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谐波减速器原理简述

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    谐波传动谐波减速机是50年代中期跟着空间科学技能的打开在薄壳弹性变形理论根底上打开起来的一种新式传动。该传动的根柢原理由美国联合制鞋公司研讨参谋c. walt musser (1909~1998)于1955年提出。1960年,c. walt musser在发表于美国机械方案杂志的论文中运用了harmonic drive一词,中文翻译为谐波传动或谐波齿轮传动。

谐波传动是一种对比分外的动力传动方法,具有通常传动方法不行对比的优越性,传动比大,精度高,承载才华大,效率高,体积小,分量轻等许多利益,广泛运用于空间技能、电子工业、军事工业、机器人、包装机械、打印机械、医疗器械等范畴,具有广泛的运用空间。咱们通常统称为谐波减速器或许谐波减速机。

经过国内外几十年的打开,谐波减速器的打开也是一日千里,谐波传动技能日渐老到,作为谐波传动最首要的配件之一的穿插滚子轴承这些年在国内也得到了疾速的打开。谐波传动专用穿插滚子轴承与通常的穿插滚子轴承方案上稍有不一样,根柢方案方法类似,根柢上选用外圈切开型,内圈整体方案,与标准穿插滚子轴承对比,内外套圈上加工有许多设备孔,尤其是内圈,从外到内通常有三层不通标准和数量的设备螺纹孔,这是外观上与根柢型穿插滚子轴承最大的却别。材料都选用gcr15轴承钢,外圈热处理选用整体淬火技能,而内圈选用滚道表面高频淬火技能,这是与通常穿插滚子轴承技能对比最大的区别之处。  

  谐波传动通常由柔轮(flexible spline-fs)、刚轮(circular spline-cs)和波发生器(wave generator-wg)(称为谐波传动三大件)构成,当波发生器顺时针翻滚时,假定刚轮固定,则柔轮逆时针旋转;假定柔轮固定,则刚轮顺时针旋转。因为柔轮与刚轮齿数相差很少,因而可取得很大的传动比。

  经过运用证明,谐波传动与通常的齿轮传动相对比,具有运动精度高、传动比大、分量轻、体积小、承载才华大、效率高、简略完结零回差、并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常作业等利益。谐波齿轮传动的首要失效方法是柔轮疲倦开裂、柔性轴承损坏、齿面磨损或传动滑移,不过现有的方案标准和技能能够保证谐波齿轮传动具有额定的作业寿数。 
谐波传动的运用

  其时,谐波传动广泛运用于航空航天、机器人、加工中间、雷达设备、造纸机械、纺织机械、半导体工业晶圆传送设备、打印包装机械、医疗器械、金属成型机械、仪器仪表、光学制作设备、核设施以及空气动力实验研讨等范畴。例如:日本本田公司仿生机器人asimo的手臂与腿部至少运用了24套谐波传动设备;美国nasa发射的火星机器人(图2)每个则运用了19套谐波传动设备;德法英联合研发的空中客车上运用了谐波传动阵列来检测飞机着陆时副翼的方位;设备于夏威夷mauna kea山的subaru望远镜体系选用了264套谐波传动设备,将8.2m口径主镜镜面精度保持在0.1μm;为保证手术体系高精度定位与协作作业,在外科手术体系中运用了各品种型的谐波传动。如今,约有90%的谐波传动运用在机器人工业和精细定位体系中,谐波传动已成为现代工业重要的根底部件。

  谐波传动的国内打开现状与趋势

  从1961年开始谐波传动方面的研发作业,而且在研讨、试制和运用方面取得了较大的效果。到其时中止,中国有几十家单位从事这方面的研讨作业,并先后研发成了多品种型的谐波齿轮传动设备。如传动过失小于9"、回差小于4"的高精度谐波齿轮传动设备,噪声小于45db的高灵敏度小型谐波齿轮传动设备,用于水下极光探测仪的谐波传动设备,以及用于导弹发射架和雷达传动体系中的动力谐波传动设备等,为中国谐波传动的研发和开发北京市是中国重要的谐波传动商品出产基地,具有以北京中技克美谐波传动有限公司、北京谐波传动技能研讨所和北京天阶科技工业公司等为代表的谐波传动商品的首要出产单位。国内谐波传动公司的商品现已长期运用于国防工业和多种民用机械商品范畴,有些商品已出口国外,并开发成功固体光滑谐波传动和短杯谐波传动商品。

  2006年,北京工商大学依据椭圆凸轮波发生器,开发成功了具有自主知识产权的谐波齿轮传动双圆弧根柢齿廓、谐波齿轮加工刀具以及双圆弧谐波齿轮传动设备。经fem剖析闪现,双圆弧齿形有用减小了柔轮齿根应力。对比实验则标明,双圆弧谐波齿轮传动的运动精度和传动刚度显着优于渐开线谐波齿轮传动,分外是在低载荷段,传动刚度添加了40%以上。

  谐波传动的国外减速机厂家现状与趋势

  国内减速机厂家较多。1964年,日本hasegawa齿轮公司出产了实用化谐波传动减速器;1970年,hasegawa公司与usm公司在日本东京合资创立了谐波传动体系有限公司(harmonic drive system inc.)。依据协作协议,谐波传动体系公司从hasegawa公司取得谐波传动组织商业权益。1976年9月,公司资本金降至1亿日元,谐波传动体系公司成为usm公司的全资子公司。1977年,谐波传动体系有限公司开始出产出售驱动器和控制器等工厂自动化设备。1984年12月,为了拓宽商场,谐波传动体系有限公司在台湾和韩国设置了出售署理。1987年,其为拓宽美国商场,创立了子公司hd system公司,与mitsui & co. ltd 签署了在韩国的商品分销协议。1988年,开始出产具有新开发的ih齿形的谐波传动减速器。1989年,其创立全资子公司,即 “新的”谐波传动体系有限公司,并搬运商业权益。早年的谐波传动体系有限公司被koden电子公司接手。1990年,公司将出产基地从日本matsumoto搬运至位于nagano的hotaka工厂,1996年与德国harmonic drive antriebstechnik 公司(如今的harmonic drive 公司)签署排他性分销协议,后者担任在欧洲、中东、非洲、印度和拉丁美洲的商品出售,同年12月签署授权与技能支撑协议。

作业打下了坚实的根底。
 1998年,谐波减速机有限公司进入日本证券生意协会场外生意商场;1999年,创立了hd物流和harmonic precision等子公司。2002年,其取得了harmonic drive 公司25%流转股权;2004年12月,进入了jasdaq证券生意商场;2005年,在美国创立harmonic drive l.l.c公司,该公司是hd systems与harmonic drive technologies nabtesco的合资公司。

  harmonic drive ag成立了子公司——micromotion公司,专门担委任直接lig技能开发与制作微型谐波齿轮传动(图3)及其传动方案,在微型谐波传动范畴,于2005年向商场推出了“p”齿形,其时开发出了mhd8和mhd10两个系列的商品,外径最小为8mm,选用行星齿轮传动式波发生器,传动比为160、500和1000,质量最小为2.2g,重复精度可达10弧秒。

  因为传统技能能加工齿轮的最小模数为60~100m,因而微型谐波齿轮传动元件选用了liga技能制作。liga技能能够取得深邃宽比微方案,它于1980年代起源于德国karlsruhe原子核研讨中间,是其时微型机体系(mems)加工的重要技能。子公司harmonic drive polymer公司专门担委任热塑性塑料制作大减速比精细谐波齿轮传动的开发与制作,子公司ovalo公司则担任大批量的出产与运用,开发或将用户定制的谐波传动商品工业化。harmonic drive 公司还分别在英国、法国、意大利、澳大利亚和西班牙创立了别的5个子公司,以加强世界出售和本土化效力。

    在谐波齿轮传动中选用双圆弧齿廓,能够有用改进柔轮齿根的应力状况和传动啮合质量,前进承载才华、改动刚度和柔轮疲倦寿数,并可下降最小传动比。日本的ih齿形是依据余弦凸轮波发生器开发的双圆弧齿形,因为选用近似方法方案,运用前期出现了齿廓干与等疑问,可是到1990年代前期现已根柢完善。其时,日本谐波传动体系有限公司的谐波商品有十几个类型,二十多个系列,最小传动比为30,类型中带有字母“s”的,其齿形为双圆弧齿形,商品垄断了首要世界商场。其间超短杯类型csd(图4)和shd,其柔轮长度仅有常规谐波传动柔轮的1/3,既添加传动刚度,又大崎岖减轻了谐波减速器分量。此外,在谐波传动轻量化技能方面,选用铝等轻合金材料制作波发生器与减速器壳体等方法,减薄刚轮外缘以及改进联接方案等方法,使整机分量大崎岖减轻,在航空航天和机器人范畴,其轻量化谐波传动商品系列的运用日益广泛。

  jig台湾谐波传动体系有限公司经过继续深化的研讨开发、方案化运营与资本运作,促进了新商品的开发和升级换代。其时,其谐波传动商品不只垄断了首要世界商场,而且进入了中国商场。与国外,首要是日本对比,国内谐波传动工业方案偏小且商品种类少,研讨开发人员和投入短少,在加强知识产权维护、减速新商品开发、商品升级换代以及运营办理等方面,日本谐波传动体系有限公司的打开能够作为有利的学习。




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点击次数:  更新时间:2014-04-30 10:07:23  【打印此页】  【关闭
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