谐波减速器的简介~资料
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谐波齿轮传动及谐波减速器
主讲 周兰
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 。
谐波齿轮传动构成图例：
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。
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。
筒形销轴联接式：
筒形底端联接式图例：
筒形花键联接式图例：
筒形销轴联接式图例：
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。
二、工作原理
1．齿差：
谐波齿轮传动中，刚轮 的 齿 数 zG 略 大 于 柔 轮 的 齿 数 z R， 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 zGzR=u。目 前多用 双波和 三波传动。错齿是运动 产生的原因
ZG ZR
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递。
四、谐波发生器传动比的计算
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。 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：
1、公式推导（2）：
i
H gb
n g nH nb nH
n g nH 0 nH
i gH
பைடு நூலகம்
Zb 1 Zg
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。
波发生器种类图例（1）：
凸轮式
滚轮式
偏心盘式
2．波发生器常见的结构型（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。
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。
波发生器种类图例（2）：
3．谐波传动主要零件常用材料：
柔轮：
30CrMnSi、35CrMnSiA、40CrNiMoA 45、40Cr
刚轮
凸轮或偏心盘
45
六、谐波发生器的典型结构
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。
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。
i gH
Zb Z g Zb Z g Zb 1 Zg Zg Zg
实际上，运动是从波发生器输入的，减速器的传 动比为： Zg 1 iHg i gH Zb Z g
五、柔轮、波发生器 常见的结构型式
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。
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。
i
R HG
ZG ZG Z R
3．波发生器固定—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
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。
柔轮与刚轮齿面的啮合过程：
三、单级谐波齿轮常见的 传动形式和应用
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。
i
G HR
ZR ZG Z R
2．柔轮固定—刚轮输出：
主讲 周兰
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 。
谐波齿轮传动构成图例：
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。
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。
筒形销轴联接式：
筒形底端联接式图例：
筒形花键联接式图例：
筒形销轴联接式图例：
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。
二、工作原理
1．齿差：
谐波齿轮传动中，刚轮 的 齿 数 zG 略 大 于 柔 轮 的 齿 数 z R， 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 zGzR=u。目 前多用 双波和 三波传动。错齿是运动 产生的原因
ZG ZR
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递。
四、谐波发生器传动比的计算
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。 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：
1、公式推导（2）：
i
H gb
n g nH nb nH
n g nH 0 nH
i gH
பைடு நூலகம்
Zb 1 Zg
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。
波发生器种类图例（1）：
凸轮式
滚轮式
偏心盘式
2．波发生器常见的结构型（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。
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。
波发生器种类图例（2）：
3．谐波传动主要零件常用材料：
柔轮：
30CrMnSi、35CrMnSiA、40CrNiMoA 45、40Cr
刚轮
凸轮或偏心盘
45
六、谐波发生器的典型结构
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。
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。
i gH
Zb Z g Zb Z g Zb 1 Zg Zg Zg
实际上，运动是从波发生器输入的，减速器的传 动比为： Zg 1 iHg i gH Zb Z g
五、柔轮、波发生器 常见的结构型式
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。
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。
i
R HG
ZG ZG Z R
3．波发生器固定—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
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。
柔轮与刚轮齿面的啮合过程：
三、单级谐波齿轮常见的 传动形式和应用
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。
i
G HR
ZR ZG Z R
2．柔轮固定—刚轮输出：