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什么是谐波减速机?谐波减速机的优点及传动原理?

2016-08-15 06:41:42 格鲁夫机械 Www.Gelufu.Com 点击数:
什么是谐波减速机?谐波减速机的优点及传动原理?

什么是谐波减速机

谐波传动减速器是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形,并与刚性齿轮啮合来传递运动动力齿轮传动,主要由波发生器柔性齿轮刚性齿轮三个基本构件组成。

谐波减速机优点

(1)传动速比大。单级谐波齿轮传动速比范围为70~320,在某些装置可达到1000,多级传动速比可达30000以上。它不仅可用于减速,也可用于增速场合

(2)承载能力高。这是因为谐波齿轮传动同时啮合齿数多,双波传动同时啮合齿数可达齿数的30%以上,而且柔轮采用高强度材料,齿与齿之间面接触

(3)传动精度高这是因为谐波齿轮传动同时啮合齿数多,误差平均化,即多齿啮合误差有相互补偿作用,故传动精度高。在齿轮精度等级相同的情况下,传动误差只有普通圆柱齿轮传动的1/4左右。同时采用微量改变波发生器半径来增加柔轮变形使齿隙很小,甚至能做到无侧隙啮合,故谐波齿轮减速机传动空程小,适用于反向转动。

(4)传动效率高、运动平稳。由于柔轮轮齿在传动过程中作均匀的径向移动,因此,即使输入速度很高,轮齿的相对滑移速度仍是极低(故为普通渐开线齿轮传动的百分之—),所以,轮齿磨损小,效率高(可达69%~96%)。又由于啮入和啮出时,齿轮的两侧都参加工作,因而无冲击现象,运动平稳。

(5)结构简单、零件数少、安装方便。仅有三个基本构件,且输入与输出轴同轴线,所以结构简单,安装方便。

(6)体积小、重量轻。与一般减速机比较,输出力矩相同时谐波齿轮减速机的体积可减小2/3,重量可减轻1/2。

(7)可向密闭空间传递运动。利用柔轮柔性特点,轮传动的这一可贵优点是现有其他传动无法比拟的。

谐波减速机传动原理

右图1示出一种最简单的谐波传动减速器基本结构,图2表示谐波传动工作原理图。

图1基本结构

图2工作原理图

它主要由三个基本构件组成:(1)带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮),它相当于行星系中的中心轮;(2)带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮),它相当于行星齿轮;(3)波发生器H,它相当于行星架。作为减速器使用,通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。波发生器H是一个杆状部件,其两端装有滚动轴承构成滚轮,与柔轮1的内壁相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮,其内孔直径略小于波发生器的总长。


波发生器是使柔轮产生可控弹性变形构件。当波发生器装入柔轮后,迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形,其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合,而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿图示方向连续转动时,柔轮变形不断改变,使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变,由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……,周而复始地进行,从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器H相反方向的缓慢旋转。工作时,固定刚轮,由电机带动波发生器转动,柔轮作为从动轮,输出转动,带动负载运动。在传动过程中,波发生器转一周,柔轮上某点变形的循环次数称为波数,以n表示。常用的是双波和三波两种。

双波传动柔轮应力较小,结构比较简单,易于获得大的传动比。故为目前应用最广的一种。谐波齿轮传动柔轮和刚轮的齿距相同,但齿数不等,通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数,即z2-z1=n式中z2、z1--分别为刚轮与柔轮齿数。当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时,谐波齿轮传动传动比为i=-z1/(z2-z1)波发生器使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状。为此,椭圆的长轴部分与刚轮完全啮合,而短轴部分两轮轮齿处于完全脱开状态。

使刚轮固定,波发生器顺时针旋转,柔轮产生弹性变形,与刚轮轮齿啮合的部位顺次移动。波发生器顺时针旋转180度,钢轮逆时针移动一个轮齿。波发生器旋转一周(360度),由于柔轮齿数比刚轮少两个,因此逆时针移动两个轮齿。通常将该运动传递作为输出。

谐波减速机的应用范围

主要在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用,特别是在高动态性能的伺服系统中,采用谐波齿轮传动更显示出其优越性。

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