关键词 : 谐波齿轮传动; 原理; 技术 一 、谐 波齿 轮 传动 的 原理 谐波齿轮传动由三个基本构件组成: 波 发生器 H、作为挠性构件的柔轮 1 和刚轮 2。 在未装配之前, 柔轮的原始剖面呈圆形; 刚 轮是一个刚性的内齿轮, 柔轮的齿数 Z1 比 刚轮齿数 Z2 少 1 至几个齿; 波发生器 H 由 一个椭圆盘, 也可由转臂和几个圆盘构成等 多种形式, 通常有标准椭圆、双偏心圆、余弦 闭合曲线、里隆勒曲线( Resal) 、偏 心盘作用 下的 和滚 轮 发生 器 作用 下 的闭 合曲 线 等。 波 发 生 器的 最 大 直 径 比柔 轮 内 径 略 大。 把波发生器装入柔轮时, 迫使柔 轮产生变 形, 在其长轴两端的齿轮恰好与刚轮齿完全 啮合, 短轴处的齿侧完全脱开。而处于波发 生器长轴和短轴之间沿周长不同 区域内的 齿, 视柔轮回转方向的不 同, 则处 于某些啮 合或某些啮合的不同过渡状态, 当波发生器 回转时, 柔轮的长轴和短轴的位 置不断改 变, 这样由波发生器控制的柔轮变形部位随 转角 φ 的不同而改变, 从而传递了啮合运 动。 在传动的过程中, 波发生器转一周, 柔 轮上 某点 变 形的 循 环次 数 称为 波数 。如以 椭 圆形波发生器传递啮合时为例, 变形后柔轮 上各点相对于未变形柔轮的运动, 在以变形 长轴为起点展开后, 近似呈具有两个全波的 余弦曲线的连续简谐波形, 称为双波传动。 其余类推, 有单波、三波, 考虑到柔轮的疲劳 寿命, 一般波数不大于三, 双波是最常用的。 一般情况下 , 有一个 输入运动时, 能获 得一个确定的输出运动。在三个构件中, 必 须有一个固定的, 即所谓的行星型机构, 三 个构件中其余两个一个若为主动, 另一个即 为从动。其相互关系根据需要可以互换, 有 时为了满足某种使用要求, 亦可做成三个构 件均不固定的差动型的机构, 以用于将两个 输入运动合成一个确定的输出运动, 或将一 个输 入运 动 分解 为 两个 不 确定 的输 出 运动 。 同时, 当刚轮固定, 波发生器主动, 而柔 轮从动时, 由相对运动原 理不难证明, 柔轮
摘 要: 本文通 过对谐波 齿轮传动原 理的分析, 论述了谐波齿轮传动的特点和 应用。由于谐波齿轮传动具有其特殊的优 点, 获得了广泛的应用, 本文同时也分析了 谐波齿轮传动技术的发展概况和前景。
而处于波发生器长轴和短轴之间沿周长不同区域内的齿视柔轮回转方向的不同则处于某些啮合或某些啮合的不同过渡状态当波发生器回转时柔轮的长轴和短轴的位置不断改变这样由波发生器控制的柔轮变形部位随转角的不同而改变从而传递了啮合运在传动的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
设计和试制, 提供了一批比较成熟的产品, 为我国谐波传动技术的研究和 推广应用打 下了较为坚实的基础。然而, 由于谐波传动 中存在能产生可控变形的柔性构件, 因而使 问题的研究变得较为复杂, 故到目前为止, 虽然国内外已公开发表了许多 论文及有关 的著作, 提供了成套的 设计方法, 但对其中 某些 问 题还 有待 于 更进 一 步的 研 究。
谐波齿 轮传动技术的研究 具有很好的 应用前景和社会价值。目前, 谐波齿轮传动 的研究已经取得了很大的进展, 谐波齿轮传 动目 前 的 研 究 领域 涉 及 到 齿 形研 究 、柔 轮 变 形 及应 力 状 态 分 析研 究 、结 构 参 数 及 优化 设 计 啮 合 理 论 的 研 究 、运 动 学 研 究 、结 构 参 数 及优化设计、加工制 造工艺研究、传动精度 的研 究 等方 面 。谐 波齿 轮 传动 仍 然存 在 一些 需要进一步研究解决的问题, 如全面合理地 考虑非线性因素, 建立较为完整的非线性动 力学模型来研究谐波齿轮传 动系统的动力 学特性; 开发出适用于不同批量的柔性的加 工方法; 研究更加合理的齿形等。此外, 谐波 齿轮 传 动 优 化 设计 方 法 的 研 究、谐 波齿 轮 传 动 CAD 系统的开发、谐波传动系统传动性 能的 理 论 与 试 验研 究 、新 材 料 新 工 艺的 应 用 推广以及新产品的标准化系 列化工作等都 有待 于 深入 研究 和 探讨 。
中线上任一点的轨迹近似呈内摆线, 且柔轮 转向与波发生器的转向相反; 而 当柔轮固 定, 刚轮从动时, 波发生器的转向 与刚轮的 转向 相同 。
二 、谐 波齿 轮 传动 的 特点 1.结构简单, 体积小, 重量轻。 2. 传动 比范 围 大。 单 级 谐波 减 速器 传 动 比可在 50~300 之间; 双级谐波减速器传动 比可在 3000~60000 之间。 3. 同时 啮合 的 齿数 多 。 双波 谐 波减 速 器 同时啮合的齿数可达 30%, 使谐波传动的精 度高, 齿的承载能力大。 4. 承载 能力 大 。其 传 递 的功 率 范围 可 为 几瓦 至几 十 千瓦 。 5. 运动 精度 高 。谐 波 齿 轮与 相 同精 度 的 普通齿轮相比, 其运动精度能提 高四倍左 右。 6.运动平稳, 无冲击, 噪声小。 7. 齿侧 间隙 可 以调 整 。 谐波 齿 轮传 动 可 以使传动的回差很小, 某些情况甚至可以是 零侧 间隙 。 8.传动效率高、同轴性好, 可实现向密闭 空间 传递 运 动及 动 力。 9. 可实 现高 增 速运 动 。 三 、谐 波齿 轮 传动 发 展概 述 由于谐波齿轮传动具有独特的特点, 所 以获 得了 多 方面 的 应用 。在 一 般国 防 工程 方 面, 谐波齿轮传动用于大功率坦克用的减速 器、无 线电 天 线 伸 缩 器的 传 动 机 构 以及 雷 达 天线方位和俯仰的传动机构等; 在宇宙航行 方面, 谐波齿轮传动用于代替某火箭中液体 原动 机 的 谐 波 齿轮 传 动 马 达 、卫 星 外表 面 的 太阳光线接收机的传动机构等; 在飞机工业 方面用于驱动某垂直起落飞机的 螺旋桨的 强力 谐 波 齿 轮机 构 、自动 驾 驶 仪 中 的传 动 机 构等; 在精密测试方面用于微小位移机构、 精密分度机构、小侧隙或零侧 隙传动系统 等; 在仿生技术领域中, 谐波齿轮 传动用于 机器 人的 各 个关 节 等。 在 60 年代, 谐波齿轮传动已得到许多 国家的重视, 在谐波传动的原理、设计、制造 等方面都进行了深入的研究, 并在系列化、 标准化及推广应用方面做了大量的工作, 获 得了显著的成效。几十年来, 我国有不少研 究所 、企业 和 高 等 学 校在 从 事 谐 波 传动 的 研 究工作中取得了一系列有价值的成果, 通过
