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谐波齿轮传动装置及其短筒柔轮分析研究

发布时间:2021-01-23 08:09:07

A. 谐波齿轮传动的特点及工作原理

谐波齿轮传动是一种依靠弹性变形运动来实现传动的新型机构,它突破了机械传动采用刚性构件机构的模式,使用了一个柔性构件来实现机械传动,从而获得了一系列其他传动所难以达到的特殊功能,已广泛应用于等方面。但也带来了设计中必须解决的特殊问题。


原理:谐波齿轮传动系统有三个基本构件组成,如图所示:刚轮1(Circular Spline),柔轮2(Flexspline)和波发生器3(Wave Generator)。谐波齿轮传动的原理就是在柔性齿轮构件中,通过波发生器的作用,产生一个移动变形波,并与刚轮齿相啮合,从而达到传动目的。

特点:

优点:

(1) 3, 50%,

(2)传动比范围大 50~300, 3000~60000

(3)同时啮合的齿数多 30%,正是由于同时啮合齿数多这一独特的优点,使谐波传动的精度高,齿的承载能力大,进而实现大速比、小体积。

(4)承载能力大

(5)运动精度高

(6)运动平稳,无冲击,噪声小

(7)齿侧间隙可以调整

(8)齿面磨损小而均匀,传动效率高

(9)同轴性好

(10)可实现向密闭空间传递运动及动力

缺点:

(1),易于疲劳损坏

(2)柔轮和波发生器的制造难度较大

(3)传动比的下限值高,齿数不能太少

(4)起动力矩大,且速比越小越严重;

(5)谐波齿轮传动没有中间轴,因而不能获得中间速度

(6)如果结构参数选择不当或结构时机不良,发热过大,降低传动承载能力

目前,各国学者公认柔轮筒体的疲劳破坏是谐波传动最为主要的失效形式。

B. 谐波齿轮减速器的传动方法是什么

谐波齿轮减速器的传动方法:
同行星齿轮传动一样,谐波齿轮传动也是由三个基本构件所组成:固定的内齿刚轮、柔轮(即其基体与从动轴相连的弹性薄壁套杯“在柔轮开端的母线上做出齿圈”)和使柔轮发生径向变形的波发生器。在刚轮和柔轮上切出模数相同的轮齿,但齿数不同,即柔轮的齿数比刚轮的齿数少两个。谐波传动的齿数差表征柔轮的变形波数。最常见的是波数w-2的谐波传动。在自由状态(无发生器)下,两轮处于同心位置,而刚轮和柔轮的各齿间隙均匀。装在柔轮内的发生器使柔轮发生径向变形而成为椭圆形。
这时,在椭圆的长轴上,齿沿整个工作高度啮合,而在短轴上,齿顶之间形成了径向间隙。在发生器的旋转过程中,柔轮的形状始终接近于上述的形状。
谐波齿轮减速器是一种减速装置,由三个基本构件所组成:固定的内齿刚轮、柔轮(即其基体与从动轴相连的弹性薄壁套杯“在柔轮开端的母线上做出齿圈”)、和使柔轮发生径向变形的波发生器。谐波齿轮减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成,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。谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等优点,和普通减速器相比,由于使用的材料要少50%,其体积及重量至少减少1/3。

C. 什么是谐波齿轮传动

释义:谐波齿轮传动是一种依靠弹性变形运动来实现传动的新型机构,它使用了一专个柔性构件来属实现机械传动,从而获得了一系列其他传动所难以达到的特殊功能。

原理:

谐波齿轮传动的力矩和运动的传递主要依靠柔轮不断进行弹性变形实现,谐波齿轮传动的原理就是在柔性齿轮构件中,通过波发生器的作用,产生一个移动变形波,并与刚轮齿相啮合,从而达到传动目的。

优点:

1、谐波齿轮传动的回差较小,齿侧间隙可以调整,甚至可实现零侧隙传动。

2、在采用如电磁波发生器或圆盘波发生器等结构型式时,可获得较小转动惯量。

(3)谐波齿轮传动装置及其短筒柔轮分析研究扩展阅读

应用方向:

1、谐波齿轮在航空、航天、能源、仿生机械、军械、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用。

2、在高动态性能的伺服系统中,采用谐波齿轮传动更显示出其优越性。它传递的功率从几十瓦到几十千瓦,但大功率的谐波齿轮传动多用于短期工作场合。

参考资料来源:网络-谐波齿轮传动

D. 谐波齿轮中刚轮的作用是什么是谁负责转矩的传递

国家高技术研究发展计划项目(863项目)(No.2006AA04Z101)的资助下,结合谐波传动的设计和应用实际,对杯形柔轮的谐波齿轮传动运动几何学及其齿廓啮合性能进行了研究。 首先依据谐波齿轮传动输入、输出相对运动原理,提出了基于柔轮变形函数的谐波齿轮传动新模型,是传统的谐波齿轮传动摩擦模型、行星传动模型(等速曲线、节曲线)之外的更直接的数学模型。从而得到谐波齿轮传动的瞬时理论传动比、实际综合传动比的解析模型;并通过定义波发生器、刚轮、柔轮输出端和柔轮齿的坐标系,定义柔轮输出端与啮合端的弹性变形函数,推导了三构件的相对运动和轮齿的啮合运动的运动变换关系。 其次,确定了谐波齿轮传动中柔轮弹性变形函数求解方法,构造了基于ANSYS参数化设计语言APDL的有限元接触分析参数化模型;对柔轮在不同参数、不同载荷作用的弹性变形函数进行求解,并用双三次样条拟合得到柔轮壳体变形函数方程,实现了柔轮壳体弹性变形函数表述柔轮刚性输出端和啮合端的对应关系;以D120机型的谐波齿轮传动为例分析了柔轮变形函数特性;实验结果与柔轮弹性变形函数模型计算具有很高的一致性。 对于谐波传动中一系列啮合平面的齿廓运动进行了运动几何学研究:建立了谐波传动各截面的瞬心线解析方程,得到了柔轮齿相对刚轮齿运动的定、动瞬心线和柔轮齿的回转中心的解析表达式;讨论了瞬心线的特性,如瞬心线的形状与柔轮壳体变形函数相关性、瞬心线的周期性、不封闭性、渐近线存在性等;基于柔轮齿相对刚轮齿的运动几何学性质(定、动瞬心线的纯滚动),把传统的刚性齿轮齿廓共轭啮合定理推广到谐波齿轮传动的弹性共轭理论中,得到了实现谐波齿轮传动定传动比输入输出要求的轮齿弹性共轭求解方法。 建立了谐波传动弹性共轭齿廓综合方程;基于瞬心线的性状和共轭条件证明了谐波传动二次啮合(二次共轭点)的存在性:以D120机型的谐波齿轮传动中刚轮齿廓(渐开线)为已知齿廓,求解与其共轭的柔轮空间齿廓,这一空间齿廓的前后截面齿厚相差12.9%倍的模数;以此刚轮渐开线齿形为基准,分别研究了直线齿、单圆弧齿和双圆弧齿的共轭齿廓,提出以平均齿厚变化最小、重合度最大、共轭点连续为原则,综合与其共轭的柔轮齿廓,得到了新的齿廓特征: (1)单圆弧作为刚轮齿廓曲线选择合适的齿形参数时,二次共轭啮合曲线能在柔轮齿形中应用,重合度增加了3.8倍以上; (2)双圆弧齿在谐波传动中不仅重合度大,而且在一段区域、一个瞬时,齿廓上有两个点同时共轭,同时共轭段占全齿高的82.07%。 在谐波传动运动几何学基础上,提出基于瞬心线的谐波齿轮传动的理论重合度和实际重合度定义;给出了理论和实际重合度的计算方法;依据曲线的曲率的特征对刚轮齿廓曲线的性状分类;深入分析了刚轮齿廓曲线的性状、齿形参数与重合度的关系,得出在相同齿全高的条件下重合度大小按曲线的曲率排列为ε_(n|k_(th)>0)<ε_(n|k_(th)=0)<ε_(n|k_(th)<0);讨论了常用刚轮齿廓:渐开线、单圆弧和双圆弧曲线的重合度和二次啮合存在条件,给出了谐波传动齿形二次啮合条件。 同时,分析了负载作用下柔轮壳体畸变对瞬心线和共轭齿廓的影响,得到瞬心线在负载作用下沿轴向的非线性变化和随负载大小的变化特征;共轭齿廓在负载作用下出现偏转,偏转角沿轴线呈线性变化;随着负载的加大单圆弧和双圆弧齿形的共轭啮合重合度增大,由此说明在负载条件下单圆弧和双圆弧齿形仍然具有良好的啮合特性。 最后,对本文提出的谐波齿轮传动空间弹性共轭理论综合齿形进行了运动仿真,验证了本运动几何学模型的正确性与综合方法的有效可行性。由此完成的数学模型和求解方法,为谐波传动结构设计和齿廓综合提供了新途径。

E. 谐波齿轮传动的特点及工作原理

它与一般齿轮传动有本质上的差别,依靠柔性齿轮产生的可控变形版波引起齿间的相对错齿来传权递力和运动的。具体地来说就是:
谐波齿轮的传动机构由波形发生器、柔轮和刚轮组成。柔轮是一个薄壁外齿圈,刚轮有内齿圈,刚轮比柔轮多2~4个齿(这又因波形发生器上触轮的多少而异,双波型的为2),波发生器的一对滚子将柔轮撑成椭圆形,当波发生器为主动轮时,柔轮和刚轮为从动轮,柔轮上的外轮齿与刚轮上的内轮齿在椭圆形柔轮的长轴方向完全啮合,则柔轮的短轴方向完全脱开,而中间区域为过渡状态。当波发生器顺时针旋转一周时,柔轮相对固定的刚轮逆时针旋转2个齿,这样就把波发生器的快速转动变为刚轮的慢速转动。
谐波齿轮具有结构简单、传动比大(几十~几百)、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等特点。
希望能帮到你。

F. 谐波齿轮传动的谐波齿轮传动简介

五十年代,随着空间科学、航天技术的发展,航天飞行器控制系统的机构和仪表设备对机械传动提出了新的要求,如:传动比大、体积小、重量轻、传动精度高、回差小等。对于上述要求,新出现的谐波传动满足了这种要求,它是在薄壳弹性变形的基础上发展起来的一种传动技术。1959,1960,1955,1961
谐波齿轮传动系统有三个基本构件组成,如图2-1所示:刚轮1(Circular Spline),柔轮2(Flexspline)和波发生器3(Wave Generator)。谐波齿轮传动的原理就是在柔性齿轮构件中,通过波发生器的作用,产生一个移动变形波,并与刚轮齿相啮合,从而达到传动目的。
特点:
优点:
(1) 3, 50%,
(2)传动比范围大 50~300, 3000~60000
(3)同时啮合的齿数多 30%,正是由于同时啮合齿数多这一独特的优点,使谐波传动的精度高,齿的承载能力大,进而实现大速比、小体积。
(4)承载能力大
(5)运动精度高
(6)运动平稳,无冲击,噪声小
(7)齿侧间隙可以调整
(8)齿面磨损小而均匀,传动效率高
(9)同轴性好
(10)可实现向密闭空间传递运动及动力
缺点:
(1),易于疲劳损坏
(2)柔轮和波发生器的制造难度较大
(3)传动比的下限值高,齿数不能太少
(4)起动力矩大,且速比越小越严重;
(5)谐波齿轮传动没有中间轴,因而不能获得中间速度
(6)如果结构参数选择不当或结构时机不良,发热过大,降低传动承载能力
目前,各国学者公认柔轮筒体的疲劳破坏是谐波传动最为主要的失效形式。
应用:
由于谐波传动具有其他传动无法比拟的诸多独特优点,近几十年来,它已被迅速推广到能源、通讯、机床、仪器仪表、机器人、汽车、造船、纺织、冶金、常规武器、精密光学设备、印刷机构以及医疗器械等领域,并获得了广泛的应用。国内外的应用实践表明,无论是作为高灵敏度随动系统的精密谐波传动,还是作为传递大转矩的动力谐波传动,都表现出了良好的性能;作为空间传动装置和用于操纵高温、高压管路以及在有原子辐射或其它有害介质条件下工作的机构,更是显示出一些其他传动装置难以比拟的优越性。

G. 谐波齿轮传动的参数选择

齿形几何参数 传动啮合参数 结构尺寸
表1 谐波齿轮齿形几何参数计算公式 名称 代号 计算公式 备注 波数 n 双波时,n=2 波高 d 模数 m 齿距 p 柔轮齿数 刚轮固定:
柔轮固定: 刚轮齿数 刚轮固定:
柔轮固定: 齿顶高 齿根高 顶隙 分度圆齿厚 刚轮分度圆直径 刚轮齿顶圆直径 刚轮齿压力角 双波时, 柔轮分度圆直径 柔轮齿顶圆直径 柔轮齿压力角 双波时, 刚轮齿根圆直径 柔轮齿根圆直径 表2 谐波齿轮传动的啮合参数选择及几何计算 名称 代号 计算公式 备注 齿顶高系数 顶隙系数 柔轮变位
系数 对于柔性轴承已按标准选定的, --柔性轴承的外径;
--壁厚;
对于动力传动和传递运动的传动,可按照《谐波齿轮传动的理论和设计》(沈允文.1985)图4-9选择 刚轮变位
系数 大致可取;
对于齿啮式输出联接的刚轮,大致取:
; 根据具体情况可作适当调整 柔轮齿根圆直径 为了防止齿顶变尖和啮入瞬时产生齿顶干涉,因而采用缩短齿顶高的办法 柔轮齿顶圆直径 径向变形
系数 一般可取: 最大啮入
深度
(又称齿廓工作段高) 从提高传动承载能力的角度出发,必须保证
对于的传动, 受到齿顶变尖的限制,同时受到用插齿刀能否加工出所需刚轮齿根圆直径的条件限制 刚轮齿顶圆直径 刚轮的齿顶圆和齿根圆直径是根据在齿轮啮入深度处保证有必要的径向间隙以及消除过度曲线干涉的条件下确定的 刚轮齿根圆直径 基准齿形角 当时,与相对应的柔轮之节圆压力角应为 采用压力角时,柔轮中应力有所减小 柔轮基圆
直径 柔轮分度圆直径 柔轮分度圆齿厚 刚轮基圆
直径 刚轮分度圆直径 刚轮分度圆齿厚 测量用圆柱直径 柔轮分度圆齿厚改变系数 刚轮分度圆齿厚改变系数 测量柔轮时量柱中心所在远上的渐开线压力角 测量刚轮时量柱中心所在远上的渐开线压力角 测量柔轮时用的量柱测量距 测量刚轮时用的量柱测量距 表3 圆柱形柔轮结构尺寸 名称 代号 参数计算 备注 柔轮长度 一般,

对于齿式联接结构的柔轮,可取

对于短筒柱形柔轮, 对于整体式柔轮,取偏大值;
轻载时d值可适当减小,重载时可适当增大;
塑性柔轮壁厚为钢制柔轮的2~3倍 柔轮壁厚 或者: 柔轮光滑筒体部分的壁厚 或者 齿圈宽度 其中,
--齿宽系数,
对于动力传动,
对于传递运动的传动, 联接齿圈的宽度

H. 谐波齿轮柔轮和波形发生器之间是固结的还是有相对滑动的柔轮转动时钢轮没动,怎么传动的呢

柔轮和波形发生器之间有相对滑动,可以固定壳体,用轴输出;也可以固定轴,壳体输出

I. 谐波齿轮减速器的工作原理是什么

谐波齿轮减速器是一种减速装置,由三个基本构件所组成:固定的内齿刚轮、柔轮(即其基体与从动轴相连的弹性薄壁套杯“在柔轮开端的母线上做出齿圈”)、和使柔轮发生径向变形的波发生器。
谐波齿轮减速器的工作原理:
在未装配前,柔轮及其内孔呈圆形,当波发生器装入柔轮的内孔后,由于波发生器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,波发生器逆时针转动时,柔轮作顺时针转动。当波发生器连续回转时,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。
柔轮随着波发生器转动过程中,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,而此时波发生器旋转了很多圈,波发生器的旋转圈数与柔轮旋转圈数(1圈)之比,即为谐波齿轮减速器的减速比,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。
谐波齿轮减速器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。
谐波齿轮减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成,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。谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等优点,和普通减速器相比,由于使用的材料要少50%,其体积及重量至少减少1/3。

J. 在谐波齿轮传动中柔轮的结构形式有哪几种

①整体式,其中包括钟罩式、螺钉连接式及齿啮式;
②短筒式,其中包括牙嵌专式也叫城墙式和齿啮式。属
整体式具有输出均匀、平稳等特点,但为了吸收变形而要求筒体长、壁要薄,其中的钟罩式结构比其余两种更简单,制造、安装也方便。短筒式结构尽管其长度较短,但由于柔轮属变形输出迫使其连接部位与连接件处于滑动摩擦状态,从而使磨损过快;且由于剪切应力集中,在柔轮的牙嵌部位可能很快被剪断。

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