谐波齿轮介绍

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1、谐波齿轮传动简介1.概述五十年代，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所谓谐波传动是一种靠中间柔性构件弹性变形来实现运动和动力传动的装置的总称。在谐波传动出现后短短的几十年中，世界各工业比较发达的国家都集中了一批研究力量，致力于这类新型传动的研制，几乎对该类传动的整个领域中的全部问题均进行了程度不同的研究。当然，由于谐波传动本身所涉及问题的复杂

2、性和广泛性，因而有不少问题目前尚未作最后定论。图1谐波齿轮传动系统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(CircularSpline)，柔轮2(Flexspline)和波发生器3(WaveGenerator)。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。插图2特点：优点：(1)结构简单，体积小，重量轻3,50%,1/3(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、

3、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)柔轮周期性变形，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

4、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。2.参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

5、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

6、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

7、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3.约束条件为保证谐波传动能正常工作，设计中必须满足如下列约束条件为(1)不产生齿廓重叠干涉要使两轮在啮合过程中不产生齿廓重叠