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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(gòu)成及特點(diǎn),1構(gòu)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(gòu)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(yīng)用較多 。,諧波齒輪傳動構(gòu)成圖例：,2特點(diǎn)（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(gè)均可固定，其余二個(gè)一為主動，另一個(gè)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(dá)9296，單級傳動比可達(dá)504000。,2特點(diǎn)（2）：,承載能力較高：柔輪和剛輪之間為面接觸多齒嚙合

2、，且滑動速度小，齒面摩損均勻。 柔輪和剛輪的齒側(cè)間隙是可調(diào)：當(dāng)柔輪的扭轉(zhuǎn)剛度較高時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無側(cè)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(yùn)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(shí)與剛輪同時(shí)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(yùn)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(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時(shí)，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，處于脫開狀

3、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(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)：迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形，使兩輪輪齒在進(jìn)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(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)了主動波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)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(yīng)用,1剛輪固定柔輪輸出：,波發(fā)生器主動，單級減速，結(jié)構(gòu)簡單，傳動比范圍較大，效率較高，應(yīng)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(jié)構(gòu)簡單，傳動比范圍較大，效率較高，可用于中小型減速器，i=75500。,3波發(fā)生器固定剛

4、輪輸出：,柔輪主動，單級微小減速，傳動比準(zhǔn)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(jì)算,1、公式推導(dǎo)（1）：,以剛輪固定，柔輪輸出為例，推導(dǎo)傳動比的計(jì)算公式。 當(dāng)剛輪固定時(shí)，nG=0。如果反過來看，即將柔輪當(dāng)做輸入，剛輪當(dāng)做輸出，則：,1、公式推導(dǎo)（2）：,實(shí)際上，運(yùn)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(jié)構(gòu)型式,1柔輪常見的結(jié)構(gòu)型式：,柔輪的結(jié)構(gòu)型式與諧波傳動的結(jié)構(gòu)類型選擇有關(guān)。柔輪和輸出軸的聯(lián)結(jié)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(jié)構(gòu)簡單，聯(lián)接方便，制造容易，剛性較大，應(yīng)用較普遍。 筒形花鍵聯(lián)接式

5、： 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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)型（2）：,雙滾輪式： 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),雙波單級諧波齒輪減速器,主要問題： 1、減速器的主要構(gòu)成； 2、減速器的運(yùn)動型式（指出哪個(gè)部件固定、主動和從動軸）； 3、波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)型式； 4、柔輪采用何種輸出方式。,