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諧波減速器的構成及齒輪傳動原理

來源:北京永光高特微電機有限公司作者:李利網址:http://www.fupoqq9.cn瀏覽數:174

諧波齒輪傳動由三個基本構件及組成諧波發生器——是凸輪及薄壁軸承組成,隨著凸輪轉動,薄壁軸承的外環作橢圓        

形變形運動。剛輪——是剛性的內齒輪。柔輪——是薄殼形元件,具有彈性的外齒輪。

波發生器通常成橢圓形的凸輪,將凸輪裝入薄壁軸承內,再將它們裝入柔輪內。此時柔輪由原來的圓形而變成橢圓形,橢圓長軸兩端的柔輪與之配合的剛輪齒則處于完全嚙合狀態,即柔輪的外齒與剛輪的內齒沿齒高嚙合。這是嚙合區,一般有30%左右的齒處在嚙合狀態;橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處于完全脫開狀態,簡稱脫開;在波發生器長軸和短軸之間的柔輪齒,沿柔輪周長的不同區段內,有的逐漸退出剛輪齒間,處在半脫開狀態,稱之為嚙出。

齒的嚙合與脫開

  波發生器為主動元件時,凸輪在柔輪內轉動,就近使柔輪及薄壁軸承發生可控的彈性變形,這時柔輪的齒就在變形的過程中進入(嚙合)或退出(離)剛輪的齒間,在波發生器的長軸處處于完全嚙合,而短軸方向的齒就處在完全的脫開。

當電機帶動波發生器在柔輪內連續轉動時,其迫使柔輪產生連續的彈性變形,就使輪齒的嚙入—嚙合—嚙出—脫開這 四種狀態循環往復不斷地改變各自原來的嚙合狀態。這種現象稱之錯齒運動,正是這一錯運動,作為減速器就可將輸入的高速轉動變為輸出的低速轉動。

對于雙波發生器的諧波齒輪傳動,當波發生器順時針轉動1/8周時,柔輪齒與剛輪齒就由原來的嚙入狀態而成嚙合狀態,而原來脫開狀態就成為嚙入狀態。同樣道理,嚙出變為脫開,嚙合變為嚙出,這樣柔輪相對剛輪轉動(角位移)了1/4齒;同理,波發生器再轉動1/8周時,重復上述過程,這時柔輪位移一個齒距。依此類推,波發生器相對剛輪轉動一周時,柔輪相對剛輪的位移為兩個齒距。

輪齒和剛輪齒在節圓處嚙合過程就如同兩個純滾動(無滑動)的圓環一樣,兩者在任何瞬間,在節圓上轉過的弧長必須相等。由于柔輪比剛輪在節圓周長上少了兩個齒距,所以柔輪在嚙合過程中,就必須相對剛輪轉過兩個齒距的角位移,這個角位移正是減速器輸出軸的轉動,從而實現了減速的目的。

波發生器的連續轉動,迫使柔輪上的一點不斷的改變位置,這時在柔輪的節圓的任一點,隨著波發生器角位移的過程,形成一個上下左右相對稱的和諧波,故稱之為:“諧波”。

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