谐波减速机工作原理

      谐波传动是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿传动。 谐波减速机是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型。谐波以它的体积小、重量轻、承载能力大等特点,在航空、矿山、冶金、化工等行业获得越来越广泛的应用。

     谐波减速机是利用薄壳元件(弹性齿轮)在可控的弹性变形下进行运动传递和动力传递。

     谐波减速机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,它相当于行星架。

     作为减速机使用,通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出的形式。还可固定谐波发生器、刚轮主动、柔轮从动,构成差动机构。

     谐波齿轮传动的工作原理是:当谐波发生器为主动时,凸轮在柔轮内转动,迫使柔轮及薄壁轴承作椭圆变形运动(可控的弹性变形),这时柔轮的齿就在变形的过程中进入(啮合)或退出(啮离)刚轮的齿间。凸轮椭圆长轴两端的柔轮齿与刚轮的内齿沿齿高相啮合。这是啮合区,一般有30%左右的齿处在啮合状态;椭圆短轴两端的柔轮齿与刚轮齿处于完全脱开状态(脱开);在谐波发生器长轴和短轴之间的柔轮齿,沿柔轮周长的不同区段内,有的逐渐进入刚轮齿间,处于半啮合状态(啮入);有的逐渐退出刚轮齿间、处在半脱开状态(啮出)。谐波发生器在柔轮内连续转动、迫使柔轮产生连续弹性变形、便产生柔轮齿与刚轮齿的啮入-啮合-啮出-脱开这4种状态循环往复的现象,称为错齿运动。错齿运动可将减速机输入的高速转动变为输出地低速转动。    

                                                                     

     对于双波谐波发生器的谐波齿轮传动,当谐波发生器顺时针转动1/8周时,柔轮齿与刚轮齿就由原来的啮入变为啮合,脱开变为啮入,啮出变为脱开,啮合变为啮出。这时,柔轮相对刚轮转动(角位移)了1/4齿;同理,谐波发生器再转动1/8周时,重复以上过程,这时柔轮相对刚轮转过1/2齿;当谐波发生器转过1/2周时,柔轮相对刚轮转过1个齿距;当谐波发生器转动1周时,柔轮相对刚轮转过两个齿距。

     谐波发生器连续转动、迫使柔轮上的点不断改变位置,这时在柔轮节圆上的任一点,随着谐波发生器角位移的过程,形成一个上下左右对称的和谐波——谐波。

    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。目前,各国的谐波减速机,多为双波内发生器的形式。

    谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同,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,谐波减速机可获得很大的传动比。

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(责任编辑:小奥)
发表于:2011-09-28 14:25 来源:减速机 点击:次