第2章 谐波齿轮传动

　　• 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 。

　　• 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。

　　• 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。

　　• 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递。

　　刚轮和柔轮在节圆处的贴合过程， 也如同两个纯滚动(无滑动)的圆环一 样，它们在任一瞬间，转过的弧长都 必须相等。 但因柔轮比刚轮的节圆 周长短了n个齿距的弧长，这样一来， 为了满足它们在节圆处贴合和转过的 弧长相等的条件，柔轮在啮入和退出 的一圈中，就必然要相对刚轮在圆周 方向错过n个齿距的弧长，以保证贴 合运动的正常进行。

　　– 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。

　　– 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。

　　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。

　　• 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=n。

　　• 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 间则处于啮出或啮入状态。

　　• 5）运动精度高。由于多齿啮合，一般情况下，其运动 精度要比同等精度等级的普通齿轮元件所组成的减速器 高4倍左右；

　　• 6）传动效率高。传动装置的总效率可达60一90％； • 7）啮合时齿是面接触，滑动速度小，所以磨损小而且

　　均匀。同时齿的啮入和啮出是随柔轮的变形逐渐进入和 退出刚轮齿间的，因而运动平稳，无冲击现象； • 8）可实现ห้องสมุดไป่ตู้密封空间传递运动。因而它用在操纵高温、 高压的管路以及用来驱动工作心高真空、有原子辐射或 其他有害介质空间的机构，是现有其他一切传动所不能 比拟的。

　　假设齿差为2，刚轮固定，波发 生器从图示位置旋转一周，回到起始 位置时，刚轮啮合ZG个齿，而柔轮 也啮合ZG个齿，则与刚轮错开2个齿。 又因为刚轮固定，所以柔轮转过2个 齿对应的角度，实现减速的目的。

　　• 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。

　　• 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。

　　– 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。

　　• 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）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。