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谐波/行星减速机

更新时间:2020-12-21点击次数:541次

  

  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。


  谐波齿轮减速器简介

  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。


  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。


  谐波齿轮减速器的组成结构

  谐波齿轮减速机由刚轮、柔轮、和波发生器三个主要构件组成。其中,波发生器是主动件,刚轮和柔轮之一为从动件。固定刚轮是一个刚性的内齿轮,柔轮是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮,它们一同具有三角形(或渐开线)的齿形,且两者的周节相等,但刚轮比柔轮多几个齿(通常为两齿)。波发生器由一个椭圆盘和一个柔性球轴承组成,或者由一个两端均带有滚子的转臂组成。通常波发生器为原动体,柔轮和刚轮之一为从动体,另一个为固定件。

  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。



  谐波齿轮减速器的优点

  1、传动速比大。单级谐波齿轮传动速比范围为70~320,在某些装置中可达到1000,多级传动速比可达30000以上。它不仅可用于减速,也可用于增速的场合。

  2、承载能力高。这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多,双波传动同时啮合的齿数可达总齿数的30%以上,而且柔轮采用了高强度材料,齿与齿之间是面接触。

  3、传动精度高。这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多,误差平均化,即多齿啮合对误差有相互补偿作用,故传动精度高。在齿轮精度等级相同的情况下,传动误差只有普通圆柱齿轮传动的1/4左右。同时可采用微量改变波发生器的半径来增加柔轮的变形使齿隙很小,甚至能做到无侧隙啮合,故谐波齿轮减速机传动空程小,适用于反向转动。

  4、传动效率高、运动平稳。由于柔轮轮齿在传动过程中作均匀的径向移动,因此,即使输入速度很高,轮齿的相对滑移速度仍是极低(故为普通渐开线齿轮传动的百分之—),所以,轮齿磨损小,效率高(可达69%~96%)。又由于啮入和啮出时,齿轮的两侧都参加工作,因而无冲击现象,运动平稳。

  5、结构简单、零件数少、安装方便。仅有三个基本构件,且输入与输出轴同轴线,所以结构简单,安装方便。

  6、体积小、重量轻。与一般减速机比较,输出力矩相同时,谐波齿轮减速机的体积可减小2/3,重量可减轻1/2。

  7、可向密闭空间传递运动。利用柔轮的柔性特点,轮传动的这一可贵优点是现有其他传动无法比拟的。


  谐波齿轮减速器的缺点

  1、柔轮周期性地发生变形,因而产生交变应力,使之易于产生疲劳破坏。

  2、转动惯量和起动力矩大,不宜用于小功率的跟踪传动。

  3、不能用于传动速比小于35的场合。

  4、采用滚子波发生器(自由变形波)的谐波传动,其瞬时传动比不是常数。

  5、散热条件差。


  谐波齿轮减速器的应用场合

  谐波齿轮减速机在航空、航天、能源、航海、造船、机器人、仿生机械、常用军械、机床、仪表、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,特别是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。



  行星减速器的原理是一种动力传达机构,利用齿轮的速度转换器,将马达的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的机构。行星减速器传动轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮以达到减速的目的。普通的减速机也会有几对相同原理的齿轮啮合来达到理想的减速效果,大小齿轮的齿数之比,就是传动比。


  行星减速器的概念

  行星减速器行星顾名思义就是围绕恒星转动,因此行星减速器就是如此,有三个行星轮围绕一个太阳轮旋转的减速器。随着行星减速器行业的不断飞速发展,越来越多的行业和不同的企业都运用到了行星减速器。主要产品有行星齿轮减速机;斜齿轮-螺旋伞齿轮减速机;螺旋伞齿轮转向箱;硬齿面斜齿轮减速机;平行轴斜齿轮减速机;斜齿轮-蜗轮蜗杆减速机;硬齿面工业齿轮箱;无级变速机;蜗轮蜗杆减速机以及各系列非标减速机等,齿轮全部采用渗碳淬火热处理,磨齿加工精度5级,确保产品的可靠性及低噪音。

    行星减变速机具有高强度、体积小、噪音低、传动扭矩大,寿命高等特点,广泛用于石油、化工、轻工、纺织、食品、塑料、制药、陶瓷、印染、冶金、矿山、烟草、造纸、制革、木工、电子仪表、玻璃、环保等机械设备领域中。产品采用了系列化、模块化的设计思想,具有广泛的适应性,能满足广大客户群体的需求。行星减速机是一种用途广泛的工业产品,其性能可与其它军品级行星减速机产品相媲美,却有着工业级产品的价格,被应用于广泛的工业场合。

 

  行星减速器是一种用途广泛的工业产品,其性能可与其它军品级减速机产品相媲美,却有着工业级产品的价格,被应用于广泛的工业场合。行星减速机减速比:25~4000r/min,输出转矩:高至2600000Nm,电机功率:0.4-12934kW,产品安装形式:底脚安装、法兰安装、扭力臂安装,出轴方式:实心轴,渐开线花键实心轴等。行星齿轮减速机有多种规格可供选择,其包括有2或3级行星轮,可以与不同种类的初级齿轮结合。一级齿轮可以是斜齿轮、锥齿轮或者是斜齿和直齿的结合。高质量的加工精度和对行星轮保持架进行有限元分析优化了行星轮和其他接触部分表面的负载分布,行星齿轮减速机采用模块化设计,可根据客户要求进行变化组合,行星减速机采用渐开线行星齿轮传动,合理利用内、外啮合、功率分流,齿轮均采用渗碳淬火处理或氮化处理,得到高硬耐磨表面,齿轮热处理后磨齿,降低了噪音,提高了整机的效率和使用寿命。因此具有重量轻、体积小、传动比范围大、效率高、运转平稳、噪声低适应性强等特点。


  行星减速器的用途与特点

  行星减速器体积小、重量轻,承载能力高,使用寿命长、运转平稳,噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门

  行星减速器是一种具有广泛通用性的新型行星减速器,内部齿轮采用低碳合金钢渗碳淬火加磨齿或氮化工艺。整机具有结构尺寸小,输出扭矩大,速比大、效率高、性能安全可靠等特点。

  行星减速器的性能分析

  减速比:输入转速比上输出转速。

  级数:行星齿轮的套数。由于一套行星齿轮无法满足较大的传动比,有时需要二套或三套来满足用户对较大传动比的要求。由于增加了行星齿轮的数量,所以二级或三机减速级的长度会有所增加,效率会有所下降。

  满载效率:指在最大负载情况下(故障停止输出扭矩),减速机的传输效率。

  平均寿命:指减速机在额定负载下,最高输入转速时的连续工作时间。

  额定扭矩:减速机的一个标准。在此数值下,当输出转速为100转/分钟时,减速机的寿命为平均寿命。超过此值,减速机平均寿命会减少。当输出扭矩超过两倍该值时,减速机故障。

  润滑方式:无需润滑。减速机为全密封方式,故在整个使用期内无需添加润滑脂。

  噪音:单位是分贝(dB)。此数值是在输入转速为3000转/分钟时,不带负载,距离减速机一米距离时测量的。

  回程间隙:将输出端固定,输入端顺时针和逆时针方向旋转,使输出端产生额定扭矩+-2%扭矩时,减速机输入端有一个微小的角位移,此角位移即为回程间隙。单位是“分”,即一度的六十分之一。本说明书中给出的回程间隙值均指减速机的输出端。


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