现代设备的运转离不开驱动装置,电机、齿轮、链条、皮带等等构成了设备中至关重要的一环。本专辑将给大家介绍常用驱动装置部件的相关知识。
或许大家还记得我们有一期讲到工业机器人,提到机器人里面其中的一个关键部件就是减速器。机器人驱动系统要求传动系统间隙小,刚度大,输出扭矩高,减速比大。其用到的减速机同我们常见的直齿轮、斜齿轮多级减速机或蜗轮蜗杆减速机不一样。机器人中常用的减速机为:RV减速机,谐波减速机和摆线针轮减速机等。其中谐波减速机的用量***多,超过总量的60%。本期我们就给大家简要介绍一下谐波传动减速机。
谐波减速机构成
谐波齿轮传动装置的传动原理是利用机械波控制柔性齿轮弹性变形来传递力和运动的新型传动装置。其主要构件由钢轮1、柔轮2和波发生器H组成。
刚轮为刚性外齿轮;柔轮是薄壳型元件;波发生器又称谐波发生器,由凸轮(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(在弹性变形范围内)。
谐波减速机运动原理
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***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钢轮齿完全啮合,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的齿,则处于啮入或啮出的不同状态。
谐波齿轮传动机构在传递运动或动力时,弹性柔轮将产生一个移动的变形波,即柔轮各点的径向位移随转角的变化情况为一个基本对称的简谐波,因此把这种传动称为谐波传动。在传动的过程中,波发生器转一周,柔轮上某点变形的循环次数称为波数。如以椭圆形波发生器传递啮合时为例,变形后柔轮上各点相对于未变形柔轮的运动,在以变形长轴为起点展开后,近似呈具有两个全波的余弦曲线的连续简谐波形,称为双波传动。其余类推,有单波、三波,考虑到柔轮的疲劳寿命,一般波数不大于三,双波是***常用的。
优点:
(1)结构简单,零件少,体积小,重量轻。
(2)传动比大,范围广。单级谐波减速器传动比可在50~300之间,双级谐波减速器传动比可在3000~60000之间,复波谐波减速器传动比可在100~140000之间。
(3)重合率高,双波谐波减速器同时啮合的齿数可达 30%, 齿面相对滑动速度低,使其承载能力高,传动平稳无冲击且精度高,噪声低。
(4)齿侧间隙可调整,回差小,可实现零侧隙传动。
(5)可以向密封空间传递运动和动力,采用密封柔轮谐波传动减速装置,可以驱动工作在高真空、有腐蚀性及其它***介质空间的机构。
(6)传动效率较高,且在传动比很大的情况下,仍具有较高的效率。
(7)可实现高增速运动。
缺点:
(1)柔轮周期性变形,易疲劳损坏。
(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,当波发生 器为主动时,传动比一般不能小于35。
(4)起动力矩大。