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諧波齒輪減速器工作原理


諧波齒輪減速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成,谐波齿轮减速机是齿轮减速机中的一种新型传动结构,它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波,引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。这种传动与一般的齿轮传递具有本质上的差别,在啮合理论、集合计算和结构设计方面具有特殊性。諧波齒輪減速器具有高精度、高承载力等優點,和普通减速器相比,由于使用的材料要少50%,其體積及重量至少減少1/3

 

 

 

組成與結構

諧波齒輪減速機由剛輪、柔輪、和波發生器三個主要構件組成。其中,波發生器是主動件,剛輪和柔輪之一爲從動件。固定剛輪是一個剛性的內齒輪,柔輪是一個容易變形的薄壁圓筒外齒輪,它們一同具有三角形(或漸開線)的齒形,且兩者的周節相等,但剛輪比柔輪多幾個齒(通常爲兩齒)。波發生器由一個橢圓盤和一個柔性球軸承組成,或者由一個兩端均帶有滾子的轉臂組成。通常波發生器爲原動體,柔輪和鋼輪之一爲從動體,另一個爲固定件。

 

 

 

工作原理

  在未裝配前,柔輪及其內孔呈圓形,當波發生器裝入柔輪的內孔後,由于波發生器的長度略大于柔輪的內孔直徑,柔輪撐成橢圓形,迫使柔輪在橢圓的長軸方向與固定的剛輪完全齧合,在短軸方向完全分離,其余各處的齒視柔輪回轉位置的不同,或者處于“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,如此,啮入、啮合、啮出、脱开、啮入、啮合 … … 往复循环,迫使柔轮连续转动.柔轮随着波发生器转动过程中,其中一个齿从与刚轮的一个齿啮合到再一次与刚轮上的这个齿相啮合时,柔轮恰好旋转一周,而此时波发生器旋转了很多圈,波发生器的旋转圈数与柔轮旋转圈数( 1 圈)之比,即为諧波齒輪減速器的减速比,故其减速比很大。在整个运动过程中,柔轮的变形在柔轮圆周的展开图上是连续的简谐波形,因此,这一传动称之为谐波齿轮传动:諧波齒輪減速器按其机械技数目的多少可分为:单波、双波及三波,其中最常用的是双波传达.在谐波传动中,刚轮与柔轮的齿数差应等于机械波数的整数倍,通常取其等于波数。

 

 

 

優點

1 、傳動速比大:單級諧波齒輪傳動速比範圍爲 70 320 ,在某些裝置中可達到, 000 ,多級傳動速比可達 30000 以上.它不僅可用于減速,也可用于增速的場合。

2 、承載能力高:這是因爲諧波齒輪傳動中同時齧合的齒數多,雙波傳動同時齧合的齒數可達總齒數的 30 %以上,而且柔輪采用了高強度材料,齒與齒之間是面接觸。

3 、傳動精度高。這是因爲諧波齒輪傳動中同時齧合的齒數多,誤差平均化,即多齒齧合對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倩況下,傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的 114 左右。同時可采用傲量改變波發生器的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小,甚至能做到無側隙齧合,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(故爲普通漸開線齒輪傳動的百分之一),所以,輪齒磨損小,效率高(可達 69 %、 96 % ) .又由于齧入和齧出時,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, / 2

7 、可向密闭空间传递运动.利用柔轮的柔性特点,轮传动的这一可贵優點是现有其他传动无法比拟的。

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