第2章谐波齿轮传动ppt课件.ppt

谐波齿轮传动,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等零部件构成。柔轮、刚轮和波发生器，任一固定，另外两个可以形成输入和输出。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。,2特点：,1）传动比大而且范围宽。谐波齿轮传动单级传动比在1.002500,而采用复式传动,可达107数量级。2）同时啮合的齿数多。双波传动啮合齿数可达总齿数的30%40%，三波传动则更多。3）输出轴和输入轴位于同一轴心线上。4）体积小。在相同的工作条件下，这种传动机构的体积可比普通齿轮减速器的体积减小20一50左右，零件数约少一半。,5）运动精度高。由于多齿啮合，一般情况下，其运动精度要比同等精度等级的普通齿轮元件所组成的减速器高4倍左右；6）传动效率高。传动装置的总效率可达60一90；7）啮合时齿是面接触，滑动速度小，所以磨损小而且均匀。同时齿的啮入和啮出是随柔轮的变形逐渐进入和退出刚轮齿间的，因而运动平稳，无冲击现象；8）可实现向密封空间传递运动。因而它用在操纵高温、高压的管路以及用来驱动工作心高真空、有原子辐射或其他有害介质空间的机构，是现有其他一切传动所不能比拟的。,2特点：,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=n。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。,原理的另类解释：,刚轮和柔轮在节圆处的贴合过程，也如同两个纯滚动(无滑动)的圆环一样，它们在任一瞬间，转过的弧长都必须相等。但因柔轮比刚轮的节圆周长短了n个齿距的弧长，这样一来，为了满足它们在节圆处贴合和转过的弧长相等的条件，柔轮在啮入和退出的一圈中，就必然要相对刚轮在圆周方向错过n个齿距的弧长，以保证贴合运动的正常进行。假设齿差为2，刚轮固定，波发生器从图示位置旋转一周，回到起始位置时，刚轮啮合ZG个齿，而柔轮也啮合ZG个齿，则与刚轮错开2个齿。又因为刚轮固定，所以柔轮转过2个齿对应的角度，实现减速的目的。,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、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。,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。,五谐波传动主要零件常用材料：,柔轮（应具有较高的疲劳强度）：GGr9、GGr15、30CrMnSi、30CrMnSiA、40CrNiMoA等，对于小功率的传动装置，有时还可以选用尼龙1010、尼龙6和含氟塑料等材料来制作柔轮。刚轮（性能要求稍低，常用选用齿轮材料）45、40Cr等凸轮或偏心盘45,