谐波齿轮传动调研【调查报告调研报告】

谐波齿轮传动 调研 1 谐波传动 国内外发展情况 谐波齿轮传动技术是上世纪 50 年代随航天技术的发展而产生的一种新的传动技术。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技术的研究。如美国就有国家航空航天管理局路易斯研究中心、空间技术实验室、 司、贝尔航空空间公司、卡曼飞机公司、本迪克斯航空公司、波音航空公司、肯尼迪空间中心 (、麻省理工学院 ( 、通用电气 ( 公司等几十个大型公司和研究中心从事这方面的研究工作。前苏联从上世纪 60 年代初期开始 ， 也大力开展了这方面的研究工作 ， 如前苏联机械研究所、莫斯科鲍曼工业大学、列宁格勒光学精密机械研究所、全苏减速器研究所、基也夫减速器厂和莫斯科建筑工程学院等单位都大力开展了谐波传动的研究工作。他们在该领域进行了较系统、深入的基础理论和试验研究 ， 在谐波传动的类型、结构、应用等方面有较大发展。日本长谷川齿轮株式会社等有关企业 ， 自 1970 年开始 , 从美国引进 司的全套技术资料 ,成立了谐波传动株式会社 ， 目前除能大批生产各种类型的谐波传动装置外 ， 还完成了通用谐波传动装置的标准化、系列化工作。 值得注意的是西欧一些国家 ， 如德国、法国、英国、瑞士、瑞典及意大利等国 ， 都开展了谐波传动的研究工作并推广应用研究成果 , 他们不但对谐波传动的基础理论进行系统的研究 ， 而且把谐波传动应用在卫星、机器人、数控机床等领域。 谐波齿轮传动技术于 1961 年由上海纺织科学研究院的孙伟工程师引入我国。此后 ， 我国也积极引进并研究发展该项技术 ， 1983 年成立了谐波传动研究室 ， 1984 年 ， 谐波减速器标准系列产品在北京通过鉴定 ， 1993 年制定了 T 14118波传动减速器标准 ,并且在理论研究、 试制和应用方面取得了较 大的成绩 ， 成为掌握该项技术的国家之一。到目前为止 ， 我国已有北京谐波传动技术研究所、 北京中技克美有限责任公司、 燕山大学、 郑州机械研究所、 北方精密机械研究所等几十家单位从事这方面的研究和产品生产 ， 为我国谐波传动技术 的研究和推广应用打下了较坚实的基础。 2 谐波 传动 原理 谐波传动主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件组成，是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。 谐波齿轮传动装置的传动原理与普通齿轮传动的传动原理有着本质的区别 ，它是利用机械波控制柔 性齿轮的弹性变形来实现传递运动和力的一种新型传动装置。如图 示 ， 谐波齿轮传动的主要构件有 3 个 ： 刚轮、柔轮和波发生器。固定其中一件 ， 其余两件 ， 一为主动 ， 另一为从动。在未装配前 ， 柔轮的原始剖面呈圆形 ， 柔轮和刚轮的周节相同 ， 但柔轮的齿数比刚轮齿数略少 ， 而波发生器的最大直径比柔轮内圆直径略大。当把波发生器装入柔轮内时 ， 迫使柔轮产生变形 ， 在其长轴两端的齿恰好与刚轮齿完全啮合 ， 短轴处的齿则完全脱开 ；而处于波发生器长轴与短轴之间沿周长不同区段内的齿 ， 则处于啮入或啮出的不同过渡状态。当波发生器回转时 ， 将迫使柔轮齿 依次同刚轮齿啮合 ， 由于齿数不同 ， 故波发生器转 1 周 ， 使柔轮在相反方向转过两者的齿数差 ， 从而获得变速传动。 谐波发生器：凸轮（通常为椭圆形）及薄壁轴承组成，随着凸轮转动，薄壁轴承的外环作椭圆形变形运动（弹性范围内）。 刚轮：刚性的内齿轮。 柔轮：薄壳形元件，具有弹性的外齿轮。 以上三个构件可以任意固定一个，成为减速传动及增速传动，或者发生器、刚轮主动，柔轮从动，成为差动机构（即转动的代数合成）。 3 谐波传动优缺点及应用 缺点 正是因为传动原理的不同，谐波齿轮传动与普通齿轮传动有许多独特的 优点，与普通齿轮传动 相比 较， 谐波齿轮传动 具有运动的精度高、传动比大、重量轻、体积小、承载能力大、效率高、容易实现零回差、并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作 等 优点。谐波齿轮传动的主要失效形式是柔轮疲劳断裂、柔性轴承损坏、齿面磨损或传动滑移，不过现有的设计规范和工艺可以保证谐波齿轮传动具有额定的工作寿命。 表 1 反映谐波齿轮传动的详细优缺点。 表 1 谐波齿轮传动主要优缺点 用 由于谐波传动具有其他传动无法比拟的诸多独特优点， 谐波传动广泛应用于航空航天、机器人、加工中心、雷达设备、造纸机械、纺织机 械、半导体工业晶 圆传动装置、印刷包装机械、医疗器械、金属成型机械、仪器仪表、光学制造设备、核设施以及空气动力实