谐波齿轮机构的设计 1 毕业设计.pdf

谐波齿轮传动 第1章 谐波齿轮概述 1.1 概述 1.1.1 谐波齿轮技术的发展概况 谐波齿轮传动的传动原理与普通齿轮传动不同，它是利用控制柔性齿轮的弹性变形来 实现传递运动和动力的。谐波齿轮传动一般有波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构 件。因为，由波发生器的作用迫使柔性齿轮所产生的变形波是一个基本对称的简谐波，故 称这种机械传动形式为谐波传动。 谐波齿轮传动是谐波传动中的一种主要结构类型；它是以齿轮作为基本元件的谐波传 动形式。此外，谐波齿轮还包括：谐波摩擦传动、谐波螺旋传动和谐波无级变速传动等结 构类型。 我过于 60 年代中期，国内有关的研究机构开始引进了谐波传动这项新技术，并开展 了该项目的研究工作。70 年代末，我国许多的工业部门、机械研究所和有关的工科院校都 先后对谐波齿轮传动进行了理论和试验研究以及设计试制等工作，研制出了一些性能较好 的谐波齿轮减速器。自 1980 年起，我国也开始了谐波齿轮的标准化和系列化工作。经过 约 5 年时间的研究试制，于 1985 年制订了中小功率的通用谐波齿轮减速器的标准系列。 从而，使我国成为世界上具有通用谐波齿轮减速器标准的第四个国家。 1.1.2 谐波齿轮机构的结构组成 谐波齿轮机构通常由波发生器 H、柔轮 g 和刚轮 b （采用具有刚性齿轮的行星机构相 类似的符号来表示）三个基本构件所组成。如下图所示： 1-波发生器 2-柔轮 3-刚轮 在谐波传动中，波发生器 H 旋转一圈，柔轮上某一点变形的循环次数，叫做柔轮的变 形波数，用符号 u 表示；即变形波数 u 应按柔轮 g 与刚轮 b 同时啮合的区域数目来确定。 在一般情况下，可以采用单波（u=1）、双波（u=2）、三波（u=3）、四波（u=4）传动。但 由于受到柔轮g 材料许用应力的限制，通常大都采用的是双波（u=2）和三波（u=3）传动； 目前，应用较广泛的仍然是双波（u=2）传动。而刚轮 b 和柔轮 g 的齿数差，一般应取为 柔轮 g 的变形波数u，即 Z - Z =u；或者在某写情况下取成u 的倍数。 b g 柔轮的变形波数 u 和刚轮 b 与柔轮 g 的齿数差 Z =Z -Z 的选择应按柔轮的强度条件 p b g 和传动比的大小确定。对于传动比 i80 的刚制柔轮 g，采用变形波数 u=2 和齿数差 Z = p ︱Z -Z ︱=2 较为合理。对于传动比 i120 的情况，当齿数差Z = ︱Z -Z ︱=3 时，则了 b g p b g 第 1 页 共 22 页 江南大学毕业设计 采用柔轮的变形波数 u=3。 当变形波数 u=2，而齿数差 Z =Z -Z =0 (零齿差)时,这种零齿差的齿轮副啮合也是 p b g 完全可以实现的.在这种情况下,谐波齿轮减速器便转化为谐波齿轮连轴器 ;即成为柔轮 与输出刚轮 b 的轮齿相互啮合的连接方式。 1.2 谐波齿轮机构的主要特点 由于谐波齿轮传动中具有一个柔性构件(柔轮 g),所以,与具有刚性构件的行星齿轮传 动相比较,谐波齿轮机构具有以下几个主要特点: a. 结构简单,重量轻,体积小.由于谐波齿轮机构的零件数目较少,其主要零件只有刚 轮 b、柔轮 和波发生器 H 三个。所以，在相同的工作条件下，谐波齿轮传动的体积约为 普通齿轮传动体积的 1/3～1/2 左右。零件数约少一半,结构简单、重量也减少了许多。 b. 单级传动比大，且传动比范围宽。一般单级谐波齿轮机构的传动比为 i=60～100。 当采用行星式波发生器 H 时，其传动比为 150～4000；而采用双级或复波谐波传