谐波齿轮传动及谐波减速器分析
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谐波减速器的技术优势一、谐波传动装置的构成谐波传动装置主要由三个基本零部件构成,即波发生器、柔轮和刚轮。
波发生器:由柔性轴承与椭圆形凸轮组成。
波发生器通常安装在减速器输入端,柔性轴承圈固定在凸轮上,外圈通过滚珠实现弹性变形成椭圆形。
柔轮:带有外齿圈带柔性薄壁弹性体零件,通常安装在减速器输出端。
刚轮:带有内齿圈带刚性圆环状零件,一般比柔轮多两个轮齿,通常固定在减速器机体上。
二、谐波减速原理谐波作为减速器使用,通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。
当波发生器装入柔轮内圆时,迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状,使其长轴处柔轮轮齿插入刚轮带轮齿槽内,成为完全啮合状态;而其短轴处两轮轮齿完全不接触,处于脱开状态。
由啮合到脱开带过程之间则处于啮合或啮入状态。
当波发生器连续转动时,迫使柔轮不断产生变形,使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开带过程中不断改变各自带工作状态,产生了所谓带错齿运动,从而实现了主动波发生器与柔轮带运动传递。
三、谐波传动特点1.精度高:多齿在两个180度对称位置同时啮合,因此齿轮距误差和累积齿距误差对旋转精度带影响较为平均,可得到极高带位置精度和旋转精度。
2.传动比大:单级谐波齿轮传动的传动比可达ⅰ=30~500,且结构简单,三个在同轮上的基本零部件就可实现高速比。
3.承载能力高:谐波传动中,齿与齿带啮合是面接触,加上同时啮合齿数比较多,因而单位面积载荷小,承载能力较其他传动形式高。
4.体积小、重量轻:相比普通带齿轮装置,体积和重量可以大幅度降低,实现小型化、轻量化。
5.传动效率高、寿命长。
6.传动平稳、无冲击,噪音小。
谐波传动减速器原理
谐波传动减速器是一种基于谐波振动原理工作的精密减速装置。
它主要由柔性齿条、柔性齿轮、星轮、轴套和外壳等组成。
在谐波传动减速器中,谐波振动由外部驱动器引起。
驱动器通过柔性齿轮施加周期性外力,使之产生弯曲变形。
柔性齿条与柔性齿轮的齿数不同,由于弹性形变的特性,齿条和齿轮之间会发生相对位移。
当外力周期性施加于柔性齿轮上时,柔性齿条的齿数和位置会发生变化。
这种变化会导致星轮的旋转,同时将输出转矩传递给输出轴。
输出轴通过轴套连接到外壳上,从而实现减速效果。
谐波传动减速器的减速比取决于外驱动传动器与输出轴之间的齿数比。
通常情况下,谐波传动减速器可以实现较高的减速比,同时还具有大的扭矩输出。
此外,谐波传动减速器具有结构紧凑、响应快速和传动效率高等优点,广泛应用于机械领域。
总结起来,谐波传动减速器利用谐波振动原理实现减速效果,通过驱动器的作用使得柔性齿条和齿轮产生相对位移,从而实现输出轴的旋转和扭矩输出。
谐波减速器原理
谐波减速器是一种新型的减速传动装置,它采用了谐波振动原理,通过谐波发生器和柔性齿轮来实现减速传动。
谐波减速器具有
体积小、传动比大、精度高等优点,广泛应用于机械制造、航空航天、轨道交通等领域。
接下来,我们将详细介绍谐波减速器的原理。
首先,谐波减速器的核心部件是谐波发生器和柔性齿轮。
谐波
发生器是由一组柔性弹性体构成的,它能够产生谐波振动。
柔性齿
轮则是由内外两层齿轮组成,内层齿轮固定在输入轴上,外层齿轮
则与内层齿轮之间通过柔性弹性体相连。
当谐波发生器产生谐波振
动时,柔性齿轮会受到振动力的作用,从而实现减速传动。
其次,谐波减速器的工作原理是利用谐波振动的非线性特性来
实现减速传动。
在谐波发生器产生谐波振动的作用下,柔性齿轮会
发生形变,使得内外层齿轮之间产生相对运动,从而实现减速传动。
由于谐波振动的非线性特性,谐波减速器可以实现高传动比的减速,且具有较高的传动精度。
最后,谐波减速器的优点在于传动比大、精度高、体积小等特点。
传统的减速器往往需要多级传动才能实现较大的传动比,而谐
波减速器可以通过单级传动就实现较大的传动比,从而减小了整个
传动装置的体积。
同时,谐波减速器的传动精度也较高,可以满足
一些对传动精度要求较高的场合。
总之,谐波减速器是一种新型的减速传动装置,它利用谐波振
动原理实现减速传动,具有体积小、传动比大、精度高等优点,适
用于机械制造、航空航天、轨道交通等领域。
希望通过本文的介绍,能够更加深入地了解谐波减速器的原理和优点。
谐波减速器的振动研究与疲劳分析谐波减速器的振动研究与疲劳分析引言:谐波减速器,作为一种高效精密传动装置,被广泛应用于机械设备领域。
其主要特点是具有大减速比、高传动精度和紧凑的结构。
然而,谐波减速器在实际运行过程中,常常受到振动和疲劳的困扰,从而影响其工作性能和使用寿命。
本文将对谐波减速器的振动问题进行研究,并对其疲劳特性进行分析。
一、谐波减速器的振动原因及振动特征谐波减速器在工作时产生的振动主要源于以下几个方面:1. 齿轮啮合时的冲击振动:由于谐波减速器的大减速比,在啮合过程中会产生较大的载荷冲击,导致齿轮和轴承产生振动。
2. 不平衡力的振动:由于制造和安装误差以及工作负载不均衡,使得谐波减速器旋转部件产生不平衡力,从而引起振动。
3. 系统共振:如果谐波减速器的固有频率与外力激振频率相等,就会引发系统共振,增加振动幅度。
4. 轴承故障:当谐波减速器轴承损坏或磨损时,会引起异常振动。
综上所述,谐波减速器的振动特征主要表现为冲击振动、不平衡振动、共振振动和异常振动。
二、谐波减速器振动的影响因素谐波减速器的振动程度受多方面因素影响,包括加载、设计、制造和安装等。
以下是几个重要的影响因素:1. 载荷大小:谐波减速器的负载对其振动有直接影响,过大或过小的负载会导致振动加剧或不稳定。
2. 结构设计:谐波减速器的结构设计对其振动性能有重要影响,合理的结构设计可以减小振动幅度。
3. 制造误差:由于制造过程中的误差,如齿轮啮合间隙不均匀、轴向偏差等,会导致谐波减速器在工作时产生振动。
4. 安装调试:谐波减速器的正确安装和调试对其振动特性有直接影响,合理的安装能减小振动幅度。
三、谐波减速器的疲劳分析谐波减速器在长时间运行过程中,其内部的齿轮和轴承等零部件会受到疲劳损伤,从而导致故障甚至失效。
疲劳损伤主要表现为疲劳裂纹的形成和扩展。
疲劳的产生与振动密切相关,以下是谐波减速器疲劳分析的几个关键点:1. 振动信号分析:通过对谐波减速器振动信号的采集和分析,可以了解其频谱分布和振动幅度,从而判断是否存在故障。
谐波减速器原理及特点1.1传动原理谐波传动减速器英文名称:harmonic gear drive,主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件组成,如图1-1所示。
三个构件中可以任意固定一个,其余两个一个主动,一个从动,可以实现减速或增速(固定传动比),也可以换成两个输入、一个输出,组成差动传动。
柔轮轮体很薄,其上有特制的完整的齿圈(360°),轮齿模数较小,一般为0.2~1.5mm,波发生器是一个凸轮部件,其两端与柔轮1的内壁相互压紧。
柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮,其内孔直径略小于波发生器的总长。
当波发生器装入柔轮后,迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形,其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合,而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开;周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。
若波发生器顺时针方向旋转,则柔轮和刚轮的啮合区也随着变化,轮齿依次进入啮合和脱离的状态。
柔轮的变形过程基本上是一个对称的谐波,因此称为谐波齿轮传动。
对于双波传动其特点是发生器转一圈,柔轮相对于刚轮在圆周方向转过两个齿距的弧长,它有两个啮合区。
双波谐波齿轮传动变形时柔轮表面应力小,易获得大的传动比,结构较简单。
对于三波传动则齿数差为3,有三个啮合区,三波传动的特点是作用于轴上的径向力小,内应力较平衡,精度较高,变形时柔轮表面应力较双波的大,而且结构较复杂。
图1-1 谐波齿轮减速器组成当波发生器沿图示方向连续转动时,柔轮的变形不断改变,使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变,由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……,周而复始地进行,从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向的缓慢旋转,如图1-2所示。
图1-2 谐波齿轮啮合简图在传动过程中,波发生器转一周,柔轮上某点变形的循环次数称为波数,以n 表示。
常用的是双波和三波两种。
双波传动的柔轮应力较小,结构比较简单,易于获得大的传动比。
故为目前应用最广的一种。
谐波传动减速器柔轮和刚轮的齿距相同,但齿数不等,通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数,即:Z2-Z1=n(1-1)式中:Z2、Z1--分别为刚轮与柔轮的齿数。
双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计与分析摘要:随着社会的发展进步,谐波减速器的应用逐渐增多,谐波齿轮减速器采用双圆弧齿廓的设计方式,在齿轮传动的过程中,不易产生尖点和轮齿干涉的现象,有效的提高了机器的准确性,同时还易于油膜的形成,对于谐波的优化具有重要的作用,因此,双圆弧齿形谐波减速器的应用十分普遍。
本文主要对双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计进行分析,发现其中存在的问题,提出创新性的设计方法和设计理念,保障双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计能够符合实践。
关键词:双圆弧齿形谐波减速器;结构优化;设计引言:传统谐波减速器的结构仅仅只是考虑整体结构,其轮齿齿廓对装置传动性能影响显著,而我国有关谐波减速器的研究时间相对国外较晚,技术还不够成熟,大量高性能谐波减速器还需要通过进口的方式进行获取。
因此,为推动我国精密谐波齿轮传动技术的进步,有效的提升我国在航空航天、医疗器械等行业的技术优势,打破西方工业发达国家对高端装备核心零部件的技术封锁和垄断本文主要是针对双圆弧齿形谐波减速器齿轮进行研究,从而保证双圆弧齿形谐波减速器齿轮。
1.双圆弧齿形谐波减速器齿轮的发展现状由于我国的工业化进程较晚,导致我国在谐波减速器研究方面是远远落后于国外发达国家的,在双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计上还存在很多不足,相关设计标准还不够完善。
大量的实践数据和研究发现,谐波齿轮传动的优点更多,在与传统的刚性齿轮传动进行比较时,其传动精度较高、传动比范围较大、结构较简单、承载能力较大并且能够适应各种环境,尤其是在工业机器人、航空航天、医疗器械等行业,双圆弧齿形谐波减速器的应用效果十分良好。
因此,为了推动我国精密技术的创新进步,研究人员要充分发挥自身的聪明才智,明确设计目标,提升双圆弧齿形谐波减速器齿轮的啮合性能。
1.双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计存在的重难点问题(1)设计管理机制不健全、不规范双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计是一项十分复杂且重要的工作,需要充分考虑现场环境以及设备的实际需求,但是很多企业的设计管理机制不健全、不规范,缺乏完善的双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计规范,设计人员的设计成果不能得到有效的实践验证,导致双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计的水平难以满足设计的要求,严重影响了双圆弧齿形谐波减速器齿轮的设计的发展。
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。
谐波减速器工作原理
谐波减速器是一种高精度、高效率的减速装置,它通过谐波传动原理实现减速
效果。
谐波减速器由驱动轴、谐波发生器、柔性轮和输出轴组成,其工作原理如下:
1. 驱动轴传动。
当驱动轴开始旋转时,谐波发生器固定在驱动轴上的内齿圈开始旋转。
内齿圈
上的凸轮与柔性轮上的凹槽相互嵌合,使柔性轮开始旋转。
柔性轮上的凹槽数量通常比内齿圈上的凸轮数量多,这就导致柔性轮的旋转速度比内齿圈慢,从而实现了减速效果。
2. 谐波传动原理。
谐波减速器采用谐波传动原理,即通过柔性轮和内齿圈之间的嵌合来实现传动。
柔性轮的凹槽数量比内齿圈的凸轮数量多,这就导致柔性轮的旋转速度比内齿圈慢,从而实现减速效果。
同时,谐波传动还具有高精度、高刚性和低噪音的特点。
3. 输出轴传动。
当柔性轮开始旋转时,输出轴上的外齿圈也开始旋转。
外齿圈上的齿与输出轴
上的内齿圈相互嵌合,使输出轴开始旋转。
通过这样的传动方式,谐波减速器将驱动轴的高速旋转转换为输出轴的低速高扭矩旋转,实现了减速效果。
4. 工作原理总结。
综上所述,谐波减速器的工作原理是通过谐波传动原理,利用柔性轮和内齿圈
之间的嵌合来实现减速效果。
当驱动轴开始旋转时,内齿圈和柔性轮相互嵌合,使柔性轮开始旋转,进而带动输出轴实现减速传动。
谐波减速器以其高精度、高效率、低噪音等优点,被广泛应用于机械设备、工业自动化、机器人等领域。
其工作原理的深入理解,有助于我们更好地应用和维护谐波减速器,提高设备的使用效率和稳定性。
2024年谐波减速器市场分析现状背景介绍谐波减速器是一种特殊的减速器,通过谐波传动原理实现高精度、高扭矩的减速效果。
谐波减速器广泛应用于机械设备中,如机床、印刷机、自动化设备等。
本文将对谐波减速器市场当前的现状进行分析。
市场规模根据市场调研数据显示,谐波减速器市场规模呈稳步增长态势。
2019年,全球谐波减速器市场规模达到X亿美元,在2025年预计将达到X亿美元,年复合增长率为X%。
这表明谐波减速器市场在未来几年内将保持较快的增长速度。
市场驱动因素谐波减速器市场的快速增长得益于以下几个市场驱动因素:1.自动化产业的快速发展:随着自动化程度的不断提高,对高精度减速装置的需求也越来越高。
谐波减速器正是满足这一需求的理想选择。
2.工业机器人市场的增长:工业机器人的应用范围越来越广,其中许多机器人需要谐波减速器来提供高扭矩和高精度的驱动。
随着工业机器人市场的不断扩大,谐波减速器市场也得到了相应的推动。
3.制造业的转型升级:随着全球制造业的转型升级,对设备精度的要求越来越高。
谐波减速器作为一种高精度的减速装置,能够满足制造业对装备精度的需求。
市场竞争格局目前,全球谐波减速器市场上存在着多家知名企业,如XXX、YYY、ZZZ等。
这些企业通过不断创新和技术积累,占据了市场的一定份额。
此外,还有一些中小型企业正在积极进入谐波减速器市场。
它们通过低价策略和灵活的市场营销手段来争夺市场份额。
由于市场竞争激烈,企业需要不断提高产品质量和技术创新能力,以获得竞争优势。
市场发展趋势谐波减速器市场在未来几年内将出现以下发展趋势:1.技术创新驱动市场增长:随着技术的不断进步,谐波减速器的性能将进一步提升。
例如,采用新材料和新工艺制造的谐波减速器将具备更高的扭矩和更长的使用寿命,进一步满足市场需求。
2.向高端市场迈进:随着全球制造业的升级,对高精度、高扭矩的谐波减速器的需求不断增加。
企业应加大研发投入,提供更加高端的产品,以满足市场需求。