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1、諧波齒輪傳動及諧波減速器,主講 周蘭,一、諧波齒輪傳動的基本構成及特點,,1構成：,諧波齒輪傳動是諧波齒輪行星傳動的簡稱。是一種少齒差行星傳動。通常由剛性圓柱齒輪G、柔性圓柱齒輪R、波發(fā)生器H和柔性軸承等零部件構成。 柔輪和剛輪的齒形有直線三角齒形和漸開線齒形兩種，以后者應用較多 。,諧波齒輪傳動構成圖例：,,2特點（1）：,諧波齒輪傳動既可用做減速器，也可用做增速器。柔輪、剛輪、波發(fā)生器三者任何一個均可固定，其余二個一為主動，另一個為從動。 傳動比大，且外形輪廓小，零件數(shù)目少，傳動效率高。效率高達9296，單級傳動比可達504000。,2特點（2）：,承載能力較高：柔輪和剛輪之間為面接觸多齒
2、嚙合，且滑動速度小，齒面摩損均勻。 柔輪和剛輪的齒側間隙是可調(diào)：當柔輪的扭轉(zhuǎn)剛度較高時，可實現(xiàn)無側隙的高精度嚙合。 諧波齒輪傳動可用來由密封空間向外部或由外部向密封空間傳遞運動。,二、工作原理,,1齒差：,諧波齒輪傳動中，剛輪的齒數(shù)zG略大于柔輪的齒數(shù)zR，其齒數(shù)差要根據(jù)波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周柔輪變形時與剛輪同時嚙合區(qū)域數(shù)目來決定。即zG-zR=u。目前多用雙波和三波傳動。錯齒是運動產(chǎn)生的原因,ZG,ZR,2變形：,波發(fā)生器的長度比未變形的柔輪內(nèi)圓直徑大：當波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，使其長軸處柔輪輪齒插入剛輪的輪齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于
3、脫開狀態(tài)。由嚙合到脫開的過程之間則處于嚙出或嚙入狀態(tài)。 當波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時：迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形，使兩輪輪齒在進行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過程中不斷改變各自的工作狀態(tài)，產(chǎn)生了所謂的錯齒運動，從而實現(xiàn)了主動波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。,工作原理圖例：,,波發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)方向與柔輪的轉(zhuǎn)動方向相反。,柔輪與剛輪齒面的嚙合過程：,,,三、單級諧波齒輪常見的 傳動形式和應用,,1剛輪固定柔輪輸出：,波發(fā)生器主動，單級減速，結構簡單，傳動比范圍較大，效率較高，應用極廣，i=75500。,2柔輪固定剛輪輸出：,波發(fā)生器主動，單級減速，結構簡單，傳動比范圍較大，效率較高，可用于中小型減速器，i=75
4、500。,3波發(fā)生器固定剛輪輸出：,柔輪主動，單級微小減速，傳動比準確，適用于高精度微調(diào)傳動裝置，i=1.0021.015。,四、諧波發(fā)生器傳動比的計算,,1、公式推導（1）：,以剛輪固定，柔輪輸出為例，推導傳動比的計算公式。 當剛輪固定時，nG=0。如果反過來看，即將柔輪當做輸入，剛輪當做輸出，則：,1、公式推導（2）：,實際上，運動是從波發(fā)生器輸入的，減速器的傳動比為：,,,五、柔輪、波發(fā)生器 常見的結構型式,,1柔輪常見的結構型式：,柔輪的結構型式與諧波傳動的結構類型選擇有關。柔輪和輸出軸的聯(lián)結方式直接影響諧波傳動的穩(wěn)定性和工作性能。 筒形底端聯(lián)接式： 結構簡單，聯(lián)接方便，制
5、造容易，剛性較大，應用較普遍。 筒形花鍵聯(lián)接式： 軸向尺寸較小，扭轉(zhuǎn)剛性好，傳動精度較高，聯(lián)接方便，承載能力較大。 筒形銷軸聯(lián)接式： 軸向尺寸較小，結構簡單，制造方便，但載荷沿齒寬分布不均勻。,筒形底端聯(lián)接式圖例：,,,,,,,筒形花鍵聯(lián)接式圖例：,,筒形銷軸聯(lián)接式圖例：,,,,,,,2波發(fā)生器常見的結構型（1）：,波發(fā)生器是迫使柔輪發(fā)生彈性變形的重要元件，按變形的波數(shù)不同，常用的有雙波和三波兩種。雙波發(fā)生器的結構型式主要有滾輪式、凸輪式、偏心盤式和行星式。,波發(fā)生器種類圖例（1）：,凸輪式,滾輪式,偏心盤式,2波發(fā)生器常見的結構型（2）：,雙滾輪式： 結構簡單，制造方便，形成波峰容易，但柔輪變形未被積極控制，承載能力較低，多用于不重要的低精度輕載傳動。 多滾輪式： 柔輪變形全周被積極控制，承載能力較高，多用于不宜采用偏心盤式或凸輪式波發(fā)生器的特大型傳動。,波發(fā)生器種類圖例（2）：,,3諧波傳動主要零件常用材料：,柔輪： 30CrMnSi、35CrMnSiA、40CrNiMoA 剛輪 45、40Cr 凸輪或偏心盤 45,六、諧波發(fā)生器的典型結構,,雙波單級諧波齒輪減速器,主要問題： 1、減速器的主要構成； 2、減速器的運動型式（指出哪個部件固定、主動和從動軸）； 3、波發(fā)生器的結構型式； 4、柔輪采用何種輸出方式。,
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