谐波齿轮主要元件的设计

谐波齿轮主要元件的设计
谐波齿轮是一种高精度、高刚性、小体积的齿轮传动装置，被广泛应用于各种机械装置中。

它的主要元件包括谐波发生器、柔性轮、波导片、波导轮和输出轮等。

这些元件的设计对谐波齿轮的性能、寿命以及成本等方面都有很大的影响。

谐波发生器是谐波齿轮的核心部件，其设计需要考虑谐波频率、振动幅度和形状等因素。

柔性轮的设计需要考虑其弹性模量、硬度和耐磨性等因素，以保证其能够承受高强度的波动负载。

波导片和波导轮的设计需要考虑其形状、尺寸和材料等因素，以保证其能够有效地传递谐波力。

输出轮的设计需要考虑其齿数、齿形和材料等因素，以保证其能够稳定地输出动力。

在设计谐波齿轮主要元件时，需要综合考虑各种因素，包括机械强度、刚性、精度、寿命、成本和可靠性等方面。

同时，还需要采用先进的CAD软件和模拟分析工具，进行多次优化和仿真，以确保设计的合理性和可行性。

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谐波齿轮是一种新型的传动机构，因其结构独特、工作原理先进而备受瞩目。

本文将从谐波齿轮的结构组成及工作原理两个方面进行介绍，帮助读者更好地了解谐波齿轮的特点和应用领域。

一、谐波齿轮的结构组成1. 主轴部分谐波齿轮的主轴部分通常由谐波波发生器、柔性轴和静止波发生器组成。

谐波波发生器是用于产生谐波运动的部件，它与柔性轴紧密连接，能够将谐波波传递给静止波发生器。

静止波发生器的作用是将谐波转化为旋转运动，从而驱动输出轴工作。

2. 输出轴部分输出轴部分包括输出轴、柔性轴和输出轴的定位结构。

柔性轴在谐波齿轮中起到传递力矩和减小震动的作用，能够有效保护输出轴和传动系统。

输出轴的定位结构则保证了输出轴的稳定性和精度。

3. 其他部分谐波齿轮通常还包括壳体、轴承、密封件等辅助部件。

壳体是整个传动系统的保护罩，能够阻挡外部污染物和颗粒，保护内部部件。

轴承和密封件则起到支撑和密封作用，确保谐波齿轮的正常运转和使用寿命。

二、谐波齿轮的工作原理1. 谐波波发生器的作用谐波波发生器是谐波齿轮的核心部件，它通过弹性变形产生谐波振动，将谐波能量传递给静止波发生器。

谐波波发生器通常采用柔性材料制成，其内部结构设计合理，能够确保谐波波的准确产生和传递。

2. 静止波发生器的作用静止波发生器接收谐波波发生器传递过来的谐波能量，通过内部结构的设计和转动运动，将谐波转化为旋转运动。

静止波发生器的设计和加工精度对谐波齿轮的工作效率和精度影响很大，因此在制造过程中需要高度重视。

3. 输出轴的工作原理输出轴是谐波齿轮将谐波运动转化为实际工作输出的部件，它通过接收静止波发生器传递过来的旋转运动，实现输出轴的旋转。

输出轴的设计和加工精度直接影响着谐波齿轮的输出精度和工作效率，因此在制造过程中需要严格控制。

4. 谐波齿轮的优点谐波齿轮相比传统的齿轮传动具有以下几个优点：传动比大、传动效率高、噪音小、结构紧凑、重量轻、精度高等。

这些优点使谐波齿轮在各种精密传动系统中得到广泛应用，例如工业机械、航天航空、机器人、医疗设备等领域。

贵州大学2008届硕士研究生学位论文Lh637C谐波齿轮减速器的研制学位类别：工程硕士专业：机械工程校内导师：黄放教授校外导师：赵康高级工程师研究生：余泳中国﹒贵州﹒贵阳2008年5月目录目录____________________________Ⅰ摘要_____________________________ⅢABSTRACT___________________________Ⅳ前言______________________________Ⅴ第一章谐波齿轮传动技术的用途及背景________________11.1谐波齿轮传动技术应用与研究的技术背景___________11.2谐波齿轮传动技术在国内的应用与研究情况__________2第二章谐波齿轮传动原理及特点__________________32.1谐波齿轮传动的主要构件___________________32.2谐波齿轮传动的工作原理___________________52.3谐波齿轮传动的特点_____________________72.3.1谐波齿轮传动的优点___________________72.3.2谐波减速器的主要缺点___________________92.4国内外谐波齿轮减速器比较_________________102.5本章小结_________________________11第三章谐波齿轮传动的运动关系__________________123.1谐波齿轮传动的基本几何关系和运动关系___________123.2渐开线齿廓的应用______________________153.3柔轮变形及应力状态分析___________________173.4本章小结___________________________18第四章Lh637C谐波齿轮减速器的研制_______________194.1项目的来源：_______________________194.2型谐波齿轮减速器设计与制造的主要内容__________19 4.2.1LH637C型谐波齿轮减速器的主要技术指标____________19 4.2.2LH637型谐波齿轮减速器主要元件的基本设计参数________21 4.3Lh637C谐波齿轮减速器的工艺方案____________26 4.3.1主要零部件的工艺路线__________________264.3.2工艺制造技术难点分析及解决方案_____________274.4本章小结___________________________32第五章Lh637C谐波齿轮减速器性能试验台的研制_________335.1Lh637C谐波齿轮减速器性能试验台技术难点_________335.2Lh637C谐波齿轮减速器性能试验台设计方案_________335.2.1Lh637C谐波齿轮减速器性能试验台性能试验台原理图______335.2.2Lh637C谐波齿轮减速器性能试验台的主要功能________355.3Lh637C谐波齿轮减速器性能试验结果______________365.4本章小结__________________________39第六章结束语_________________________40致谢__________________________42参考文献__________________________43摘要谐波齿轮传动技术是20世纪50年代后期随空间科学，宇航尖端技术的发展而产生的一种新型传动技术。

谐波齿轮传动是建立在弹性变形理论基础上的一种新型传动,它的出现为机械传动技术上带来了重大突破.图为谐波齿轮传动的示意图,它由三个主要构件组成,即具有内齿轮的刚轮1、具有外齿的柔轮2和波发生器3。

这三个构件和少齿差行星齿轮传动中的中心内齿轮、行星轮、和系杆相当。

通常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。

当波发生器装入内孔时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生了柔轮与刚轮的两个局部啮合区；同时在椭圆短轴两端，两轮轮齿则完全脱开。

至于其余各处则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，或处于非啮合状态。

当波发生器连续转动时，柔轮长短轴的位置不断变化，从而使轮齿的啮合和脱开处也随之不断变化，于是在柔轮和刚轮之间就产生了相对位移，从而传递运动。

当波发生器转动一周期间，柔轮上一点变形的循环次数与波发生器上的凸起部位数是一致的，称为波数。

常用的有两波和三波两种。

为了有利于柔轮的力平衡和防止轮齿干涉，刚轮和柔轮的齿数差应等于波发生器波数（波发生器上的滚轮数）的整倍数，通常取等于波数。

由于谐波齿轮传动过程中，柔轮和刚轮的啮合过程与行星齿轮传动类似，故其传动比可按周转轮系求得。

第3章 封闭谐波齿轮设计3.1原始数据输出轴转矩：T g =1356kw发生器转速：n 1z =2860rpm传动比：i r g =−95由传动能力的减速要求给定3.2谐波齿轮设计计算1）初选齿数：Z r ＇=2∙n =2×95=190Z g ＇=Z r ＇+2=192二齿差，查自《现代机械设备设计手册》表3.10.72）材料： 柔轮：40CrNiMoA力学性能：σb =900 , σ−1=450 , τ−1=260φσ=0.15 , φγ=0.1刚轮：40Cr力学性能：σb =1000 , σ−1=380 , τ−1=260φσ=0.1 , φγ=0.05其中：σb 、 σ−1 、 τ−1的单位为MPa.3） 载荷系数：K=1.2(冲击和震动时)4） 齿宽系数：φd =0.155） 啮合深度影响系数：C h =1.46） 啮合齿数占总齿数的百分比：ξ=0.37） 许用比压：P p =60N/mm 28） 初算柔轮分度圆直径：d r ＇=√8000T g ∙K P p ξφd C h 3=√8000×1356×1.20.3×0.15×60×1.43=151.01取 d r ＇=200mm其中公式由3.10-2转化而来。

9） 确定模数：m ‘=d r ‘z r ‘=200190=1.1取标准模数：m=1.0mm10） 调整齿数: Z r =200 ,Z g =20211） 调整传动比： i =−Z r Z g −Z得：i=100 12） 校正柔轮分度圆直径： d r =m ∙Z r =200mm13） 柔轮齿圈厚度系数： Q =0.01Z r =0.01×200=214） 柔轮齿圈厚度： S =Q ∙m 0=2×1.03=2.0615） 柔轮变位系数： X r =h a ∗+c ∗+S 2m =0.875+0.25+2.062×1=2.15516） 柔轮内径： D =mZ r +0.99m [6−2(h a ∗+c ∗)]=1×200+0.99×1×[6-2×(0.875+0.25)]=203.7mm17） 条件模数： m 0=D Z r −Q =203.7200−2=1.0318） 柔轮中线圈半径：T 0=m 0Z r 2=1.03×2002=103mm19） 柔轮最大径向变形： W 0=K w m 0=1.05×1.03=1.1mm20） 柔轮压力角： αr =29.2°21） 刚轮压力角： αg =28.6°22）齿顶高：h a =h a ∗∙m =0.875×1=0.87523） 齿根高：h f =(h a ∗+c ∗)∙m =(0.875+0.25)×1=1.12524） 柔轮齿顶圆直径： d ar =d r +2h r =m(Z r +2h a ∗)=1×(200+2×0.875)=201.7525） 柔轮齿根圆直径： d fr =d r −2h f =200−2×1.125=197.7526）刚轮齿顶圆直径：d ag=d g−2h a=202−2×0.875=200.3mm27）刚轮分度圆直径：d g=mZ g=202mm28）刚轮齿根圆直径：d fg=d g+2h f=202+2×1.125=204.25mm29）齿宽：b=φd∙d r=0.15×200=30mm封闭柔轮简图：图3-1s=Qm0=2.06≈2s0=(0.7~1.0)s=2D=186D2≤1.3d ar=260.86取D2=260L1=L2=d r=200γ=5°b=30C=90γ=0.3m=0.330）柔轮的疲劳强度校核由于柔轮中最大弯曲正应力和最大扭矩切应力作用的位置通常不同，因此需分别进行弯曲和扭转的疲劳强度校核。

谐波齿轮机构的设计第 1章 谐波齿轮概述1.1 概述1.1.1 谐波齿轮技术的发展概况谐波齿轮传动的传动原理与普通齿轮传动不同，它是利用控制柔性齿轮的弹性变形来 实现传递运动和动力的。

谐波齿轮传动一般有波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构 件。

因为，由波发生器的作用迫使柔性齿轮所产生的变形波是一个基本对称的简谐波，故 称这种机械传动形式为谐波传动。

谐波齿轮传动是谐波传动中的一种主要结构类型；它是以齿轮作为基本元件的谐波传 动形式。

此外，谐波齿轮还包括：谐波摩擦传动、谐波螺旋传动和谐波无级变速传动等结 构类型。

我过于 60 年代中期，国内有关的研究机构开始引进了谐波传动这项新技术，并开展 了该项目的研究工作。

70年代末，我国许多的工业部门、机械研究所和有关的工科院校都 先后对谐波齿轮传动进行了理论和试验研究以及设计试制等工作，研制出了一些性能较好 的谐波齿轮减速器。

自 1980 年起，我国也开始了谐波齿轮的标准化和系列化工作。

经过 约 5 年时间的研究试制，于 1985 年制订了中小功率的通用谐波齿轮减速器的标准系列。

从而，使我国成为世界上具有通用谐波齿轮减速器标准的第四个国家。

1.1.2 谐波齿轮机构的结构组成谐波齿轮机构通常由波发生器 H、柔轮 g 和刚轮 b（采用具有刚性齿轮的行星机构相 类似的符号来表示）三个基本构件所组成。

如下图所示：1­波发生器 2­柔轮 3­刚轮在谐波传动中，波发生器H旋转一圈，柔轮上某一点变形的循环次数，叫做柔轮的变 形波数，用符号u表示；即变形波数 u应按柔轮g与刚轮 b同时啮合的区域数目来确定。

在一般情况下，可以采用单波（u=1）、双波（u=2） 、三波（u=3）、四波（u=4）传动。

但由于受到柔轮g 材料许用应力的限制，通常大都采用的是双波（u=2）和三波（u=3）传动； 目前，应用较广泛的仍然是双波（u=2）传动。

而刚轮 b 和柔轮 g 的齿数差，一般应取为 柔轮g 的变形波数u，即Z b - Z g =u；或者在某写情况下取成u 的倍数。

谐波齿轮传动的三个主要部件谐波齿轮传动是一种先进的机械传动系统，它由三个主要部件组成：柔性齿轮、波发生器和固定齿轮。

这种传动方式具有传动精度高、结构紧凑、传动效率高等优点，因此在目前的机械传动系统中有着广泛的应用。

首先，我们来介绍谐波齿轮传动的第一个主要部件——柔性齿轮。

柔性齿轮是一种非常特殊的齿轮，它具有极高的柔性和弯曲能力。

柔性齿轮一般采用线弹簧制成，可以通过变形来实现传动，具有极高的传动精度和可靠性。

除此之外，柔性齿轮还具有承载能力强、寿命长等特点，是谐波齿轮传动系统中不可或缺的一部分。

其次，我们再来介绍谐波齿轮传动的第二个主要部件——波发生器。

波发生器是谐波齿轮传动的核心部件，它可以将驱动轴旋转的力通过柔性齿轮传递给固定齿轮。

波发生器通常采用椭圆形的形状，具有高度的对称性，可以使力的传递更加均匀。

同时，波发生器的造型也决定了谐波齿轮传动的特殊传动方式，当驱动轴旋转时，波发生器上的椭圆形会发生变形，从而驱动柔性齿轮和固定齿轮之间的传动。

最后，我们再来介绍谐波齿轮传动的第三个主要部件——固定齿轮。

固定齿轮是谐波齿轮传动中负责接收力并将其传递给工作机构的部件，因此在传动系统中起着关键的作用。

固定齿轮的设计有许多技术难点，需要考虑到齿轮的材料、毛坯加工、齿形设计等多方面因素，以保证传动系统的高效和可靠性。

总体而言，谐波齿轮传动是一种高度复杂的机械传动系统，由柔性齿轮、波发生器和固定齿轮三个主要部件组成。

在应用过程中，需要注意柔性齿轮的弯曲度、波发生器的对称性以及固定齿轮的齿形设计等方面的问题，以保证传动系统的高效和可靠性。

在未来的机械制造领域中，谐波齿轮传动将有着广泛的应用前景，并成为机械传动技术领域的重要研究方向。

谐波齿轮传动论文：谐波齿轮传动关键零件力学特性分析谐波齿轮传动论文：谐波齿轮传动关键零件力学特性分析【中文摘要】谐波齿轮传动作为一种新型的传动技术在最近的几十年里发展的速度非常快。

谐波齿轮传动主要是依靠柔轮的弹性变形来传递运动和载荷的。

随着社会的进步和发展,在谐波齿轮传动出现后的几十年里,不仅仅科技强国在研究这项技术,世界上还有一些工业比较发达的国家也在这种新型传动技术的研发中投入了大量的人力和财力,针对这种新型传动技术在实际应用中出现的全部问题,各国学者都做了大量的工作。

正是因为谐波齿轮传动本身所带有的复杂性和广泛性问题,所以至今还有不少问题没有完全很好的解决。

所以,研究谐波齿轮传动具有非常重要的意义。

本文主要对谐波齿轮传动关键零件的力学特性进行了研究,同时对柔轮的运动特性作出了一定的分析。

本文主要内容:(1)全面的介绍和分析了谐波齿轮传动技术的发展趋势、研究现状,发现国内外谐波齿轮传动装置的现有产品在性能上还是有一定的差别,实际工作环境对谐波齿轮传动装置的要求非常高,特别是对传动装置在安装空间、使用寿命、承载能力等方面的要求比较高,基于这种问题提出了对谐波齿轮传动装置关键零件的力学特性有限元分析。

(2)介绍了谐波齿轮传动的原理、结构及特点,谐波齿轮传动中柔轮变形规律;根据柔轮变形的基本公式,计算出柔...【英文摘要】As a new transmission technology,the development speed of harmonic gear drive is very fast in recent decades. Harmonic gear drive mainly relies on the elastic deformation to transmit motion and loads. With progress and development of the society, after several decades in harmonic gear drive appeared, not only scientific powers research it, also some industrial comparative developed countries put a lot of human and financial resources to develop this new transmission technology, scholars from different count...【关键词】谐波齿轮传动柔轮有限元分析力学特性【英文关键词】Harmonic gear drive Flexible gear Finite element analysis Mechanical properties【目录】谐波齿轮传动关键零件力学特性分析摘要4-6Abstract6-7第1章绪论11-21 1.1 谐波齿轮传动国内外发展现状11-13 1.1.1 谐波齿轮传动国外发展现状11-12 1.1.2 谐波齿轮传动国内发展现状12-13 1.2 谐波齿轮传动研究趋势13-15 1.3 谐波齿轮传动应用15-17 1.4 研究内容及意义17-19 1.4.1 研究内容17-18 1.4.2 研究意义18-19 1.5 本章小结19-21第2章谐波齿轮传动原理及柔轮变形21-45 2.1 谐波齿轮传动结构原理及特点21-24 2.1.1 谐波齿轮传动结构21 2.1.2 谐波齿轮传动原理21-22 2.1.3 谐波齿轮传动特点22-24 2.2 谐波齿轮传动柔轮变形规律24-39 2.2.1 环理论24-27 2.2.2 壳理论27-28 2.2.3 包络法求共轭齿形通式28-30 2.2.4 原始曲线方程30-33 2.2.5 齿廓方程33-34 2.2.6 柔轮受四力作用时各点位移34-36 2.2.7 柔轮变形形状36-37 2.2.8 柔轮点运动学方程37-38 2.2.9 轮齿位置38-39 2.3 建立三维模型39-43 2.3.1 设计要求39 2.3.2 主要参数39-40 2.3.3 建立模型40-43 2.4 本章小结43-45第3章谐波齿轮传动接触状态分析45-55 3.1 有限元分析基本理论45-47 3.1.1 有限元法概述45 3.1.2 有限元法分析步骤45-47 3.2 谐波齿轮传动啮合应力分析47-53 3.2.1 建立有限元模型47 3.2.2 实体模型简化47-48 3.2.3 单元类型选择48-49 3.2.4 网格划分49-51 3.2.5 边界约束条件及求解51-53 3.3 本章小结53-55第4章柔轮壳体分析55-67 4.1 柔轮结构55 4.2 壳体应力分析55-62 4.2.1 柔轮有限元模型55-57 4.2.2 定义单元类型及划分网格57 4.2.3 加载及约束57-60 4.2.4 分析结果60-62 4.3 应力分析实验62-65 4.3.1 实验装置62-63 4.3.2 测试结果63-65 4.4 本章小结65-67第5章谐波齿轮传动动力学分析67-77 5.1 谐波齿轮传动运动特性分析67-70 5.1.1 运动方程67-68 5.1.2 动力学特性分析68-70 5.2 谐波齿轮传动模态分析70-74 5.2.1 柔轮模型简化70-71 5.2.2 单元类型选择和划分网格71-72 5.2.3 自由度约束72 5.2.4 分析结果72-74 5.3 本章小结74-77第6章总结与展望77-79 6.1 总结77-78 6.2 展望78-79参考文献79-82作者简介82-83致谢83。

谐波齿轮传动谐波齿轮传动是利用行星轮系传动的原理发展起来的一种新型传动，它由三个基本构件组成：即波发生器、刚轮和作为柔轮的中间挠性体，由于在传动过程中，柔轮产生的弹性变形波近似于谐波，故称之为谐波齿轮传动，常用的是双波和三波两种，其波发生器如下图：1.工作原理若刚轮１固定，外装柔性轴承4、波发生器3装入柔轮2，使原为圆环形的柔轮产生弹性变形。

柔轮长轴两端的齿与刚轮齿槽完全啮合，而柔轮短轴两端的齿与刚轮齿完全脱开，长轴与短轴间的齿则逐步啮入和啮出。

当高速轴带动相当于系杆Ｈ的波发生器凸轮和柔性轴承连续转动时，柔轮上原来与刚轮啮合的齿对逐渐啮出、脱开、啮入、啮合，这样柔轮就相对刚轮沿着与波发生器相反的转向低速旋转自转，通过低速轴输出运动。

若将柔轮固定，由刚轮输出运动，其工作原理相同，只是刚轮输出运动的转向与波发生器的转向相同。

2.谐波齿轮传动特点１）传动比大：单级谐振动波齿轮传动的传动比为50～500，多级和复式传动的传动比更大，可达30000以上。

２）承载能力大：传递额定输出转矩时，谐波齿轮传动同时接触的齿对数可达总对数的３０％～４０％以上。

３）传动精度高：在同样制造条件下，谐振动波齿轮的传动精度比一般齿轮的传动精度对至少高一级。

齿侧间隙可调整到最小，以减少传动回差。

４）传动平稳：基本上无冲击振动。

5）传动效率高：单级传动的效率为65%～90%。

6）结构简单、体积小，重量轻：在传动比承载能力相同的条件下，谐波齿轮减速器比一般齿轮减速器的体积和重量减少1／2～1／3。

７）成本高：柔轮材料能要求高，制造较困难，精度高。

3.单级谐波齿轮传动比计算谐波齿轮传动是行星传动的一种变型。

波发生器相当于行星轮系的转臂（Ｈ），柔轮（Ｒ）相当于行星轮，而刚轮（Ｇ）相当于中心轮内齿圈。

单级谐波齿轮传动比计算有两种基本情况：1）一种是刚轮固定，波发生器输入、柔轮输出，传动比为：2）二种是柔轮固定，波发生器输入，刚轮输出，传动比为：4.谐波齿轮传动机构参数选择1)传动比的选择目前我国谐波齿轮减速器的传动比标准化系列有：100、125、160、200、250、315、400等。

减速器是机器人等机械的重要部件，近年来，随着技术的不断发展，减速器也不断更迭，发生了不小的变化，例如近年出产的谐波减速器，相比以往的减速器产品就有更多的优势。

下面就给大家介绍一下该产品的构成及原理。

上世纪60年代，行星齿轮传动发展出一种新的传动形式-请波传动，随后第一台谐波减速器诞生制,主要由波发生器、钢轮和柔性轮三部分组成，其中柔性轮的齿数略小于钢轮的齿数，如上图。

谐波减速器基本的工作原理为:当波形发生器安装于柔性轮的内圆时，弹性部件的柔轮由于力的作用发生变形而成椭圆形状，在椭圆长轴处，两轮完全进入啮合状态，在短轴处完全脱开，短轴或长轴之间处于啮合和脱开的中间状态。

当波发生器开时转动时，柔轮在力的不间断作用下的发生变形，两轮轮齿在进入啮合到脱开的期间，两轮的工作状态在连续发生变化，导致错齿运动产生，实现运动传递。

该型减速器主要应用于传功精度高、安装空间小、轻载等场合，如轻型机器人或大型机器人的小臂、手部或手腕等部分。

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谐波齿轮传动系统的建模与零件的结构优化e（e）指导教师：e【摘要】谐波齿轮传动作为一种新型的传动技术在最近的几十年里发展的速度非常快。

谐波齿轮传动主要是依靠柔轮的弹性变形来传递运动和载荷的。

随着社会的进步和发展，在谐波齿轮传动出现后的几十年里，不仅仅科技强国在研究这项技术，世界上还有一些工业比较发达的国家也在这种新型传动技术的研发中投入了大量的人力和财力，针对这种新型传动技术在实际应用中出现的全部问题，各国学者都做了大量的工作。

正是因为谐波齿轮传动本身所带有的复杂性和广泛性问题，所以至今还有不少问题没有完全很好的解决。

所以，研究谐波齿轮传动具有非常重要的意义。

本课题主要对谐波齿轮传动中柔轮、钢轮的模态进行了研究，同时对钢轮做结构改进设计，以提高钢轮共振频率【关键词】谐波齿轮传动，柔轮，有限元分析The harmonic gear drive system modelingand structure optimization of spare partse（e）e【Abstract】As a new transmission technology，the development speed of harmonic gear drive is very fast in recent decades. Harmonic gear drive mainly relies on the elastic deformation to transmit motion and loads. With progress and development of the society, after several decades in harmonic gear drive appeared, not only scientific powers research it, also some industrial comparative developed countries put a lot of human and financial resources to develop this new transmission technology, scholars from different countries have done a lot of work for all the problems in the practical application of this new transmission technology. Because the complexity and universality of the problems of harmonic gear drive, so far，there still have many problems are not solved completely. Therefore, the study of harmonic gear drive is very important.【Keywords】Harmonic gear drive, Flexible gear, Finite element analysis目录第1章绪论 (3)1.1 谐波齿轮传动国内外发展现状 (4)1.1.1 谐波齿轮传动国外发展现状 (4)1.1.2 谐波齿轮传动国内发展现状 (5)1.2 谐波齿轮传动研究趋势 (5)1.3 谐波齿轮传动应用 (7)1.4 研究内容及意义 (8)1.4.1 研究内容 (8)1.4.2 研究意义 (9)1.5 本章小结 (10)第2章谐波齿轮传动原理及柔轮变形............................................................. 错误！未定义书签。

简述谐波齿轮减速装置的工作原理谐波齿轮减速器是一种利用柔性齿轮传递动力和减速的装置，其工作原理基于谐波振动的特性。

谐波振动是一种周期性的振动，其频率是整数倍于基频的振动。

谐波齿轮减速器通过利用谐波振动的特性，在输入轴和输出轴之间传递动力和减速。

谐波齿轮减速器的主要组成部分包括输入轴、输出轴、柔性齿轮和波发生器。

输入轴通过柔性齿轮与波发生器相连，输出轴则通过另一组柔性齿轮与波发生器相连。

波发生器是谐波齿轮减速器的核心部件，它通过椭圆轮的变形和转动来产生谐波振动。

在工作过程中，输入轴的旋转运动会使波发生器发生椭圆轮的变形，从而产生谐波振动。

这种振动会传递给与之相连的柔性齿轮，使其发生弹性变形。

当输入轴继续旋转时，柔性齿轮上的齿会与固定齿轮相互啮合，从而传递动力和减速。

最后，输出轴通过柔性齿轮的变形和转动来输出动力和减速后的运动。

谐波齿轮减速器的工作原理可以简单归纳为以下几个步骤：1. 输入轴旋转：当输入轴开始旋转时，波发生器也会随之发生旋转。

2. 波发生器变形：波发生器内部的椭圆轮会因为输入轴的旋转而发生变形，产生谐波振动。

3. 柔性齿轮变形：谐波振动会传递给与波发生器相连的柔性齿轮，使其发生弹性变形。

4. 齿轮啮合：当柔性齿轮变形后，其上的齿会与固定齿轮相互啮合，传递动力和减速。

5. 输出轴运动：最后，柔性齿轮的变形和转动会使输出轴输出动力和减速后的运动。

谐波齿轮减速器的工作原理基于谐波振动的特性，利用柔性齿轮的变形和转动来传递动力和减速。

相比传统的齿轮传动装置，谐波齿轮减速器具有结构简单、体积小、传动精度高等优点。

因此，在一些需要精确控制和大扭矩输出的领域，如机床、机器人、航天器等，谐波齿轮减速器得到了广泛的应用。

谐波齿轮减速器的设计与建模作者:e（e）指导老师：ee[摘要]：谐波齿轮传动是50年代中期，随着空间技术的发展，在薄壳弹性变形的理论基础上发展起来的一种新型的传动技术。

我国从1961年开始谐波齿轮传动方面的研制工作，并且在研究、试制和使用方面取得了较大的成绩。

但是在民用产品应用中，谐波减速器存在着传动“爬行”和“丢步的现象严重影响其谐波齿轮类产品的设计制造，也制约着其产品的不断推广，是该产品亟待解决的技术难题。

本文主要介绍了谐波齿轮传动的原理，发展历史，应用领域，发展趋势及其优缺点。

前半部分介绍了谐波齿轮减速器的设计计算，为了更好地分析谐波齿轮传动，后半部分用PRO/E建立了三维模型。

写出了主要零件的绘制过程，并展示了各个零部件，最后给出了装配图。

[关键词]谐波齿轮，传动设计，三维模型，装配The design and modeling of harmonic gear reducerAuthor:e(e)T utor:e[Abstract]Harmonic gear transmission is developed with the of space science and thchnology in mid 50s,on the basis of elastic thin shell theory developed a new type of drive technology.So far ,we have already had dozen of units engaged in the research ofthis aspect in our country ,and developed into a variety of types of harmonic gear transimission deviced.In this field it had research at different level on all issues, but many problems still has not yet been determined,and some regularity has not revealed .such as civilian products,There is “crawling”and”lost step”phenomen on in the harmonic gear reducer transmission .So it is impact on the design of harmonic gear product manufacturing,also restrict the further promotion of its products.and solove the problem that exist in the transmission ,it isan urgent need of a job in the current this kind of products.This artical main introducted the theory harmonic gear reducer ,and the development history of harmonic gear drive application filed,development trend,advantagesand disadvantages.The former introduce the design and calculate of harmonic gear reducer.In order to analyze the harmonic gear drive ，The later part with PRO/E to establish the three-dimensional model.Write the drawing process of the main parts .and showing all the parts .Finally ,given the assembly diagram.[ Key words]:Harmonic gear ,Transmission design,Three-disminsional model ,Assemble.目录1.绪论 (1)1.1选题的目的及研究意义 (1)1.2课题相关领域的研究现状和发展趋势 (1)1.3主要研究内容、途径及技术路线 (4)2.谐波齿轮减速器的传动方案的确定 ........................................... 错误!未定义书签。

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(Circular Spline)，柔轮2(Flexspline)和波发生器3(Wave Generator)。

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。

特点：优点：——小型机器的精密传动(1)结构简单，体积小（50%），重量轻（1/3）(2)传动比范围大：单级（50~300）, 多级（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、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，齿数不能太少由于柔轮材料强度的限制,单级谐波齿轮传动的速比下限不能无限制地减小。

统计结果表明,在工业总需求中,对传动比在18到60范围的减速装置的需求占需求总数的68%。

毕业设计谐波齿轮减速器设计及性能仿真毕业设计：谐波齿轮减速器设计及性能仿真一、引言随着工业自动化的快速发展，谐波齿轮减速器作为一种高效、高精度、高刚度的传动装置，得到了广泛的应用。

在许多高精度数控机床、机器人、航空航天等领域，谐波齿轮减速器都发挥了重要的作用。

因此，对谐波齿轮减速器进行深入的设计及性能仿真研究，具有重要的理论意义和实际价值。

二、谐波齿轮减速器设计1、结构设计谐波齿轮减速器的结构设计是整个设计过程的基础。

结构设计需要考虑齿轮的形状、尺寸、材料、热处理方式等因素，同时还需要考虑减速器的整体结构布局和尺寸。

在设计中，需要结合实际工况和需求，选择合适的结构和参数，以保证减速器的性能和稳定性。

2、力学分析力学分析是谐波齿轮减速器设计的关键步骤。

通过对减速器进行力学分析，可以了解齿轮在载荷作用下的应力、应变、位移等变化情况，从而确定齿轮的强度和刚度是否满足设计要求。

同时，力学分析还可以优化结构设计，提高减速器的性能和寿命。

3、动力学仿真动力学仿真是在力学分析的基础上，进一步模拟减速器的动态性能。

通过建立动力学模型，可以模拟减速器在动态载荷作用下的响应，了解减速器的振动、冲击、噪声等性能表现。

通过动力学仿真，可以优化减速器的设计，提高其动态性能和稳定性。

三、谐波齿轮减速器性能仿真1、传动效率传动效率是谐波齿轮减速器的重要性能指标之一。

在仿真过程中，可以通过对比不同设计方案或不同工况下的传动效率，选择最优的设计方案或工况参数。

同时，通过仿真还可以研究传动效率的影响因素，如齿轮的滑动摩擦系数、润滑条件等。

2、刚度与强度刚度和强度是衡量谐波齿轮减速器性能的重要指标。

在仿真过程中，可以通过对减速器进行静力学和动力学分析，评估其刚度和强度性能。

同时，通过仿真还可以研究材料、热处理等因素对减速器刚度和强度的影响。

3、振动与噪声振动和噪声是评价谐波齿轮减速器性能的重要因素。

在仿真过程中，可以通过建立动力学模型，模拟减速器的振动和噪声情况。