弯矩

　　瞬时最大允许转矩、瞬时最大允许弯矩应符合表 B. 5 的规定。

　　表 B.5 瞬时最大允许转矩、瞬时最大允许弯矩

　　GB/T 36491—2018

　　表 B.5(续)

　　B.6 弯曲刚度、扭转刚度、允许弯矩

　　弯曲刚度、扭转刚度应不小于表 B. 6 的规定，允许弯矩应符合表 B. 6 的规定。

　　表 B.6 弯曲刚度、扭转刚度、允许弯矩

　　GB/T 36491—2018

　　B.7 回差、传动误差

　　回差和传动误差精度等级应符合表 B. 7 的规定。

　　表 B.7 精度等级