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谐波齿轮减速机工作原理


  谐波齿轮减速机由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生机组成,谐波齿轮减速机是齿轮减速机中的一种新型传动结构,它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波,引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。
  这种传动与一般的齿轮传递具有本质上的差别,在啮合理论、集合计算和结构设计方面具有特殊性。
  谐波齿轮减速机具有高精度、高承载力等优点,和普通减速机相比,由于使用的材料要少50%,其体积及重量至少减少1/3。
  组成与结构
  谐波齿轮减速机由刚轮、柔轮、和波发生机三个主要构件组成。
  固定刚轮是一个刚性的内齿轮
  柔轮是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮,它们一同具有三角形(或渐开线)的齿形,且两者的周节相等,但刚轮比柔轮多几个齿(通常为两齿)
  波发生机由一个椭圆盘和一个柔性球轴承组成,或者由一个两端均带有滚子的转臂组成。通常波发生机为原动体,柔轮和刚轮之一为从动体,另一个为固定件。
  谐波齿轮减速机的结构组成
  在未装配前,柔轮及其内孔呈圆形,当波发生机装入柔轮的内孔后,由于波发生机的长度略大于柔轮的内孔直径,柔轮撑成椭圆形,迫使柔轮在椭圆的长轴方向与固定的刚轮完全啮合,在短轴方向完全分离,其余各处的齿视柔轮回转位置的不同,或者处于“啮入”状态,或者处于“啮出”状态。由于刚轮固定,波发生机逆时针转动时,柔轮作顺时针转动。当波发生机连续回转时,柔轮长轴和短轴及“啮入”、“啮出”的位置随之不断变化,柔轮齿由啮入转向啮出,又啮合转向啮出,由啮出转向脱开,如此,啮入、啮合、啮出、脱开、啮入、啮合……往复循环,迫使柔轮连续转动。
  柔轮随着波发生机转动过程中,其中一个齿从与刚轮的一个齿啮合到再一次与刚轮上的这个齿相啮合时,柔轮恰好旋转一周,而此时波发生机旋转了很多圈,波发生机的旋转圈数与柔轮旋转圈数(1圈)之比,即为谐波齿轮减速机的减速比,故其减速比很大。在整个运动过程中,柔轮的变形在柔轮圆周的展开图上是连续的简谐波形,因此,这一传动称之为谐波齿轮传动。
  谐波齿轮减速机按其机械波数目的多少可分为:单波、双波及三波,其中最常用的是双波传达。在谐波传动中,刚轮与柔轮的齿数差应等于机械波数的整数倍,通常取其等于波数。
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