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谐波齿轮传动课件

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谐波齿轮传动

谐波齿轮传动

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。

齿轮传动设计PPT课件

齿轮传动设计PPT课件
一、渐开线的形成和特性 二、渐开线齿廓满足定角速比要求
17
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
18
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
33
三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
38
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
39
pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
5
外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
8

谐波齿轮介绍

谐波齿轮介绍

(7)在短轴方向柔轮齿能顺利退出啮合 如果在设计时啮合参数选择不当， 很可能导致柔轮齿在变形短轴方向不能退出啮合。因此，为满足条件，必须
d a1 d a2 2.160
即
g6 (X )
d a1
da2
2.16m
* 0
0
(8)保证柔轮刚轮齿顶不变尖 齿顶不变尖，即满足
s
a1
sa2
0.25m 0.25m
inv M 2
inv 0
2 z2
dp db2
2z2
在远上的渐
开线压力角
测量柔轮时 用的量柱测
量距
M1
M
1
M1
d1
cos 0 cos M1
d1
cos 0 cos M 1
cos
d p (偶数齿)
90 z1
d p (奇数齿)
inv20 0.014904 inv30 0.053751
测量刚轮时 用的量柱测
0 z0
2 ——刚轮齿厚改变系数 2 2x2 tan 0
0 ——刀具分度圆齿厚改变系数 0 2x0 tan 0
ra0 ——刀具顶圆半径 ra0 (0.5z0 x0 ha* c*)m
rb0 ——刀具基圆半径 rb0 0.5mz0 cos0
z0 ——刀具齿数
x0 ——刀具是变位系数 (3)最大啮入深度不应小于某一规定值 为提高传动的承载能力，并适当扩 大啮合区间，因而必须限定 hn 不能小于某一规定值。一般情况下，可取此值等 于模数m。由于最大啮入深度在柔轮的变形长轴处达到，为保证最大啮入深度不 小于m，则下面的不等式必须成立
(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 (4)起动力矩大，且速比越小越严重； (5)谐波齿轮传动没有中间轴，因而不能获得中间速度 (6)如果结构参数选择不当或结构时机不良，发热过大，降低传动承载能力

《谐波齿轮传动》课件

《谐波齿轮传动》课件

具有结构紧凑、传 动比大、传动精度 高等优点
广泛应用于航空航 天、机器人、医疗 器械等领域
柔性齿轮：由薄壁金属材料 制成，具有弹性变形能力
基本原理：通过柔性齿轮的弹 性变形，实现两个齿轮的啮合
刚性齿Байду номын сангаас：与柔性齿轮啮合， 实现动力传递
传动比：通过改变柔性齿轮的 变形程度，实现不同的传动比
传动比大：可以实现大传动比，满足不同场合的需求 传动精度高：具有较高的传动精度，满足精密传动的要求 传动效率高：传动效率高，降低能耗，提高设备性能 结构紧凑：体积小，重量轻，便于安装和维护 寿命长：耐磨损，使用寿命长，降低维护成本 适应性强：适用于各种恶劣环境，如高温、低温、潮湿等
谐波齿轮传动的优 缺点
精度高：传动精度高，适合 精密传动场合
传动比大：可以实现大传动 比，满足不同场合的需求
体积小：结构紧凑，节省空 间
寿命长：使用寿命长，维护 成本低
制造成本高
传动效率低
容易磨损
噪音较大
谐波齿轮传动的未 来发展
提高传动效率： 通过优化设计、 材料选择等方 式提高传动效
率
降低噪音和振 动：通过改进 结构设计、优 化制造工艺等 方式降低噪音
优点：结构简单、体积小、重 量轻、传动精度高
特点：具有两 个波形，可以 传递更大的扭
矩
应用：广泛应 用于航空航天、 机器人、医疗
器械等领域
优点：结构紧 凑、传动比大、 精度高、寿命
长
缺点：制造难 度大、成本高、 需要专用的润 滑油和维护设
备
特点：具有多个波形，可以适应不同的传动比和扭矩需求 应用：广泛应用于航空航天、机器人、医疗器械等领域 优点：传动效率高，噪音低，寿命长 缺点：制造难度大，成本高，需要精确的加工和装配技术

谐波减速器 ppt

谐波减速器 ppt

-
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1、公式推导（2）：
ig Hb n nb g n nH Hn 0 g n n H H igH 1Z Zb g
igH 1Z Zb g
ZgZbZbZg
Zg
Zg
实际上，运动是从波发生器输入的，减速器的传
动比为：
iHgig1H
Zg Zb Zg
-
18
五、柔轮、波发生器 常见的结构型式
-
19
1．柔轮常见的结构型式：
波发生器主动， 单级减速，结构 简单，传动比范 围较大，效率较 高，应用极广， i=75~500。
-
iHGR
ZR ZG ZR
13
2．柔轮固定—刚轮输出：
波发生器主动， 单级减速，结构 简单，传动比范 围较大，效率较 高，可用于中小 型减速器， i=75~500。
iHRG
ZG ZG ZR
-
14
3．波发生器固定—刚轮输出：
生变形，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、
啮出、脱开的过程中不断改变各自的工作
状态，产生了所谓的错齿运动，从而实现
了主动波发生器与柔轮的运动传递。
-
9
工作原理图例：
波发生器的旋转方 向与柔轮的转动方 向相反。
-
10
柔轮与刚轮齿面的啮合过程：
-
11
三、单级谐波齿轮常见的 传动形式和应用
-
12
1．刚轮固定—柔轮输出：
柔轮的结构型式与谐波传动的结构类型选择 有关。柔轮和输出轴的联结方式直接影响谐 波传动的稳定性和工作性能。
筒形底端联接式：
结构简单，联接方便，制造容易，刚性较大，应用较 普遍。
筒形花键联接式：
轴向尺寸较小，扭转刚性好，传动精度较高，联接方 便，承载能力较大。

《谐波减速器设计》PPT课件

《谐波减速器设计》PPT课件
A、柔轮主要几何参数选择和计算 ① 齿形，主要啮合参数的选择和计算
材料及主要结构尺寸的选择和计算 ② 参数化模型建立
借助MATLAB进行优化程序设计 B、刚轮和波形发生器的设计 （3）、传动优化设计
齿轮齿廓啮合干涉验算 柔轮的受力分析，强度计算及校核 3、柔轮 刚轮 波形发生器的实体模型建立 4、柔轮有限元分析
（3）利用AutoCAD软件画出谐波减速器三大组件零件图，
（4）在根据二维图，利用SolidWorks软件画出减速器的三维装配图。
（5）检查谐波减速器的装配图，确保其准确性。
（6）利用ANSYS进行柔轮有限元分析并进行优化设计
参考文献
[1] 辛洪兵，谢金瑞,谐波传动技术及研究动向.北京轻工业学 院学报,1999.17(1): p.30-36. [2] 北京谐波传动技术研究所, 谐波传动技术的新发展. 齿轮, 1991. 15(2): p. 52-55. [3] 沈允文，谐波齿轮传动柔轮的实验模态分析 1994(01) [4] 李召华;扬帆;韩梅谐波齿轮传动装置的传动精度分析 2010(02) [5] 孙恒，陈作模. 机械原理 [M].7版. 北京：高等教育出版社， 2006. [6] 闫艳红;塑料谐波齿轮传动结构尺寸的优化设计[J];机械设 计;2002年10期 [7] 张春宜 郝广平 刘敏 减速器设计实例精解 2009.7 机械工 业出版社 [8] 乔峰丽，郑江 机械设计基础 2011.1 电子工业出版社 [9] 张佑林.刘文波.李峰活齿端面谐波齿轮啮合状态的几何模 型[期刊论文]-武汉理工大学学报 2004(10) [10] 姚俊武.王建中谐波减速器在自重构机器人的应用研究 [期刊论文]-制造业
• 而且谐波减速机也是一种比较节能的产品，会比较适合节 约型社会的要求。

《谐波齿轮传动》课件

件。
切削加工
齿轮和轴类零件需通过切削加 工，确保各部分尺寸和形状精 度。
装配调试
所有零件装配完成后，需进行 严格的调试和测试，确保传动 性能达到设计要求。
质量检测
对成品进行质量检测，确保各 项性能指标符合标准。
04
谐波齿轮传动的性能分析
性能评价指标
传动效率
衡量谐波齿轮传动系统在传递功率时 的效率，通常以百分比表示。
振动与噪声测量
通过测量和分析传动过程中的振动和噪声， 评估其工作平稳性和可靠性。
温升与热性能测试
检测谐波齿轮在长时间工作过程中的温升和 热稳定性。
动态特性分析
利用动态测试技术分析谐波齿轮的动态响应 和稳定性。
性能优化与改进
材料选择与处理
选用高强度、耐磨、耐腐蚀的材料，并进行 适当的热处理以提高其机械性能。
智能化控制
多学科交叉
随着人工智能和物联网技术 的发展，未来谐波齿轮传动 将更加智能化，能够实现自
适应控制和远程监控。
未来谐波齿轮传动的研究将 涉及更多学科领域，如机械 工程、控制工程、材料科学
等。
绿色环保
拓展应用领域
未来谐波齿轮传动将更加注 重环保和节能，采用更加高 效、低能耗的设计和制造工
艺。
随着技术的不断进步和应用 需求的增加，谐波齿轮传动 将在更多领域得到应用和推
谐波齿轮传动的特点与优势
结构紧凑
由于采用弹性元件传递动力，谐 波齿轮传动装置体积小、重量轻 。
传动比大
通过调整波发生器和柔轮的尺寸 ，可以实现较大的传动比。
谐波齿轮传动的特点与优势
承载能力强
谐波齿轮传动具有较高的承载能力和较长的使用寿命。
无摩擦传动

齿轮传动基础知识课件

5) ↓表面粗糙度， ↓加工损伤；
中
6) ↑轮齿精度；
改善载荷分布
7) ↑支承刚度。
↓应力集
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2.齿面点蚀
常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。
(1)现象：节线靠近齿根部位出现麻点状 小坑。
(2)原因：轮齿啮合时为线接触，产生较大 的接触应力，脱离啮合后接触应力消失，因 此接触应力脉动循环变化。当接触应力超过 接触疲劳极限时，齿面受多次交变应力作用 后，因节线处常为单齿啮合，接触应力大， 并且节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速 度小，油膜不易形成， 摩擦力大，易产生裂 纹。润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔， 楔挤作用使裂纹扩展。裂纹扩展致使表层金 属微粒剥落，形成小麻点。
斜齿轮
人字齿轮
4.按工作条件分
开式传动：润滑条件差，易磨损； 半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入； 闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。
5.按齿面硬度分
软齿面： HB≤350；
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5
硬齿面： HB＞350。
三、齿轮传动的基本要求
1.传动平稳：齿轮在传动中瞬时传动比 不变，噪音、冲击和振动小。
21
一.失效形式、设计准则及常用材料
1.失效形式
u和齿轮传动一样，蜗杆传动 也存在疲劳点蚀、齿面胶合、 齿面磨损和断齿。
u蜗杆传动啮合效率较低、相 对滑动速度较大，点蚀、磨损 和胶合最易发生。
u蜗杆螺旋齿部分的强度总是 高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮是 该传动的薄弱环节。因此，一 般只对蜗轮轮齿进行承载能力 计算和蜗杆传动的抗胶合能力 计算。
检查油压状况(压力喷油润滑系统)，油压过低会造成供油不 足，油压过高则可能是因为油路不畅通所致，需及时调整油压；

齿轮传动简PPT课件

在齿轮的齿数、模数和压力角一定时，齿轮的基 圆的大小亦即一定，即渐开线齿廓的形状即一定。把
z、m、α这三个参数称为渐开线齿轮的三个基本参数。
➢ 齿轮的主要几何尺寸 都与模数成正比。m 越大，p 越大，轮齿 就越大。
➢ 模数m是轮齿抗弯能 力的重要标志。
标准齿轮 —— m、α、ha*、c*均为标准值，
C
第三节 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动
一、齿轮各部分的名称和主要参数
齿轮圆周上轮齿 的数目称为齿数, 用z表示。
齿距 pk :
任意圆周 pk=sk+ek
分度圆上
分度圆 d :
zp=πd
d=zp/π
规定p/π为标准值（整数或有限位小
数），其压力角定为标准值20°。
模数 m :
分度圆上的压力角简称为压力角，以α表示， 压力角为200。
轮基圆半径的反比，为一常数。 安装时若中心距略有变化不会改 变传动比大小，此特性称为中心 距可分性。
2.渐开线齿廓的啮合特点 3)四线合一： 啮合线（啮合点的轨迹）、力作用线、基
圆内公切线、齿廓接触点的公法线四线重
合。
4)啮合角不变： 啮合线与两节圆公切线所夹的锐角称为啮
合角，用α’表示 。显然，齿轮传动啮 合角不变，正压力的大小、方向不变。
第一节 齿轮传动的特点与类型
一、齿轮传动的特点
➢1）适用的功率和圆周速度范围广 传递的功 率可达数十万千瓦，圆周速度可达200m／s2。
➢2）效率高 常用的机械传动中，齿轮机构的效 率为最高，可达99％。
➢3）传动比稳定 齿轮机构能保证平均传动比 和瞬时传动比稳定。
➢4）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮机构 所需的空间尺寸较小。
齿廓精度低 分度低

第2章 谐波齿轮传动.

谐波齿轮传动
一、谐波齿轮传动的基本构成及特点
1．构成：
• 谐波齿轮传动是谐波齿轮行星传动的简称，是一种少 齿差行星传动。通常由刚性圆柱齿轮G、柔性圆柱齿 轮R、波发生器H等零部件构成。柔轮、刚轮和波发生 器，任一固定，另外两个可以形成输入和输出。 • 柔轮和刚轮的齿形有直线三角齿形和渐开线齿形两种， 以后者应用较多 。
2．特点：
• 1 ）传动比大而且范围宽。谐波齿轮传动单 级传动比在1.002—500,而采用复式传动,可 达107数量级。 • 2 ）同时啮合的齿数多。双波传动啮合齿数 可达总齿数的30%～40%，三波传动则更多。 • 3）输出轴和输入轴位于同一轴心线上。 • 4 ）体积小。在相同的工作条件下，这种传 动机构的体积可比普通齿轮减速器的体积减 小20一50％左右，零件数约少一半。
• 多滚轮式：
– 柔轮变形全周被积极控制，承载能力较高，多用于不宜采 用偏心盘式或凸轮式波发生器的特大型传动。
五．谐波传动主要零件常用材料：
• 柔轮（应具有较高的疲劳强度）：
– GGr9、GGr15、30CrMnSi、30CrMnSiA、40CrNiMoA等，对于小功率 的传动装置，有时还可以选用尼龙1010、尼龙6和含氟塑料等材料 来制作柔轮。
2．波发生器常见的结构型（1）：
• 波发生器是迫使柔轮发生弹性变形的重要元件，按变 形的波数不同，常用的有双波和三波两种。双波发生 器的结构型式主要有滚轮式、凸轮式、偏心盘式和行 星构型（2）：
• 双滚轮式：
– 结构简单，制造方便，形成波峰容易，但柔轮变形未被积 极控制，承载能力较低，多用于不重要的低精度轻载传动。
i
R HG
ZG ZG Z R
3．波发生器固定—刚轮输出：
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30
• 当刚轮固定时，nG=0。如果反过来看，即将 柔轮当做输入，刚轮当做输出，则：
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1、公式推导（2）：
ig Hb n nb g n nH Hn 0 g n n H H igH 1Z Zb g
igH 1Z Zb g ZgZ gZbZbZ gZg
实际上，运动是从波发生器输入的，减速器的传
• 筒形花键联接式：
• 轴向尺寸较小，扭转刚性好，传动精度较高，联接方 便，承载能力较大。
• 筒形销轴联接式：
• 轴向尺寸较小，结构简单，制造方便，但载荷沿齿宽 分布不均匀。
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筒形底端联接式图例：
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21
筒形花键联接式图例：
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筒形销轴联接式图例：
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iHRG
ZG ZG ZR
学固定—刚轮输出：
• 柔轮主动，单级微 小减速，传动比准 确，适用于高精度 微调传动装置， i=1.002~1.015。
i
H RG
ZG ZR
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15
四、谐波发生器传动比的计算
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16
1、公式推导（1）：
• 以刚轮固定，柔轮输出为例，推导传动比的 计算公式。
7
1．齿差：
• 谐波齿轮传动中，刚轮的 齿数zG略大于柔轮的齿数 zR，其齿数差要根据波发 生器转一周柔轮变形时与 刚轮同时啮合区域数目来 决 定 。 即 zG-zR=u。 目 前 多用双波和三波传动。错 齿是运动产生的原因
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ZG ZR
8
2．变形：
• 波发生器的长度比未变形的柔轮内圆直径大： 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 插入刚轮的轮齿槽内，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。由啮合到脱开的过程之间则处于啮出
• 柔轮：
• 30CrMnSi、35CrMnSiA、40CrNiMoA
• 刚轮
• 45、40Cr
• 凸轮或偏心盘
• 45
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28
六、谐波发生器的典型结构
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双波单级谐波齿轮减速器
主要问题：
1、减速器的主要构成； 2、减速器的运动型式（指出哪 个部件固定、主动和从动轴）；
3、波发生器的结构型式； 4、柔轮采用何种输出方式。
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5
2．特点（2）：
• 承载能力较高：柔轮和刚轮之间为面接触多齿 啮合，且滑动速度小，齿面摩损均匀。
• 柔轮和刚轮的齿侧间隙是可调：当柔轮的扭转 刚度较高时，可实现无侧隙的高精度啮合。
• 谐波齿轮传动可用来由密封空间向外部或由外 部向密封空间传递运动。
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二、工作原理
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• 双滚轮式：
• 结构简单，制造方便，形成波峰容易，但柔轮变 形未被积极控制，承载能力较低，多用于不重要
的低精度轻载传动。
• 多滚轮式：
• 柔轮变形全周被积极控制，承载能力较高，多用 于不宜采用偏心盘式或凸轮式波发生器的特大型 传动。
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波发生器种类图例（2）：
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3．谐波传动主要零件常用材料：
动比为：
iHgig1H
Zg Zb Zg
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18
五、柔轮、波发生器 常见的结构型式
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1．柔轮常见的结构型式：
柔轮的结构型式与谐波传动的结构类型选择 有关。柔轮和输出轴的联结方式直接影响谐 波传动的稳定性和工作性能。
• 筒形底端联接式：
• 结构简单，联接方便，制造容易，刚性较大，应用较 普遍。
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、
脱开的过程中不断改变各自的工作状态，产
生了所谓的错齿运动，从而实现了主动波发
生器与柔轮的运动传学递习交流。PPT
9
工作原理图例：
波发生器的旋转方 向与柔轮的转动方 向相反。
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10
柔轮与刚轮齿面的啮合过程：
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3
谐波齿轮传动构成图例：
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4
2．特点（1）：
• 谐波齿轮传动既可用做减速器，也可用做增 速器。柔轮、刚轮、波发生器三者任何一个 均可固定，其余二个一为主动，另一个为从 动。
• 传动比大，且外形轮廓小，零件数目少，传 动效率高。效率高达92％~96％，单级传动比 可达50~4000。
23
2．波发生器常见的结构型（1）：
• 波发生器是迫使柔轮发生弹性变形的重要元 件，按变形的波数不同，常用的有双波和三
波两种。双波发生器的结构型式主要有滚轮 式、凸轮式、偏心盘式和行星式。
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24
波发生器种类图例（1）：
凸轮式
滚轮式
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偏心盘式
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2．波发生器常见的结构型（2）：
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11
三、单级谐波齿轮常见的 传动形式和应用
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1．刚轮固定—柔轮输出：
• 波发生器主动，单 级减速，结构简单， 传动比范围较大， 效率较高，应用极 广，i=75~500。
iHGR
ZR ZG ZR
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2．柔轮固定—刚轮输出：
• 波发生器主动，单 级减速，结构简单， 传动比范围较大， 效率较高，可用于 中小型减速器， i=75~500。
谐波齿轮传动及谐波减速器
深圳科创自动化
学习交流PPT
1
一、谐波齿轮传动的基本构成及特点
学习交流PPT
2
1．构成：
• 谐波齿轮传动是谐波齿轮行星传动的简称。 是一种少齿差行星传动。通常由刚性圆柱齿 轮G、柔性圆柱齿轮R、波发生器H和柔性
轴承等零部件构成。
• 柔轮和刚轮的齿形有直线三角齿形和渐开线 齿形两种，以后者应用较多 。