谐波传动减速器阅读：2839

　　谐波齿轮减速机在航空、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。它传递的功率从几十瓦到几十千瓦，但大功率的谐波齿轮传动多用于短期工作场

　　(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。

　　HMCS系列谐波传动减速器
　　HMHS系列谐波传动减速器

　　1．承载能力高 谐波传动中，齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数（重叠系数）比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较其他传动形式高。
　　2．传动比大 单级谐波齿轮传动的传动比，可达 i=70～500。
　　3．体积小、重量轻。
　　4．传动效率高、寿命长。
　　5．传动平稳、无冲击，无噪音，运动精度高。
　　6．由于柔轮承受较大的交变载荷，因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高，工艺复杂。
　　谐波减速器在国内于六七十年代才开始研制，已有不少厂家专门生产，并形成系列化。广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业，由于它的独特优点，在化工行业的应用也逐渐增多。

　　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。
　　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。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，柔轮的变形不断改变，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
　　z2－z1=n
　　式中 z2、z1--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，z2－z1=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，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。
　　1.减速比高
　　单级同轴可获得1/30～1/320的高减速比。结构、构造简单，却能实现高减速比装置。
　　2.齿隙小
　　Harmonic Drive?不同于与普通的齿轮啮合，齿隙极小，该特长对于控制器领域而言是不可或缺的要素。
　　3.精度高
　　多齿同时啮合，并且有两个180度对称的齿轮啮合，因此齿轮齿距误差和累积齿距误差对旋转精度的影响较为平均，使位置精度和旋转精度达到极高的水准。
　　4.零部件少、安装简便
　　三个基本零部件实现高减速比，而且它们都在同轴上，所以套件安装简便，造型简捷。
　　5.体积小、重量轻
　　与以往的齿轮装置相比，体积为1/3，重量为1/2，却能获得相同的转矩容量和减速比，实现小型轻量化。
　　6.转矩容量高
　　柔轮材料使用疲劳强度大的特殊钢。与普通的传动装置不同，同时啮合的齿数占总齿数的约30%，而且是面接触，因此使得每个齿轮所承受的压力变小，可获得很高的转矩容量。
　　7.效率高
　　轮齿啮合部位滑动甚小，减少了摩擦产生的动力损失，因此在获得高减速比的同时，得以维持高效率，并实现驱动马达的小型化。
　　8.噪音小
　　轮齿啮合周速低，传递运动力量平衡，因此运转安静，且振动极小。