諧波齒輪傳動裝置及其短筒柔輪分析研究

A. 諧波齒輪傳動的特點及工作原理

諧波齒輪傳動是一種依靠彈性變形運動來實現傳動的新型機構，它突破了機械傳動採用剛性構件機構的模式，使用了一個柔性構件來實現機械傳動，從而獲得了一系列其他傳動所難以達到的特殊功能，已廣泛應用於等方面。但也帶來了設計中必須解決的特殊問題。

原理：諧波齒輪傳動系統有三個基本構件組成，如圖所示：剛輪1(Circular Spline)，柔輪2(Flexspline)和波發生器3(Wave Generator)。諧波齒輪傳動的原理就是在柔性齒輪構件中，通過波發生器的作用，產生一個移動變形波，並與剛輪齒相嚙合，從而達到傳動目的。

特點：

優點：

(1) 3, 50%,

(2)傳動比范圍大 50~300, 3000~60000

(3)同時嚙合的齒數多 30%,正是由於同時嚙合齒數多這一獨特的優點，使諧波傳動的精度高，齒的承載能力大，進而實現大速比、小體積。

(4)承載能力大

(5)運動精度高

(6)運動平穩，無沖擊，雜訊小

(7)齒側間隙可以調整

(8)齒面磨損小而均勻，傳動效率高

(9)同軸性好

(10)可實現向密閉空間傳遞運動及動力

缺點：

(1)，易於疲勞損壞

(2)柔輪和波發生器的製造難度較大

(3)傳動比的下限值高，齒數不能太少

(4)起動力矩大，且速比越小越嚴重；

(5)諧波齒輪傳動沒有中間軸，因而不能獲得中間速度

(6)如果結構參數選擇不當或結構時機不良，發熱過大，降低傳動承載能力

目前，各國學者公認柔輪筒體的疲勞破壞是諧波傳動最為主要的失效形式。

B. 諧波齒輪減速器的傳動方法是什麼

諧波齒輪減速器的傳動方法：
同行星齒輪傳動一樣，諧波齒輪傳動也是由三個基本構件所組成：固定的內齒剛輪、柔輪（即其基體與從動軸相連的彈性薄壁套杯「在柔輪開端的母線上做出齒圈」）和使柔輪發生徑向變形的波發生器。在剛輪和柔輪上切出模數相同的輪齒，但齒數不同，即柔輪的齒數比剛輪的齒數少兩個。諧波傳動的齒數差表徵柔輪的變形波數。最常見的是波數w-2的諧波傳動。在自由狀態(無發生器)下，兩輪處於同心位置，而剛輪和柔輪的各齒間隙均勻。裝在柔輪內的發生器使柔輪發生徑向變形而成為橢圓形。
這時，在橢圓的長軸上，齒沿整個工作高度嚙合，而在短軸上，齒頂之間形成了徑向間隙。在發生器的旋轉過程中，柔輪的形狀始終接近於上述的形狀。
諧波齒輪減速器是一種減速裝置，由三個基本構件所組成：固定的內齒剛輪、柔輪（即其基體與從動軸相連的彈性薄壁套杯「在柔輪開端的母線上做出齒圈」）、和使柔輪發生徑向變形的波發生器。諧波齒輪減速器是一種由固定的內齒剛輪、柔輪、和使柔輪發生徑向變形的波發生器組成，諧波齒輪減速機是齒輪減速機中的一種新型傳動結構，它是利用柔性齒輪產生可控制的彈性變形波，引起剛輪與柔輪的齒間相對錯齒來傳遞動力和運動。這種傳動與一般的齒輪傳遞具有本質上的差別，在嚙合理論、集合計算和結構設計方面具有特殊性。諧波齒輪減速器具有高精度、高承載力等優點，和普通減速器相比，由於使用的材料要少50%，其體積及重量至少減少1/3。

C. 什麼是諧波齒輪傳動

釋義：諧波齒輪傳動是一種依靠彈性變形運動來實現傳動的新型機構，它使用了一專個柔性構件來屬實現機械傳動，從而獲得了一系列其他傳動所難以達到的特殊功能。

原理：

諧波齒輪傳動的力矩和運動的傳遞主要依靠柔輪不斷進行彈性變形實現，諧波齒輪傳動的原理就是在柔性齒輪構件中，通過波發生器的作用，產生一個移動變形波，並與剛輪齒相嚙合，從而達到傳動目的。

優點：

1、諧波齒輪傳動的回差較小，齒側間隙可以調整，甚至可實現零側隙傳動。

2、在採用如電磁波發生器或圓盤波發生器等結構型式時，可獲得較小轉動慣量。

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應用方向：

1、諧波齒輪在航空、航天、能源、仿生機械、軍械、電子設備、礦山冶金、交通運輸、起重機械、石油化工機械、紡織機械、農業機械以及醫療器械等方面得到日益廣泛的應用。

2、在高動態性能的伺服系統中，採用諧波齒輪傳動更顯示出其優越性。它傳遞的功率從幾十瓦到幾十千瓦，但大功率的諧波齒輪傳動多用於短期工作場合。

參考資料來源：網路-諧波齒輪傳動

D. 諧波齒輪中剛輪的作用是什麼是誰負責轉矩的傳遞

國家高技術研究發展計劃項目(863項目)(No.2006AA04Z101)的資助下,結合諧波傳動的設計和應用實際,對杯形柔輪的諧波齒輪傳動運動幾何學及其齒廓嚙合性能進行了研究。 首先依據諧波齒輪傳動輸入、輸出相對運動原理,提出了基於柔輪變形函數的諧波齒輪傳動新模型,是傳統的諧波齒輪傳動摩擦模型、行星傳動模型(等速曲線、節曲線)之外的更直接的數學模型。從而得到諧波齒輪傳動的瞬時理論傳動比、實際綜合傳動比的解析模型;並通過定義波發生器、剛輪、柔輪輸出端和柔輪齒的坐標系,定義柔輪輸出端與嚙合端的彈性變形函數,推導了三構件的相對運動和輪齒的嚙合運動的運動變換關系。 其次,確定了諧波齒輪傳動中柔輪彈性變形函數求解方法,構造了基於ANSYS參數化設計語言APDL的有限元接觸分析參數化模型;對柔輪在不同參數、不同載荷作用的彈性變形函數進行求解,並用雙三次樣條擬合得到柔輪殼體變形函數方程,實現了柔輪殼體彈性變形函數表述柔輪剛性輸出端和嚙合端的對應關系;以D120機型的諧波齒輪傳動為例分析了柔輪變形函數特性;實驗結果與柔輪彈性變形函數模型計算具有很高的一致性。 對於諧波傳動中一系列嚙合平面的齒廓運動進行了運動幾何學研究:建立了諧波傳動各截面的瞬心線解析方程,得到了柔輪齒相對剛輪齒運動的定、動瞬心線和柔輪齒的回轉中心的解析表達式;討論了瞬心線的特性,如瞬心線的形狀與柔輪殼體變形函數相關性、瞬心線的周期性、不封閉性、漸近線存在性等;基於柔輪齒相對剛輪齒的運動幾何學性質(定、動瞬心線的純滾動),把傳統的剛性齒輪齒廓共軛嚙合定理推廣到諧波齒輪傳動的彈性共軛理論中,得到了實現諧波齒輪傳動定傳動比輸入輸出要求的輪齒彈性共軛求解方法。 建立了諧波傳動彈性共軛齒廓綜合方程;基於瞬心線的性狀和共軛條件證明了諧波傳動二次嚙合(二次共軛點)的存在性:以D120機型的諧波齒輪傳動中剛輪齒廓(漸開線)為已知齒廓,求解與其共軛的柔輪空間齒廓,這一空間齒廓的前後截面齒厚相差12.9%倍的模數;以此剛輪漸開線齒形為基準,分別研究了直線齒、單圓弧齒和雙圓弧齒的共軛齒廓,提出以平均齒厚變化最小、重合度最大、共軛點連續為原則,綜合與其共軛的柔輪齒廓,得到了新的齒廓特徵: (1)單圓弧作為剛輪齒廓曲線選擇合適的齒形參數時,二次共軛嚙合曲線能在柔輪齒形中應用,重合度增加了3.8倍以上; (2)雙圓弧齒在諧波傳動中不僅重合度大,而且在一段區域、一個瞬時,齒廓上有兩個點同時共軛,同時共軛段佔全齒高的82.07%。 在諧波傳動運動幾何學基礎上,提出基於瞬心線的諧波齒輪傳動的理論重合度和實際重合度定義;給出了理論和實際重合度的計算方法;依據曲線的曲率的特徵對剛輪齒廓曲線的性狀分類;深入分析了剛輪齒廓曲線的性狀、齒形參數與重合度的關系,得出在相同齒全高的條件下重合度大小按曲線的曲率排列為ε_(n|k_(th)＞0)＜ε_(n|k_(th)=0)＜ε_(n|k_(th)＜0);討論了常用剛輪齒廓:漸開線、單圓弧和雙圓弧曲線的重合度和二次嚙合存在條件,給出了諧波傳動齒形二次嚙合條件。 同時,分析了負載作用下柔輪殼體畸變對瞬心線和共軛齒廓的影響,得到瞬心線在負載作用下沿軸向的非線性變化和隨負載大小的變化特徵;共軛齒廓在負載作用下出現偏轉,偏轉角沿軸線呈線性變化;隨著負載的加大單圓弧和雙圓弧齒形的共軛嚙合重合度增大,由此說明在負載條件下單圓弧和雙圓弧齒形仍然具有良好的嚙合特性。 最後,對本文提出的諧波齒輪傳動空間彈性共軛理論綜合齒形進行了運動模擬,驗證了本運動幾何學模型的正確性與綜合方法的有效可行性。由此完成的數學模型和求解方法,為諧波傳動結構設計和齒廓綜合提供了新途徑。

E. 諧波齒輪傳動的特點及工作原理

它與一般齒輪傳動有本質上的差別，依靠柔性齒輪產生的可控變形版波引起齒間的相對錯齒來傳權遞力和運動的。具體地來說就是：
諧波齒輪的傳動機構由波形發生器、柔輪和剛輪組成。柔輪是一個薄壁外齒圈，剛輪有內齒圈，剛輪比柔輪多2~4個齒（這又因波形發生器上觸輪的多少而異，雙波型的為2），波發生器的一對滾子將柔輪撐成橢圓形，當波發生器為主動輪時，柔輪和剛輪為從動輪，柔輪上的外輪齒與剛輪上的內輪齒在橢圓形柔輪的長軸方向完全嚙合，則柔輪的短軸方向完全脫開，而中間區域為過渡狀態。當波發生器順時針旋轉一周時，柔輪相對固定的剛輪逆時針旋轉2個齒，這樣就把波發生器的快速轉動變為剛輪的慢速轉動。
諧波齒輪具有結構簡單、傳動比大（幾十~幾百）、傳動精度高、回程誤差小、雜訊低、傳動平穩、承載能力強、效率高等特點。
希望能幫到你。

F. 諧波齒輪傳動的諧波齒輪傳動簡介

五十年代，隨著空間科學、航天技術的發展，航天飛行器控制系統的機構和儀表設備對機械傳動提出了新的要求，如：傳動比大、體積小、重量輕、傳動精度高、回差小等。對於上述要求，新出現的諧波傳動滿足了這種要求，它是在薄殼彈性變形的基礎上發展起來的一種傳動技術。1959，1960，1955，1961
諧波齒輪傳動系統有三個基本構件組成，如圖2-1所示：剛輪1(Circular Spline)，柔輪2(Flexspline)和波發生器3(Wave Generator)。諧波齒輪傳動的原理就是在柔性齒輪構件中，通過波發生器的作用，產生一個移動變形波，並與剛輪齒相嚙合，從而達到傳動目的。
特點：
優點：
(1) 3, 50%,
(2)傳動比范圍大 50~300, 3000~60000
(3)同時嚙合的齒數多 30%,正是由於同時嚙合齒數多這一獨特的優點，使諧波傳動的精度高，齒的承載能力大，進而實現大速比、小體積。
(4)承載能力大
(5)運動精度高
(6)運動平穩，無沖擊，雜訊小
(7)齒側間隙可以調整
(8)齒面磨損小而均勻，傳動效率高
(9)同軸性好
(10)可實現向密閉空間傳遞運動及動力
缺點：
(1)，易於疲勞損壞
(2)柔輪和波發生器的製造難度較大
(3)傳動比的下限值高，齒數不能太少
(4)起動力矩大，且速比越小越嚴重；
(5)諧波齒輪傳動沒有中間軸，因而不能獲得中間速度
(6)如果結構參數選擇不當或結構時機不良，發熱過大，降低傳動承載能力
目前，各國學者公認柔輪筒體的疲勞破壞是諧波傳動最為主要的失效形式。
應用：
由於諧波傳動具有其他傳動無法比擬的諸多獨特優點，近幾十年來，它已被迅速推廣到能源、通訊、機床、儀器儀表、機器人、汽車、造船、紡織、冶金、常規武器、精密光學設備、印刷機構以及醫療器械等領域，並獲得了廣泛的應用。國內外的應用實踐表明，無論是作為高靈敏度隨動系統的精密諧波傳動，還是作為傳遞大轉矩的動力諧波傳動，都表現出了良好的性能；作為空間傳動裝置和用於操縱高溫、高壓管路以及在有原子輻射或其它有害介質條件下工作的機構，更是顯示出一些其他傳動裝置難以比擬的優越性。

G. 諧波齒輪傳動的參數選擇

齒形幾何參數 傳動嚙合參數 結構尺寸
表1 諧波齒輪齒形幾何參數計算公式 名稱 代號 計算公式 備注 波數 n 雙波時，n=2 波高 d 模數 m 齒距 p 柔輪齒數 剛輪固定：
柔輪固定： 剛輪齒數 剛輪固定：
柔輪固定： 齒頂高 齒根高 頂隙 分度圓齒厚 剛輪分度圓直徑 剛輪齒頂圓直徑 剛輪齒壓力角 雙波時， 柔輪分度圓直徑 柔輪齒頂圓直徑 柔輪齒壓力角 雙波時， 剛輪齒根圓直徑 柔輪齒根圓直徑 表2 諧波齒輪傳動的嚙合參數選擇及幾何計算 名稱 代號 計算公式 備注 齒頂高系數 頂隙系數 柔輪變位
系數 對於柔性軸承已按標准選定的， --柔性軸承的外徑；
--壁厚；
對於動力傳動和傳遞運動的傳動，可按照《諧波齒輪傳動的理論和設計》（沈允文.1985）圖4-9選擇 剛輪變位
系數 大致可取；
對於齒嚙式輸出聯接的剛輪，大致取：
； 根據具體情況可作適當調整 柔輪齒根圓直徑 為了防止齒頂變尖和嚙入瞬時產生齒頂干涉，因而採用縮短齒頂高的辦法 柔輪齒頂圓直徑 徑向變形
系數 一般可取： 最大嚙入
深度
（又稱齒廓工作段高） 從提高傳動承載能力的角度出發，必須保證
對於的傳動， 受到齒頂變尖的限制，同時受到用插齒刀能否加工出所需剛輪齒根圓直徑的條件限制 剛輪齒頂圓直徑 剛輪的齒頂圓和齒根圓直徑是根據在齒輪嚙入深度處保證有必要的徑向間隙以及消除過度曲線干涉的條件下確定的 剛輪齒根圓直徑 基準齒形角 當時，與相對應的柔輪之節圓壓力角應為 採用壓力角時，柔輪中應力有所減小 柔輪基圓
直徑 柔輪分度圓直徑 柔輪分度圓齒厚 剛輪基圓
直徑 剛輪分度圓直徑 剛輪分度圓齒厚 測量用圓柱直徑 柔輪分度圓齒厚改變系數 剛輪分度圓齒厚改變系數 測量柔輪時量柱中心所在遠上的漸開線壓力角 測量剛輪時量柱中心所在遠上的漸開線壓力角 測量柔輪時用的量柱測量距 測量剛輪時用的量柱測量距 表3 圓柱形柔輪結構尺寸 名稱 代號 參數計算 備注 柔輪長度 一般，
；
對於齒式聯接結構的柔輪，可取
；
對於短筒柱形柔輪， 對於整體式柔輪，取偏大值；
輕載時d值可適當減小，重載時可適當增大；
塑性柔輪壁厚為鋼制柔輪的2~3倍 柔輪壁厚 或者： 柔輪光滑筒體部分的壁厚 或者 齒圈寬度 其中，
--齒寬系數，
對於動力傳動，
對於傳遞運動的傳動， 聯接齒圈的寬度

H. 諧波齒輪柔輪和波形發生器之間是固結的還是有相對滑動的柔輪轉動時鋼輪沒動，怎麼傳動的呢

柔輪和波形發生器之間有相對滑動,可以固定殼體,用軸輸出;也可以固定軸,殼體輸出

I. 諧波齒輪減速器的工作原理是什麼

諧波齒輪減速器是一種減速裝置，由三個基本構件所組成：固定的內齒剛輪、柔輪（即其基體與從動軸相連的彈性薄壁套杯「在柔輪開端的母線上做出齒圈」）、和使柔輪發生徑向變形的波發生器。
諧波齒輪減速器的工作原理：
在未裝配前，柔輪及其內孔呈圓形，當波發生器裝入柔輪的內孔後，由於波發生器的長度略大於柔輪的內孔直徑，柔輪撐成橢圓形，迫使柔輪在橢圓的長軸方向與固定的剛輪完全嚙合，在短軸方向完全分離，其餘各處的齒視柔輪回轉位置的不同，或者處於「嚙入」狀態，或者處於「嚙出」狀態。由於剛輪固定，波發生器逆時針轉動時，柔輪作順時針轉動。當波發生器連續回轉時，柔輪長軸和短軸及「嚙入」、「嚙出」的位置隨之不斷變化，柔輪齒由嚙入轉向嚙出，又嚙合轉向嚙出，由嚙出轉向脫開，如此，嚙入、嚙合、嚙出、脫開、嚙入、嚙合……往復循環，迫使柔輪連續轉動。
柔輪隨著波發生器轉動過程中，其中一個齒從與剛輪的一個齒嚙合到再一次與剛輪上的這個齒相嚙合時，柔輪恰好旋轉一周，而此時波發生器旋轉了很多圈，波發生器的旋轉圈數與柔輪旋轉圈數（1圈）之比，即為諧波齒輪減速器的減速比，故其減速比很大。在整個運動過程中，柔輪的變形在柔輪圓周的展開圖上是連續的簡諧波形，因此，這一傳動稱之為諧波齒輪傳動。
諧波齒輪減速器按其機械波數目的多少可分為：單波、雙波及三波，其中最常用的是雙波傳達。在諧波傳動中，剛輪與柔輪的齒數差應等於機械波數的整數倍，通常取其等於波數。
諧波齒輪減速器是一種由固定的內齒剛輪、柔輪、和使柔輪發生徑向變形的波發生器組成，諧波齒輪減速機是齒輪減速機中的一種新型傳動結構，它是利用柔性齒輪產生可控制的彈性變形波，引起剛輪與柔輪的齒間相對錯齒來傳遞動力和運動。這種傳動與一般的齒輪傳遞具有本質上的差別，在嚙合理論、集合計算和結構設計方面具有特殊性。諧波齒輪減速器具有高精度、高承載力等優點，和普通減速器相比，由於使用的材料要少50%，其體積及重量至少減少1/3。

J. 在諧波齒輪傳動中柔輪的結構形式有哪幾種

①整體式，其中包括鍾罩式、螺釘連接式及齒嚙式；
②短筒式，其中包括牙嵌專式也叫城牆式和齒嚙式。屬
整體式具有輸出均勻、平穩等特點，但為了吸收變形而要求筒體長、壁要薄，其中的鍾罩式結構比其餘兩種更簡單，製造、安裝也方便。短筒式結構盡管其長度較短，但由於柔輪屬變形輸出迫使其連接部位與連接件處於滑動摩擦狀態，從而使磨損過快；且由於剪切應力集中，在柔輪的牙嵌部位可能很快被剪斷。