谐波齿轮减速机构介绍

    谐波齿轮传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的。

    谐波传动包括三个基本构件：波发生器、柔轮、刚轮。三个构件可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变换成两个输入，一个输出，组成差动传动（其原理如附图1所示）

    附图1

    当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时，柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合，在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开，在波发生器长轴与短轴的区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入，有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称为啮出。由于波发生器的连续转动，使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化。谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同，但齿数不等，探伤机LS-200转台的谐波齿轮减速机构中，刚轮为102齿，柔轮为100齿，由于凸轮式波发生器的转动，迫使柔轮与刚轮依次作齿与齿间的展贴运动，当波发生器旋转一周时，柔轮与刚轮相对只位移两个齿。此时柔轮与输入轴波发生器的传动比i=50，从而实现了大的减速比。

    由于在传动过程中，柔轮产生的弹性变形近似于谐波，故称之为谐波齿轮传动。在波发生器转一转的期间，柔轮上一点变形的循环次数显然与波发生器上的触头（凸起部位）数是一致的，称为波数，用n表示。常用的是双波和三波两种，目前用得最多的是双波传动。

    观察谐波齿轮减速机构，具有如下特点：

    ①传动比大而且范围宽。一般单级谐波齿轮传动比范围为50～500；

    ②同时啮合的齿数多。在受载情况下，对双波传动，同时啮合的齿数可达总数的30%～40%；三波传动则更多。承载能力较高。

    ③零件少，体积小，重量轻。在相同条件下，可比一般齿轮减速器的元件少一半，体积可减小20%～50%，重量大大减轻。

    ④运动精度高。由于多齿啮合的平均效应，故其传动精度一般可比同精度等级的普通齿轮减速器的精度高一级。

    ⑤由于同时啮合的齿数多，齿面的相对滑动速度很低，又接近于面接触，故磨损小，运动平稳而无噪声。

    ⑥在传动比很大的情况下，仍具有较高的机械效率。单级传动的效率一般在60%～96%的范围内。

    ⑦具有通过密封壁传递运动的能力。由于能通过密封壁传递运动，故在高真空的条件下，以及用来控制高温、高压的管路，驱动在有原子能辐射或其他有害介质空间工作的机构时，采用这种传动十分理想。这也是现有一切其他传动所无法比拟的。

    ⑧启动力矩比一般齿轮传动大，速比越小越严重。

    ⑨在传递运动中，柔轮要发生周期性弹性变形，因此对柔轮的材料、热处理有较高的要求，否则柔轮容易疲劳损坏。

    正是由于谐波减速机构启动力矩较大和柔轮易疲劳损坏，在修理和维护中要尽量注意。