1、谐波齿轮传动及谐波减速器,主讲 周兰,一、谐波齿轮传动的基本构成及特点,1构成：,谐波齿轮传动是谐波齿轮行星传动的简称。是一种少齿差行星传动。通常由刚性圆柱齿轮G、柔性圆柱齿轮R、波发生器H和柔性轴承等零部件构成。柔轮和刚轮的齿形有直线三角齿形和渐开线齿形两种，以后者应用较多。,谐波齿轮传动构成图例：,2特点（1）：,谐波齿轮传动既可用做减速器，也可用做增速器。柔轮、刚轮、波发生器三者任何一个均可固定，其余二个一为主动，另一个为从动。传动比大，且外形轮廓小，零件数目少，传动效率高。效率高达9296，单级传动比可达504000。,2特点（2）：,承载能力较高：柔轮和刚轮之间为面接触多齿啮合，且滑
2、动速度小，齿面摩损均匀。柔轮和刚轮的齿侧间隙是可调：当柔轮的扭转刚度较高时，可实现无侧隙的高精度啮合。谐波齿轮传动可用来由密封空间向外部或由外部向密封空间传递运动。,二、工作原理,1齿差：,谐波齿轮传动中，刚轮的齿数zG略大于柔轮的齿数zR，其齿数差要根据波发生器转一周柔轮变形时与刚轮同时啮合区域数目来决定。即zG-zR=u。目前多用双波和三波传动。错齿是运动产生的原因,ZG,ZR,2变形：,波发生器的长度比未变形的柔轮内圆直径大：当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮轮齿插入刚轮的轮齿槽内，成为完全啮合状态；而其短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱开状态。由啮合
3、到脱开的过程之间则处于啮出或啮入状态。当波发生器连续转动时：迫使柔轮不断产生变形，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开的过程中不断改变各自的工作状态，产生了所谓的错齿运动，从而实现了主动波发生器与柔轮的运动传递。,工作原理图例：,波发生器的旋转方向与柔轮的转动方向相反。,柔轮与刚轮齿面的啮合过程：,三、单级谐波齿轮常见的 传动形式和应用,1刚轮固定柔轮输出：,波发生器主动，单级减速，结构简单，传动比范围较大，效率较高，应用极广，i=75500。,2柔轮固定刚轮输出：,波发生器主动，单级减速，结构简单，传动比范围较大，效率较高，可用于中小型减速器，i=75500。,3波发生器固定刚轮输出：,柔
4、轮主动，单级微小减速，传动比准确，适用于高精度微调传动装置，i=1.0021.015。,四、谐波发生器传动比的计算,1、公式推导（1）：,以刚轮固定，柔轮输出为例，推导传动比的计算公式。当刚轮固定时，nG=0。如果反过来看，即将柔轮当做输入，刚轮当做输出，则：,1、公式推导（2）：,实际上，运动是从波发生器输入的，减速器的传动比为：,五、柔轮、波发生器 常见的结构型式,1柔轮常见的结构型式：,柔轮的结构型式与谐波传动的结构类型选择有关。柔轮和输出轴的联结方式直接影响谐波传动的稳定性和工作性能。筒形底端联接式：结构简单，联接方便，制造容易，刚性较大，应用较普遍。筒形花键联接式：轴向尺寸较小，扭转
5、刚性好，传动精度较高，联接方便，承载能力较大。筒形销轴联接式：轴向尺寸较小，结构简单，制造方便，但载荷沿齿宽分布不均匀。,筒形底端联接式图例：,筒形花键联接式图例：,筒形销轴联接式图例：,2波发生器常见的结构型（1）：,波发生器是迫使柔轮发生弹性变形的重要元件，按变形的波数不同，常用的有双波和三波两种。双波发生器的结构型式主要有滚轮式、凸轮式、偏心盘式和行星式。,波发生器种类图例（1）：,凸轮式,滚轮式,偏心盘式,2波发生器常见的结构型（2）：,双滚轮式：结构简单，制造方便，形成波峰容易，但柔轮变形未被积极控制，承载能力较低，多用于不重要的低精度轻载传动。多滚轮式：柔轮变形全周被积极控制，承载能力较高，多用于不宜采用偏心盘式或凸轮式波发生器的特大型传动。,波发生器种类图例（2）：,3谐波传动主要零件常用材料：,柔轮：30CrMnSi、35CrMnSiA、40CrNiMoA刚轮45、40Cr凸轮或偏心盘45,六、谐波发生器的典型结构,双波单级谐波齿轮减速器,主要问题：1、减速器的主要构成；2、减速器的运动型式（指出哪个部件固定、主动和从动轴）；3、波发生器的结构型式；4、柔轮采用何种输出方式。,
