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諧波減速器的原理是什麽?

諧波減速器的原理是什麽?

2019-06-20

諧波減速器的原理是什麽?其有哪些作用?主要是用來幹什麽的呢?相信不少人還是不知道的,所以下麵就跟隨工業齒輪箱廠家一起詳細了解下:


一、諧波減速器構成:

它主要由三個基本構件組成:

1.帶有內齒圈的剛性齒輪(剛輪),它相當於行星係中的中心輪;

2.帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪),它相當於行星齒輪;

3.波發生器H,它相當於行星架。

作為減速器使用,通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。


二、諧波減速器原理:

1.諧波減速器原理是波發生器H是一個杆狀部件,其兩端裝有滾動軸承構成滾輪,與柔輪1的內壁相互壓緊。

2.柔輪為可產生較大彈性變形的薄壁齒輪,其內孔直徑略小於波發生器的總長。波發生器是使柔輪產生可控彈性變形的構件。

3.當波發生器裝入柔輪後,迫使柔輪的剖麵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齧合,而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。

4.周長上其他區段的齒處於齧合和脫離的過渡狀態。當波發生器沿圖示方向連續轉動時,柔輪的變形不斷改變,使柔輪與剛輪的齧合狀態也不斷改變,由齧入、齧合、齧出、脫開、再齧入……,周而複始地進行,從而實現柔輪相對剛輪沿波發生器H相反方向的緩慢旋轉。

5.工作時,固定剛輪,由電機帶動波發生器轉動,柔輪作為從動輪,輸出轉動,帶動負載運動。在傳動過程中,波發生器轉一周,柔輪上某點變形的循環次數稱為波數,以n表示。

6.常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動的柔輪應力較小,結構比較簡單,易於獲得大的傳動比。故為目前應用較廣的一種。


三、諧波減速器原理詳解:

1.當諧波發生器為主動時,凸輪在柔輪內轉動,迫使柔輪及薄壁軸承作橢圓變形運動(可控的彈性變形),這時柔輪的齒就在變形的過程中進入(齧合)或退出(齧離)剛輪的齒間。

2.凸輪橢圓長軸兩端的柔輪齒與剛輪的內齒沿齒高相齧合。

3.這是齧合區,一般有30%左右的齒處在齧合狀態;橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處於完全脫開狀態(脫開);在諧波發生器長軸和短軸之間的柔輪齒,沿柔輪周長的不同區段內,有的逐漸進入剛輪齒間,處於半齧合狀態(齧入);有的逐漸退出剛輪齒間、處在半脫開狀態(齧出)。

4.諧波發生器在柔輪內連續轉動、迫使柔輪產生連續彈性變形、便產生柔輪齒與剛輪齒的齧入-齧合-齧出-脫開這4種狀態循環往複的現象,稱為錯齒運動。錯齒運動可將減速機輸入的高速轉動變為輸出地低速轉動。

對於雙波諧波發生器的諧波齒輪傳動,當諧波發生器順時針轉動1/8周時,柔輪齒與剛輪齒就由原來的齧入變為齧合,脫開變為齧入,齧出變為脫開,齧合變為齧出。這時,柔輪相對剛輪轉動(角位移)了1/4齒;同理,諧波發生器再轉動1/8周時,重複以上過程,這時柔輪相對剛輪轉過1/2齒;當諧波發生器轉過1/2周時,柔輪相對剛輪轉過1個齒距;當諧波發生器轉動1周時,柔輪相對剛輪轉過兩個齒距。

諧波發生器連續轉動、迫使柔輪上的點不斷改變位置,這時在柔輪節圓上的任一點,隨著諧波發生器角位移的過程,形成一個上下左右對稱的和諧波——諧波。

工作時,固定剛輪,由電機帶動波發生器轉動,柔輪作為從動輪,輸出轉動,帶動負載運動。

在傳動過程中,波發生器轉一周,柔輪上某點變形的循環次數稱為波數,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,結構比較簡單,易於獲得大的傳動比。目前,各國的諧波減速機,多為雙波內發生器的形式。

諧波齒輪傳動的柔輪和剛輪的周節相同,但齒數不等,通常采用剛輪與柔輪齒數差等於波數,即:Z2-Z1=n式中z2、z1分別為剛輪與柔輪的齒數。

當剛輪固定、發生器主動、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,柔輪齒數很多。上式負號表示柔輪的轉向與波發生器的轉向相反。由此可看出,諧波減速機可獲得很大的傳動比。


四、諧波減速器特點:

1.減速比高

單級同軸可獲得1/30~1/320的高減速比。結構、構造簡單,卻能實現高減速比裝置。

2.齒隙小

不同於與普通的齒輪齧合,齒隙很小,該特長對於控製器領域而言是不可或缺的要素。

3.精度高

多齒同時齧合,並且有兩個180度對稱的齒輪齧合,因此齒輪齒距誤差和累積齒距誤差對旋轉精度的影響較為平均,使位置精度和旋轉精度達到很高的水準。

4.零部件少、安裝簡便

三個基本零部件實現高減速比,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,卻能獲得相同的轉矩容量和減速比,實現小型輕量化。

6.轉矩容量高

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,同時齧合的齒數占總齒數的約30%,而且是麵接觸,因此使得每個齒輪所承受的壓力變小,可獲得很高的轉矩容量。

7.效率高

輪齒齧合部位滑動甚小,減少了摩擦產生的動力損失,因此在獲得高減速比的同時,得以維持高效率,並實現驅動馬達的小型化。

8.噪音小

輪齒齧合周速低,傳遞運動力量平衡,因此運轉安靜,且振動很小。


五、諧波減速器應用:

諧波齒輪減速機在航空、航天、能源、航海、造船、仿生機械、常用軍械、機床、儀表、電子設備、礦山冶金、交通運輸、起重機械、石油化工機械、紡織機械、農業機械以及醫療器械等方麵得到日益廣泛的應用,特別是在高動態性能的伺服係統中,采用諧波齒輪傳動更顯示出其優越性。它傳遞的功率從幾十瓦到幾十千瓦,但大功率的諧波齒輪傳動多用於短期工作場。


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