谐波齿轮介绍.docVIP

谐波齿轮传动简介 1.概述 五十年代，随着空间科学、航天技术的发展，航天飞行器控制系统的机构和仪表设备对机械传动提出了新的要求，如：传动比大、体积小、重量轻、传动精度高、回差小等。对于上述要求，新出现的谐波传动满足了这种要求，它是在薄壳弹性变形的基础上发展起来的一种传动技术。1959，1960，1955，1961 所谓谐波传动是一种靠中间柔性构件弹性变形来实现运动和动力传动的装置的总称。在谐波传动出现后短短的几十年中，世界各工业比较发达的国家都集中了一批研究力量，致力于这类新型传动的研制，几乎对该类传动的整个领域中的全部问题均进行了程度不同的研究。当然，由于谐波传动本身所涉及问题的复杂性和广泛性，因而有不少问题目前尚未作最后定论。 图1 谐波齿轮传动系统 谐波齿轮传动系统有三个基本构件组成，如图2-1所示：刚轮1(Circular Spline)，柔轮2(Flexspline)和波发生器3(Wave Generator)。谐波齿轮传动的原理就是在柔性齿轮构件中，通过波发生器的作用，产生一个移动变形波，并与刚轮齿相啮合，从而达到传动目的。 插图2 特点： 优点： (1)结构简单，体积小，重量轻3, 50%, 1/3 (2)传动比范围大50~300, 3000~60000 (3)同时啮合的齿数多30%,正是由于同时啮合齿数多这一独特的优点，使谐波传动的精度高，齿的承载能力大，进而实现大速比、小体积承载能力大运动精度高运动平稳，无冲击，噪声小齿侧间隙可以调整传动效率高同轴性好可实现向密闭空间传递运动及动力 (2)柔轮和波发生器的制造难度较大 (3)传动比的下限值高，齿数不能太少 (4)起动力矩大，且速比越小越严重； (5)谐波齿轮传动没有中间轴，因而不能获得中间速度 (6)如果结构参数选择不当或结构时机不良，发热过大，降低传动承载能力 目前，各国学者公认柔轮筒体的疲劳破坏是谐波传动最为主要的失效形式。 应用： 由于谐波传动具有其他传动无法比拟的诸多独特优点，近几十年来，它已被迅速推广到能源、通讯、机床、仪器仪表、机器人、汽车、造船、纺织、冶金、常规武器、精密光学设备、印刷机构以及医疗器械等领域，并获得了广泛的应用。国内外的应用实践表明，无论是作为高灵敏度随动系统的精密谐波传动，还是作为传递大转矩的动力谐波传动，都表现出了良好的性能；作为空间传动装置和用于操纵高温、高压管路以及在有原子辐射或其它有害介质条件下工作的机构，更是显示出一些其他传动装置难以比拟的优越性。 2.参数选择 齿形几何参数 传动啮合参数 结构尺寸 表1 谐波齿轮齿形几何参数计算公式 名称 代号 计算公式 备注 波数 n 双波时，n=2 波高 d 模数 m 齿距 p 柔轮齿数 刚轮固定： 柔轮固定： 刚轮齿数 刚轮固定： 柔轮固定： 齿顶高 齿根高 顶隙 分度圆齿厚 刚轮分度圆直径 刚轮齿顶圆直径 刚轮齿压力角 双波时， 柔轮分度圆直径 柔轮齿顶圆直径 柔轮齿压力角 双波时， 刚轮齿根圆直径 柔轮齿根圆直径 表2 谐波齿轮传动的啮合参数选择及几何计算 名称 代号 计算公式 备注 齿顶高系数 顶隙系数 柔轮变位 系数 对于柔性轴承已按标准选定的， --柔性轴承的外径； --壁厚； 对于动力传动和传递运动的传动，可按照《谐波齿轮传动的理论和设计》（沈允文.1985）图4-9选择 刚轮变位 系数 大致可取； 对于齿啮式输出联接的刚轮，大致取： ； 根据具体情况可作适当调整 柔轮齿根圆直径 为了防止齿顶变尖和啮入瞬时产生齿顶干涉，因而采用缩短齿顶高的办法 柔轮齿顶圆直径 径向变形 系数 一般可取： 最大啮入 深度 （又称齿廓工作段高） 从提高传动承载能力的角度出发，必须保证 对于的传动， 受到齿顶变尖的限制，同时受到用插齿刀能否加工出所需刚轮齿根圆直径的条件限制 刚轮齿顶圆直径 刚轮的齿顶圆和齿根圆直径是根据在齿轮啮入深度处保证有必要的径向间隙以及消除过度曲线干涉的条件下确定的 刚轮齿根圆直径 基准齿形角 当时，与相对应的柔轮之节圆压力角应为 采用压力角时，柔轮中应力有所减小 柔轮基圆 直径 柔轮分度圆直径 柔轮分度圆齿厚 刚轮基圆 直径 刚轮分度圆直径 刚轮分度圆齿厚 测量用圆柱直径 柔轮分度圆齿厚改变系数 刚轮分度圆齿厚改变系数 测量柔轮时量柱中心所在远上的渐开线压力角 测量刚轮时量柱中心所在远上的渐开线压力角