作為減速器使用,通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。
波發(fā)生器H是一個桿狀部件,其兩端裝有滾動軸承構成滾輪,與柔輪1的內壁 相互壓緊。柔輪為可產生較大彈性變形的薄壁齒輪,其內孔直徑略小于波發(fā)生器的總長。波發(fā)生器是使柔輪產生可控彈性變形的構件。當波發(fā)生器裝入柔輪后,迫使 柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形,其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合,而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過 渡狀態(tài)。當波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉動時,柔輪的變形不斷改變,使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變,由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……,周而復始地進 行,從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉。工作時,固定剛輪,由電機帶動波發(fā)生器轉動,柔輪作為從動輪,輸出轉動,帶動負載運動。在傳動 過程中,波發(fā)生器轉一周,柔輪上某點變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù),以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動的柔輪應力較小,結構比較簡單,易于獲得大的傳動比。故為目前應用最廣的一種。
雙波傳動中,z2-z1=2,柔輪齒數(shù)很多。上式負號表示柔輪的轉向與波發(fā)生器的轉向相反。由此可看出,諧波減速器可獲得很大的傳動比。
單級同軸可獲得1/30~1/320的高減速比。結構、構造簡單,卻能實現(xiàn)高減速比裝置。
Harmonic Drive®不同于與普通的齒輪嚙合,齒隙極小,該特長對于控制器領域而言是不可或缺的要素。
多齒同時嚙合,并且有兩個180度對稱的齒輪嚙合,因此齒輪齒距誤差和累積齒距誤差對旋轉精度的影響較為平均,使位置精度和旋轉精度達到極高的水準。
三個基本零部件實現(xiàn)高減速比,而且它們都在同軸上,所以套件安裝簡便,造型簡捷。
與以往的齒輪裝置相比,體積為1/3,重量為1/2,卻能獲得相同的轉矩容量和減速比,實現(xiàn)小型輕量化。
柔輪材料使用疲勞強度大的特殊鋼。與普通的傳動裝置不同,同時嚙合的齒數(shù)占總齒數(shù)的約30%,而且是面接觸,因此使得每個齒輪所承受的壓力變小,可獲得很高的轉矩容量。
輪齒嚙合部位滑動甚小,減少了摩擦產生的動力損失,因此在獲得高減速比的同時,得以維持高效率,并實現(xiàn)驅動馬達的小型化。
輪齒嚙合周速低,傳遞運動力量平衡,因此運轉安靜,且振動極小。
(2)承載能力高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多,雙波傳動同時嚙合的齒數(shù)可達總齒數(shù)的30%以上,而且柔輪采用了高強度材料,齒與齒之間是面接觸。
(3)傳動精度高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多,誤差平均化,即多齒嚙合對誤差有相互補償作用,故傳動精度高。在齒輪精度等級相同的情況下,傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右。同時可采用微量改變波發(fā)生器的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小,甚至能做到無側隙嚙合,故諧波齒輪減速機傳動空程小,適用于反向轉動。
(4)傳動效率高、運動平穩(wěn)。由于柔輪輪齒在傳動過程中作均勻的徑向移動,因此,即使輸入速度很高,輪齒的相對滑移速度仍是極低(故為普通漸開線齒輪傳動的百分之—),所以,輪齒磨損小,效率高(可達69%~96%)。又由于嚙入和嚙出時,齒輪的兩側都參加工作,因而無沖擊現(xiàn)象,運動平穩(wěn)。