諧波齒輪傳動減速器是利用行星齒輪傳動原理發(fā)展起來的一種新型減速器,諧波齒輪傳動(簡稱諧波傳動)。
應用學科:
機械工程(一級學科);傳動(二級學科);齒輪傳動(三級學科)
諧波傳動減速器型號
HMCS系列諧波傳動減速器
HMHS系列諧波傳動減速器
基本特點
1.承載能力高 諧波傳動中,齒與齒的嚙合是面接觸,加上同時嚙合齒數(shù)(重疊系數(shù))比較多,因而單位面積載荷小,承載能力較其他傳動形式高。
2.傳動比大 單級諧波齒輪傳動的傳動比,可達 i=70~500。
3.體積小、重量輕。
4.傳動效率高、壽命長。
5.傳動平穩(wěn)、無沖擊,無噪音,運動精度高。
6.由于柔輪承受較大的交變載荷,因而對柔輪材料的抗疲勞強度、加工和熱處理要求較高,工藝復雜。
諧波減速器在國內(nèi)于六七十年代才開始研制,已有不少廠家專門生產(chǎn),并形成系列化。廣泛應用于電子、航天航空、機器人等行業(yè),由于它的獨特優(yōu)點,在化工行業(yè)的應用也逐漸增多。
主要優(yōu)點
(1)傳動速比大。單級諧波齒輪傳動速比范圍為70~320,在某些裝置中可達到1000,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。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多,雙波傳動同時嚙合的齒數(shù)可達總齒數(shù)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。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多,誤差平均化,即多齒嚙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情況下,傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右。同時可采用微量改變波發(fā)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(cè)隙嚙合,故諧波齒輪減速機傳動空程小,適用于反向轉(zhuǎn)動。
(4)傳動效率高、運動平穩(wěn)。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(故為普通漸開線齒輪傳動的百分之—),所以,輪齒磨損小,效率高(可達69%~96%)。又由于嚙入和嚙出時,齒輪的兩側(cè)都參加工作,因而無沖擊現(xiàn)象,運動平穩(wěn)。
(5)結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)少、安裝方便。僅有三個基本構(gòu)件,且輸入與輸出軸同軸線,所以結(jié)構(gòu)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1/2。
(7)可向密閉空間傳遞運動。利用柔輪的柔性特點,輪傳動的這一可貴優(yōu)點是現(xiàn)有其他傳動無法比擬的。
結(jié)構(gòu)組成
諧波傳動減速器主要由波發(fā)生器、柔性齒輪、柔性軸承、剛性齒輪四個基本構(gòu)件組成.
傳動原理
右圖1示出一種最簡單的諧波傳動減速器基本結(jié)構(gòu),圖2表示諧波傳動工作原理圖。
它主要由三個基本構(gòu)件組成:
(1)帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(剛輪),它相當于行星系中的中心輪;
(2)帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪),它相當于行星齒輪;
(3)波發(fā)生器H,它相當于行星架。
作為減速器使用,通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。
波發(fā)生器H是一個桿狀部件,其兩端裝有滾動軸承構(gòu)成滾輪,與柔輪1的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪,其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的總長。波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。當波發(fā)生器裝入柔輪后,迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形,其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合,而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時,柔輪的變形不斷改變,使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變,由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……,周而復始地進行,從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。工作時,固定剛輪,由電機帶動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動,柔輪作為從動輪,輸出轉(zhuǎn)動,帶動負載運動。在傳動過程中,波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周,柔輪上某點變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù),以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動的柔輪應力較小,結(jié)構(gòu)比較簡單,易于獲得大的傳動比。故為目前應用最廣的一種。
諧波齒輪傳動的柔輪和剛輪的齒距相同,但齒數(shù)不等,通常采用剛輪與柔輪齒數(shù)差等于波數(shù),即
z2-z1=n
式中 z2、z1--分別為剛輪與柔輪的齒數(shù)。
當剛輪固定、發(fā)生器主動、柔輪從動時,諧波齒輪傳動的傳動比為
i=-z1/(z2-z1)
雙波傳動中,z2-z1=2,柔輪齒數(shù)很多。上式負號表示柔輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相反。由此可看出,諧波減速器可獲得很大的傳動比。
波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀。為此,橢圓的長軸部分與剛輪完全嚙合,而短軸部分兩輪輪齒處于完全脫開狀態(tài)。
使剛輪固定,波發(fā)生器順時針旋轉(zhuǎn),柔輪產(chǎn)生彈性變形,與剛輪輪齒嚙合的部位順次移動。
波發(fā)生器順時針旋轉(zhuǎn)180度,鋼輪逆時針移動一個輪齒。
波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)一周(360度),由于柔輪的齒數(shù)比剛輪少兩個,因此逆時針移動兩個輪齒。通常將該運動傳遞作為輸出。
1.減速比高
單級同軸可獲得1/30~1/320的高減速比。結(jié)構(gòu)、構(gòu)造簡單,卻能實現(xiàn)高減速比裝置。
2.齒隙小
Harmonic Drive®不同于與普通的齒輪嚙合,齒隙極小,該特長對于控制器領域而言是不可或缺的要素。
3.精度高
多齒同時嚙合,并且有兩個180度對稱的齒輪嚙合,因此齒輪齒距誤差和累積齒距誤差對旋轉(zhuǎn)精度的影響較為平均,使位置精度和旋轉(zhuǎn)精度達到極高的水準。
4.零部件少、安裝簡便
三個基本零部件實現(xiàn)高減速比,而且它們都在同軸上,所以套件安裝簡便,造型簡捷。
5.體積小、重量輕
與以往的齒輪裝置相比,體積為1/3,重量為1/2,卻能獲得相同的轉(zhuǎn)矩容量和減速比,實現(xiàn)小型輕量化。
6.轉(zhuǎn)矩容量高
柔輪材料使用疲勞強度大的特殊鋼。與普通的傳動裝置不同,同時嚙合的齒數(shù)占總齒數(shù)的約30%,而且是面接觸,因此使得每個齒輪所承受的壓力變小,可獲得很高的轉(zhuǎn)矩容量。
7.效率高
輪齒嚙合部位滑動甚小,減少了摩擦產(chǎn)生的動力損失,因此在獲得高減速比的同時,得以維持高效率,并實現(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。
8.噪音小
輪齒嚙合周速低,傳遞運動力量平衡,因此運轉(zhuǎn)安靜,且振動極小。
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產(chǎn)品標簽:諧波傳動減速器|
諧波減速機
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