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    什么是諧波減速機?諧波減速機的優點及傳動原理?

    2016-08-15 06:41:42 格魯夫機械 www.blacktipspearguns.com 點擊數:
    什么是諧波減速機?諧波減速機的優點及傳動原理?

    什么是諧波減速機

    諧波傳動減速器是一種靠波發生器使柔性齒輪產生可控彈性變形,并與剛性齒輪嚙合來傳遞運動動力齒輪傳動,主要由波發生器、柔性齒輪剛性齒輪三個基本構件組成。

    諧波減速機優點

    (1)傳動速比大。單級諧波齒輪傳動速比范圍為70~320,在某些裝置可達到1000,多級傳動速比可達30000以上。它不僅可用于減速,也可用于增速場合。

    (2)承載能力高。這是因為諧波齒輪傳動同時嚙合齒數多,雙波傳動同時嚙合齒數可達齒數的30%以上,而且柔輪采用高強度材料,齒與齒之間面接觸。

    (3)傳動精度高。這是因為諧波齒輪傳動同時嚙合齒數多,誤差平均化,即多齒嚙合誤差有相互補償作用,故傳動精度高。在齒輪精度等級相同的情況下,傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右。同時采用微量改變波發生器半徑來增加柔輪變形使齒隙很小,甚至能做到無側隙嚙合,故諧波齒輪減速機傳動空程小,適用于反向轉動。

    (4)傳動效率高、運動平穩。由于柔輪輪齒在傳動過程中作均勻的徑向移動,因此,即使輸入速度很高,輪齒的相對滑移速度仍是極低(故為普通漸開線齒輪傳動的百分之—),所以,輪齒磨損小,效率高(可達69%~96%)。又由于嚙入和嚙出時,齒輪的兩側都參加工作,因而無沖擊現象,運動平穩。

    (5)結構簡單、零件數少、安裝方便。僅有三個基本構件,且輸入與輸出軸同軸線,所以結構簡單,安裝方便。

    (6)體積小、重量輕。與一般減速機比較,輸出力矩相同時,諧波齒輪減速機的體積可減小2/3,重量可減輕1/2。

    (7)可向密閉空間傳遞運動。利用柔輪柔性特點,輪傳動的這一可貴優點是現有其他傳動無法比擬的。

    諧波減速機傳動原理

    右圖1示出一種最簡單的諧波傳動減速器基本結構,圖2表示諧波傳動工作原理圖。

    圖1基本結構

    圖2工作原理圖

    它主要由三個基本構件組成:(1)帶有內齒圈的剛性齒輪(剛輪),它相當于行星系中的中心輪;(2)帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪),它相當于行星齒輪;(3)波發生器H,它相當于行星架。作為減速器使用,通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。波發生器H是一個桿狀部件,其兩端裝有滾動軸承構成滾輪,與柔輪1的內壁相互壓緊。柔輪為可產生較大彈性變形的薄壁齒輪,其內孔直徑略小于波發生器的總長。


    波發生器是使柔輪產生可控彈性變形構件。當波發生器裝入柔輪后,迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形,其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合,而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長上其他區段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態。當波發生器沿圖示方向連續轉動時,柔輪變形不斷改變,使柔輪與剛輪的嚙合狀態也不斷改變,由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……,周而復始地進行,從而實現柔輪相對剛輪沿波發生器H相反方向的緩慢旋轉。工作時,固定剛輪,由電機帶動波發生器轉動,柔輪作為從動輪,輸出轉動,帶動負載運動。在傳動過程中,波發生器轉一周,柔輪上某點變形的循環次數稱為波數,以n表示。常用的是雙波和三波兩種。

    雙波傳動柔輪應力較小,結構比較簡單,易于獲得大的傳動比。故為目前應用最廣的一種。諧波齒輪傳動柔輪和剛輪的齒距相同,但齒數不等,通常采用剛輪與柔輪齒數差等于波數,即z2-z1=n式中z2、z1--分別為剛輪與柔輪齒數。當剛輪固定、發生器主動、柔輪從動時,諧波齒輪傳動傳動比為i=-z1/(z2-z1)波發生器使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀。為此,橢圓的長軸部分與剛輪完全嚙合,而短軸部分兩輪輪齒處于完全脫開狀態。

    使剛輪固定,波發生器順時針旋轉,柔輪產生彈性變形,與剛輪輪齒嚙合的部位順次移動。波發生器順時針旋轉180度,鋼輪逆時針移動一個輪齒。波發生器旋轉一周(360度),由于柔輪齒數比剛輪少兩個,因此逆時針移動兩個輪齒。通常將該運動傳遞作為輸出。

    諧波減速機的應用范圍

    主要在航空、航天、能源、航海、造船、仿生機械、常用軍械、機床、儀表、電子設備、礦山冶金、交通運輸、起重機械、石油化工機械、紡織機械、農業機械以及醫療器械等方面得到日益廣泛的應用,特別是在高動態性能的伺服系統中,采用諧波齒輪傳動更顯示出其優越性。

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