STRUCTURAL DESIGN AND ANALYSIS OF NEW PRECCISION WORM GEAR REDUCER FOR INDUSTRIAL ROBOTS

QIAO Xuetao; LIU Fengzhuo; CHEN Pengwei; ZHAI Jin; LI Youhua; XU Hang

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.015

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STRUCTURAL DESIGN AND ANALYSIS OF NEW PRECCISION WORM GEAR REDUCER FOR INDUSTRIAL ROBOTS

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2025-12-22

- STRUCTURAL DESIGN AND ANALYSIS OF NEW PRECCISION WORM GEAR REDUCER FOR INDUSTRIAL ROBOTS
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 12, Pages: 151-160(2025)
- 作者机构：
  
  中原工学院智能机电工程学院，郑州 450007
- 作者简介：
  
  QIAO Xuetao, E-mail: xtqiao@126.com
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52075561);Mechanical Industry Key Laboratory of Optical Sensing and Testing Technology(2022SA-04-15);Henan Province Graduate Education Reform and Quality Improvement Project(YJS2023AL041);Zhongyuan University of Technology Advantage Discipline Strength Improvement Plan Funding(GG202407)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.015
  CLC： TH132.46
- Received：05 May 2024，
  
  Published：15 December 2025
- 稿件说明：
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乔雪涛，刘锋卓，陈鹏威，等. 工业机器人新型精密蜗轮蜗杆减速器结构设计与分析［J］. 机械强度，2025，47（12）：151-160.

QIAO Xuetao，LIU Fengzhuo，CHEN Pengwei，et al. Structural design and analysis of new preccision worm gear reducer for industrial robots［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：151-160.
乔雪涛，刘锋卓，陈鹏威，等. 工业机器人新型精密蜗轮蜗杆减速器结构设计与分析［J］. 机械强度，2025，47（12）：151-160. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.015.

QIAO Xuetao，LIU Fengzhuo，CHEN Pengwei，et al. Structural design and analysis of new preccision worm gear reducer for industrial robots［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：151-160. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.015.

摘要

精密减速器是工业机器人的核心部件之一，一直是机器人领域的研究热点。从结构更新的角度，提出了一种适用于工业机器人的新型精密蜗轮蜗杆减速器。通过改进蜗轮蜗杆传动中相对滑动速度较高和啮合间隙偏大的缺点，利用SolidWorks软件建立了减速器三维模型，并运用Ansys Workbench软件和Adams软件对减速器进行强度校核、模态特性分析和传动原理分析，得出了减速器传动误差频谱图，分析了不同参数对均载系数的影响。根据设计参数加工出减速器样机，在机器人减速器综合试验台上测试了样机的各项性能，并与理论计算和仿真分析结果进行了对比。结果表明，所研制的精密蜗轮蜗杆减速器结构设计与传动原理较为合理，传动精度为40.13

，回差为0.47'，且运行状态平稳。

Abstract

Precision reducers，as one of the core components of industrial robots

have long been a research focus in the robotics field.Therefore

from the perspective of structural innovation

a new type of precision worm gear reducer suitable for industrial robots was proposed in this paper.By addressing the shortcomings of high relative sliding speed and large meshing clearance in traditional worm gear transmission

a 3D model of

the reducer was established using SolidWorks software. Subsequently

strength verification，modal characteristic analysis

and transmission principle analysis of the reducer were conducted using Ansys Workbench software and Adams software.Through these analyses

the transmission error spectrum of the reducer was obtained

and the influence of different parameters on the load sharing coefficient was analyzed.A prototype reducer was manufactured according to the design parameters

and various performances of the prototype were tested on an integrated test bench for robot reducers; the test results were compared with those of theoretical calculations and simulation analyses.The results showed that the structural design and transmission principle of the developed precision worm gear reducer were reasonable

with a transmission accuracy of 40.13

arcseconds and a backlash of 0.47

and it operated stably.

关键词

Keywords

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