RV减速器行星轮的FMEA分析

曾雪莲

（福建船政交通职业学院，福州 350007）

目前，机器人的研发、制造和应用已成为衡量一个国家科技创新和高端制造水平的重要标志之一，其发展或将改变全球制造业的格局。随着国务院颁布《中国制造2025》，智能制造已被确定为我国制造业今后发展的主要方向之一。根据相关调查数据，精密减速器只占据机器人总成本的36%，而RV减速器已经占据机器人加速器市场的60%左右[1]。目前，我国的精密减速器主要依赖进口。因技术垄断的缘故，我国采购机器人核心部件的价格远高于国外同款的售价，导致我国高端机器人市场无法与国外品牌竞争[2]。

1 RV减速器的工作原理

RV减速器是在传统针摆行星传动的基础上发展起来的减速器，由一个前级行星齿轮传动和一个后级摆线针轮传动组成。它不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且具有质量轻、体积小、寿命长、传动效率高、传动精度大、传动比范围广和传动平稳的优点。在中重载荷机器人上，RV减速器的市场占有率高达90%[3]。

RV减速器工作原理如图1所示。首先，由输入轴运动带动太阳轮转动。由于太阳轮与行星轮啮合，使得行星轮一边绕中心轮公转一边自转。其次，曲柄轴端部通过花键与行星轮连接，使得曲柄轴与行星轮一起转动。再次，曲柄轴的自转作为后级摆线针轮行星轮系的输入，两个完全一样的摆线轮呈相位差180°安装，通过滚动轴承与曲柄轴连接，并同时与针齿啮合。最后，摆线轮绕针齿壳中心线公转的同时也在自转，且其转向与太阳轮转向相同，并且以1:1的传动比将自转速度通过轴承传递给输出盘（行星架），从而实现减速[4]。

图1 RV减速器传动简图

2 RV减速器的FMEA分析

失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）又称为故障模式影响分析。它的分析步骤为：绘制可靠性框图→故障模式分析→失效原因分析→影响程度分析→故障检测方法分析→形成FMEA报告。FMEA分析中SER、PFO和PD的评分依据和细则分别如表1、表2和表3所示。RV减速器的传动零部件有输入轴、太阳轮、行星轮、曲柄轴、摆线轮、针轮和滚动轴承。本文只对RV减速器的重要传动件（行星轮）进行FMEA分析，分析报告如表4所示。

表1 SER评分依据和细则

表2 PFO评分依据和细则

表3 PD评分依据和细则

表4 行星轮的FMEA报告

3 结语

本文通过对RV减速器的行星齿轮进行FEMA分析，得到了行星齿轮的主要故障模式对整机产生的影响，提出了相应的预防措施，可为相关人员设计RV减速器提供参照依据。