諧波減速機(jī)的介紹

時(shí)間：2020-01-05作者：深圳歐洛克自動(dòng)化科技有限公司瀏覽：1510

1傳動(dòng)原理

右圖1示出一種簡(jiǎn)單的諧波傳動(dòng)減速器基本結(jié)構(gòu)，圖2表示諧波傳動(dòng)工作原理圖。
它主要由三個(gè)基本構(gòu)件組成：
（1）帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪），它相當(dāng)于行星系中的中心輪；
（2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），它相當(dāng)于行星齒輪；
（3）波發(fā)生器H，它相當(dāng)于行星架。
作為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出形式。
波發(fā)生器H是一個(gè)桿狀部件，其兩端裝有滾動(dòng)軸承構(gòu)成滾輪，與柔輪1的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的總長(zhǎng)。波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長(zhǎng)軸兩端附近的齒與剛輪的齒嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪脫開。周長(zhǎng)上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過(guò)渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪相對(duì)剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。工作時(shí)，固定鋼輪，由電機(jī)帶動(dòng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)，柔輪作為從動(dòng)輪，輸出轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。在傳動(dòng)過(guò)程中，波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周，柔輪上某點(diǎn)變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù)，以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動(dòng)的柔輪應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于獲得大的傳動(dòng)比。故為目前應(yīng)用廣的一種。
諧波齒輪傳動(dòng)的柔輪和剛輪的齒距相同，但齒數(shù)不等，通常采用剛輪與柔輪齒數(shù)差等于波數(shù)，即
z2－z1=n
式中 z2、z1--分別為剛輪與柔輪的齒數(shù)。
當(dāng)剛輪固定、發(fā)生器主動(dòng)、柔輪從動(dòng)時(shí)，諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為
i=-z1/(z2-z1)
雙波傳動(dòng)中，z2－z1=2，柔輪齒數(shù)很多。上式負(fù)號(hào)表示柔輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相反。由此可看出，諧波減速器可獲得很大的傳動(dòng)比。

波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀。為此，橢圓的長(zhǎng)軸部分與剛輪嚙合，而短軸部分兩輪輪齒處于脫開狀態(tài)。

使剛輪固定，波發(fā)生器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，柔輪產(chǎn)生彈性變形，與剛輪輪齒嚙合的部位順次移動(dòng)。

波發(fā)生器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度，柔輪逆時(shí)針移動(dòng)一個(gè)輪齒。

波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)一周（360度），由于柔輪的齒數(shù)比剛輪少兩個(gè)，因此逆時(shí)針移動(dòng)兩個(gè)輪齒。通常將該運(yùn)動(dòng)傳遞作為輸出。

1.減速比高 單級(jí)同軸可獲得1/30～1/320的高減速比。結(jié)構(gòu)、構(gòu)造簡(jiǎn)單，卻能實(shí)現(xiàn)高減速比裝置。 2.齒隙小 Harmonic Drive?不同于與普通的齒輪嚙合，齒隙小，該特長(zhǎng)對(duì)于控制器領(lǐng)域而言是不可或缺的要素。 3.精度高 多齒同時(shí)嚙合，并且有兩個(gè)180度對(duì)稱的齒輪嚙合，因此齒輪齒距誤差和累積齒距誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)精度的影響較為平均，使位置精度和旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到高的水準(zhǔn)。 4.零部件少、安裝簡(jiǎn)便 三個(gè)基本零部件實(shí)現(xiàn)高減速比，而且它們都在同軸上，所以套件安裝簡(jiǎn)便，造型簡(jiǎn)捷。 5.體積小、重量輕 與以往的齒輪裝置相比，體積為1/3，重量為1/2，卻能獲得相同的轉(zhuǎn)矩容量和減速比，實(shí)現(xiàn)小型輕量化。 6.轉(zhuǎn)矩容量高 柔輪材料使用疲勞強(qiáng)度大的特殊鋼。與普通的傳動(dòng)裝置不同，同時(shí)嚙合的齒數(shù)占總齒數(shù)的約30%，而且是面接觸，因此使得每個(gè)齒輪所承受的壓力變小，可獲得很高的轉(zhuǎn)矩容量。 7. 輪齒嚙合部位滑動(dòng)甚小，減少了摩擦產(chǎn)生的動(dòng)力損失，因此在獲得高減速比的同時(shí)，得以維持，并實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的小型化。 8.噪音小 輪齒嚙合周速低，傳遞運(yùn)動(dòng)力量平衡，因此運(yùn)轉(zhuǎn)安靜，且振動(dòng)小。

2基本特點(diǎn)

1．承載能力高 諧波傳動(dòng)中，齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時(shí)嚙合齒數(shù)（重疊系數(shù)）比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動(dòng)形式高。
2．傳動(dòng)比大 單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可達(dá) i=70～500。
3．體積小、重量輕。
4．傳動(dòng)、壽命長(zhǎng)。
5．傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊，無(wú)噪音，運(yùn)動(dòng)精度高。
6．由于柔輪承受較大的交變載荷，因而對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求較高，工藝復(fù)雜。
諧波減速器在國(guó)內(nèi)于六七十年代才開始研制，已有不少?gòu)S家專門生產(chǎn)，并形成系列化。廣泛應(yīng)用于電子、航天航空、機(jī)器人等行業(yè)，由于它的*特優(yōu)點(diǎn)，在化工行業(yè)的應(yīng)用也逐漸增多。

3型號(hào)系列

XB系列諧波傳動(dòng)減速器

4主要優(yōu)點(diǎn)


(1)傳動(dòng)速比大。單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)速比范圍為70~320，在某些裝置中可達(dá)到1000，多級(jí)傳動(dòng)速比可達(dá)30000以上。它不僅可用于減速，也可用于增速的場(chǎng)合。
(2)承載能力高。這是因?yàn)橹C波齒輪傳動(dòng)中同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，雙波傳動(dòng)同時(shí)嚙合的齒數(shù)可達(dá)總齒數(shù)的30%以上，而且柔輪采用了高強(qiáng)度材料，齒與齒之間是面接觸。
(3)傳動(dòng)精度高。這是因?yàn)橹C波齒輪傳動(dòng)中同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，誤差平均化，即多齒嚙合對(duì)誤差有相互補(bǔ)償作用，故傳動(dòng)精度高。在齒輪精度等級(jí)相同的情況下，傳動(dòng)誤差只有普通圓柱齒輪傳動(dòng)的1/4左右。同時(shí)可采用微量改變波發(fā)生器的半徑來(lái)增加柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無(wú)側(cè)隙嚙合，故諧波齒輪減速機(jī)傳動(dòng)空程小，適用于反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
(4)傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。由于柔輪輪齒在傳動(dòng)過(guò)程中作均勻的徑向移動(dòng)，因此，即使輸入速度很高，輪齒的相對(duì)滑移速度仍是低(故為普通漸開線齒輪傳動(dòng)的百分之—)，所以，輪齒磨損小，(可達(dá)69%~96%)。又由于嚙入和嚙出時(shí)，齒輪的兩側(cè)都參加工作，因而無(wú)沖擊現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件數(shù)少、安裝方便。僅有三個(gè)基本構(gòu)件，且輸入與輸出軸同軸線，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。
(6)體積小、重量輕。與一般減速機(jī)比較，輸出力矩相同時(shí)，諧波齒輪減速機(jī)的體積可減小2/3，重量可減輕1/2。
(7)可向密閉空間傳遞運(yùn)動(dòng)。利用柔輪的柔性特點(diǎn)，輪傳動(dòng)的這一可貴優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)有其他傳動(dòng)無(wú)法比擬的。

5應(yīng)用范圍


諧波齒輪減速機(jī)在航空、航天、能源、航海、造船、仿生機(jī)械、常用軍械、機(jī)床、儀表、電子設(shè)備、礦山冶金、交通運(yùn)輸、起重機(jī)械、石油化工機(jī)械、紡織機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及醫(yī)療器械等方面得到日益廣泛的應(yīng)用，特別是在高動(dòng)態(tài)性能的伺服系統(tǒng)中，采用諧波齒輪傳動(dòng)顯示出其優(yōu)越性。它傳遞的功率從幾十瓦到幾十千瓦，但大功率的諧波齒輪傳動(dòng)多用于短期工作場(chǎng)

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