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工業(yè)機器人核心部件-諧波減速器

 慕容秋笛 2012-09-12

 

 

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機器人驅(qū)動系統(tǒng)要求傳動系統(tǒng)間隙小、剛度大、輸出扭矩高以及減速比大,常用的減速機構(gòu)有:
   1)RV減速機構(gòu);
   2)諧波減速機械;
   3)擺線針輪減速機構(gòu);
   4)行星齒輪減速機械;
   5)無側(cè)隙減速機構(gòu);
   6)蝸輪減速機構(gòu);
   7)滾珠絲杠機構(gòu);
   8)金屬帶/齒形減速機構(gòu);
   9)球減速機構(gòu)。
  其中諧波減速器廣泛應(yīng)用于小型的六軸搬運及裝配機械手中,下面介紹其工作原理。

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  以下內(nèi)容摘自百度百科(稍有修改):
  諧波齒輪減速器是利用行星齒輪傳動原理發(fā)展起來的一種新型減速器。諧波齒輪傳動(簡稱諧波傳動),它是依靠柔性零件產(chǎn)生彈性機械波來傳遞動力和運動的一種行星齒輪傳動。
   ?。ㄒ唬﹤鲃釉?
    它主要由三個基本構(gòu)件組成:
   ?。?)帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(剛輪)2,它相當于行星系中的中心輪;
   ?。?)帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)1,它相當于行星齒輪;
   ?。?)波發(fā)生器H,它相當于行星架。
    作為減速器使用,通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。
    波發(fā)生器H是一個桿狀部件,其兩端裝有滾動軸承構(gòu)成滾輪,與柔輪1的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪,其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的總長。波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。當波發(fā)生器裝入柔輪后,迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形,其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合,而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時,柔輪的變形不斷改變,使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變,由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……,周而復(fù)始地進行,從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。
    在傳動過程中,波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周,柔輪上某點變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù),以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動的柔輪應(yīng)力較小,結(jié)構(gòu)比較簡單,易于獲得大的傳動比。故為目前應(yīng)用最廣的一種。
    諧波齒輪傳動的柔輪和剛輪的周節(jié)相同,但齒數(shù)不等,通常采用剛輪與柔輪齒數(shù)差等于波數(shù),即
    z2-z1=n
    式中 z2、z2--分別為剛輪與柔輪的齒數(shù)。
    當剛輪固定、發(fā)生器主動、柔輪從動時,諧波齒輪傳動的傳動比為
    i=-z1/(z2-z1)
    雙波傳動中,z2-z1=2,柔輪齒數(shù)很多。上式負號表示柔輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相反。由此可看出,諧波減速器可獲得很大的傳動比。
   ?。ǘ┨攸c
    1.承載能力高 諧波傳動中,齒與齒的嚙合是面接觸,加上同時嚙合齒數(shù)(重疊系數(shù))比較多,因而單位面積載荷小,承載能力較其他傳動形式高。
    2.傳動比大 單級諧波齒輪傳動的傳動比,可達 i=70~500。
    3.體積小、重量輕。
    4.傳動效率高、壽命長。
    5.傳動平穩(wěn)、無沖擊,無噪音,運動精度高。
    6.由于柔輪承受較大的交變載荷,因而對柔輪材料的抗疲勞強度、加工和熱處理要求較高,工藝復(fù)雜。
    諧波減速器在國內(nèi)于六七十年代才開始研制,到目前已有不少廠家專門生產(chǎn),并形成系列化。廣泛應(yīng)用于電子、航天航空、機器人等行業(yè),由于它的獨特優(yōu)點,在化工行業(yè)的應(yīng)用也逐漸增多。

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