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谐波传动减速器的工作原理

编辑:万巢行星减速机厂家 时间:2019-07-0111458 次浏览

 谐波传动减速器是一种减速装置,谐波传动减速机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。

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波发生器H是一个杆状部件,是使柔轮产生可控弹性变形的构件。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。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。在未装配前,柔轮及其内孔呈圆形,当波发生器装入柔轮的内孔后,由于波发生器的长度略大于柔轮的内孔直径,柔轮撑成椭圆形,迫使柔轮在椭圆的长轴方向与固定的刚轮完全啮合,在短轴方向完全分离,其余各处的齿视柔轮回转位置的不同,或者处于“啮入”状态,或者处于“啮出”状态。由于刚轮固定,波发生器逆时针转动时,柔轮作顺时针转动。当波发生器连续回转时,柔轮长轴和短轴及“啮入”、“啮出”的位置随之不断变化,柔轮齿由啮入转向啮出,又啮合转向啮出,由啮出转向脱开,迫使柔轮连续转动。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。 

双波传动的柔轮应力较小,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。谐波齿轮传动的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z2z1=n式中 z2z1--分别为刚轮与柔轮的齿数。当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时,谐波齿轮传动的传动比为i=-z1/(z2-z1)双波传动中,z2z1=2,柔轮齿数很多。上式负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。由此可看出,谐波减速器可获得很大的传动比。 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,柔轮逆时针移动一个轮齿。 波发生器旋转一周(360度),由于柔轮的齿数比刚轮少两个,因此逆时针移动两个轮齿。通常将该运动传递作为输出。

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谐波传动减速机的优点:

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

2.承载能力高。这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多,双波传动同时啮合的齿数可达总齿数的30%以上,而且柔轮采用了高强度材料,齿与齿之间是面接触。

3.传动精度高。这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多,误差平均化,即多齿啮合对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。同时可采用微量改变波发生器的半径来增加柔轮的变形使齿隙很小,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。利用柔轮的柔性特点,轮传动的这一可贵优点是现有其他传动无法比拟的。

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