双波谐波传动
98谐波传动中齿轮相对转角的正确解
谐波传动中齿轮相对转角的正确解辛洪兵(北京轻工业学院机械工程系)摘 要 目前关于谐波齿轮传动啮合参数及几何参数的选择主要来源于所列参考文献,本文指出上述文献中关于谐波传动齿轮相对转角的计算公式是不准确的;作为验证,本文用直接法推导出正确结论;最后讨论了由上述不正确公式所引起的齿轮啮合侧隙的误差及其计算公式。
关键词 谐波传动;啮合理论;啮合侧隙谐波传动是建立在弹性薄壳变形原理基础上的一种新型传动,由于能产生可控变形波的薄壳构件—柔轮的存在,使谐波齿轮传动在啮合理论、几何计算、强度计算和结构设计等方面,与传统的刚性齿轮传动有本质上的不同,为了研究谐波齿轮传动啮合的几何参数,最具代表性的方法是щуваговС.А教授在1965年发表的论文[1]中提出的分析啮合几何学的图解解析法,用来构成轮齿的相对位置,确定轮齿的齿形及其它参数,并在研究谐波齿轮传动封闭图[2]和轮齿的空间啮合状态[3]中得到进一步的应用,这种方法直观有效,因此一经出现,便在我国和原东欧各国得到广泛的使用,并由此获得大量的设计资料,但是值得指出的是,在上述文献中应用的一个非常重要的公式,即柔轮相对刚轮的转角公式是不正确的,下面首先用转换机构法来推导此公式。
1 转换机构法假设谐波齿轮传动刚轮固定(ωg =0),波发生器轮入(ωh ),柔轮输出(ωr ),今在整个系统上加一个与波发生器转速方向相反而数值相等的角速度(-ωh )后,系统成为如图1所示的转换机构(图中: 1.波发生器, 2.柔轮, 3.刚轮),对于这样一个具有柔性联系的周转凸轮—齿轮传动机构,从柔轮到刚轮的传动比为: i h rg =ωr -ωh ωg -ωh =Z g Z r(1)令此式中ωr 或ωg 等于零,则可得到柔轮固定或刚轮固定时谐波齿轮传动的传动比: i r hg =Z g Z g -Z r ;i g hr =Z r Z g -Z r (2)以上各式中Z r 、Z g 为柔轮、刚轮的齿数。
2002-2013年机电一体化系统设计自考历年真题及答案_图文
第 1 页第 2 页第 3 页第 4 页2012年4月机电一体化系统设计一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)1．用于承载、传递力和运动的模块是【A】A．机械受控模块B．驱动模块C．接口模块D．微计算机模块2．导轨副用于引导运动部件的走向，某配对导轨面具有相同记性装置，利用同型相斥原理使两导轨面脱离接触，该导轨属于【D】A．滑动导轨B．液体静压导轨C．气浮导轨D．磁浮导轨3．滚珠丝杠螺母副一般采取消除间隙和适当预紧的措施，主要方法有四种，其中最简单、尺寸最紧凑，且价格低廉的调整方法是【D】A．双螺母齿差式B．双螺母螺纹式C．双螺母垫片式D．单螺母变位导程自预紧式4．能消除零位输出和偶此非线性项，抵消共模误差，减少非线性，这种传感器性能改善措施是【B】A．平均技术B．差动技术C．开环技术D．闭环技术5．下列措施中能够减小直流伺服电动机机电时间常数的是【C】A．增加等效转动惯量B．增加电枢回路电阻C．附加速度负反馈D．减小电动机转矩系数分析：机电时间常数Tm=（Ra*J）/（Kt*Ke）。
与机电时间常数Tm正比的是等效转动惯量J和电枢回路电阻Ra，因此增加它们不行，与Tm反比是电动机转矩系数Kt和电动机反电动势系数Ke。
因此只有C正确。
6．在小功率的PWM伺服放大器中，主回路经常使用的VDMOS代替IGBT，其中VDMOS的含义是【A】A．功率场效应管B．功率晶体管C．绝缘栅晶体管D．静电感应晶体管分析：书上没找到有关描述。
不过MOS管是场效应管，因此只有A合适。
上网查了一下，正确。
第 5 页7．PID控制器中，I的含义是【B】A．比例B．积分C．微分D．前馈8．在具有位置换的全闭环交流伺服系统中，取自伺服电动机轴上编码器的反馈通道构成【B】A．位置环B．速度环C．电流环D．转矩环分析：“全闭环”是关键。
在书上235页，容易忽略。
9．满足中等性能要求的西门子S7系列模块化小型的PLC是【C】A．SIMATIC S7--200PLC B．SIMATIC NET C．SIMATIC S7--300PLCD．SIMATIC S7--400PLC10．设计梯形图时，串联一个动断触点0.00对应的助记符语句是【D】A．LD 0.00 B．LD NOT 0.00 C．AND 0.00 D．AND NOT 0.00分析：“动断触点”是关键语，就是常闭触点，动作以后才断开。
全国自考(机电一体化系统设计)模拟试卷5(题后含答案及解析)
全国自考（机电一体化系统设计）模拟试卷5(题后含答案及解析)题型有：1. 单项选择题 2. 简答题 3. 计算题 4. 简单应用题 6. 综合应用题单项选择题1．下列选项中与机械特性硬度无关的是【】A．电枢电压B．电枢电阻C．电动机反电动势系数D．电动机转矩系数正确答案：A解析：机械特性硬度的计算公式为｜tanα｜＝，可知，B、C、D三项均与其有关，所以选项A为正确答案。
2．当直流伺服电动机电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线称为【】A．直流伺服电动机机械特性B．动态特性C．失灵区D．直流伺服电动机调节特性正确答案：D3．某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，转速为1470r／min，则转差率为【】A．0．01B．0．03C．0．02D．0．04正确答案：C解析：根据空载时转差率公式：s＝1－，可计算出转差率为s＝1－≈0．02。
4．某交流感应电动机，实际转速为1350r／min，电源频率为50Hz，则其极数为【】A．1B．2C．3D．4正确答案：D解析：由n＝得p＝≈2 即该电动机为4极。
5．某步进电动机有48个齿，采用五相十拍方式运行，其步距角为【】A．0．75°B．1．5°C．6°D．3°正确答案：A6．属于变磁阻一类的电动机是【】A．永磁同步电动机B．步进电动机C．直流电动机D．交流感应电动机正确答案：B解析：步进电动机又称为脉冲电动机，它采用变磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。
7．某三相步进电动机，转子有40个齿，欲使其步距角为0．5°，应采用的通电方式为【】A．单拍制B．双拍制C．单双拍制D．细分电路正确答案：D解析：步进电动机的步距角θs由转子齿数zr、控制绕组的相数m和通电方式系数决定，即θs＝，可得c＝。
式中，c为通电方式系数，纯单拍或纯双拍时取为1，单、双拍交替时取2。
三相反应式步进电动机的三相六拍通电方式的步距角比纯单拍或纯双拍通电方式的小一倍。
谐波传动柔轮应力与位移二维简化分析
【 上接第１ ２ 】 ２页
此 同时 ，齿 顶 及 齿 面 方 向应 力 值 较 小 。 由于 有 柔 性 轴 承 模 型 在 长 轴 方 向为 单 个 滚 动 体 接 触 ，受力
不 均 匀 ，所 以 齿 根 最 大 应 力 值 稍 大 ，为 １ ３ ａ ２ Ｍｐ ； 无 柔 性 轴 承 模 型 凸轮 与 柔 轮 接 触 ，受 力 均 匀 ，齿 根 最大 应 力值 稍 小 ，为 １３ ａ 总体 而 言 ，两组 １Ｍｐ 。 模型 柔轮 齿根 应力 相差 不大 ，数值 近似 相等 。
摘 要 ：利用有限元软件Ａ Ａ Ｕ 分别建立 了有柔性轴承以及无柔性轴承的谐波传动平面简化 模型 ， ＢＱＳ 对 装配完成后柔轮应力及径向位移进行了分析。结果表明 ，无柔性轴承的谐波传动模型相 对于有 柔性轴承模型不仅柔轮应力及径向位移分布相同 ，数值近似相等 ，而且计算 效率较高 ， 在使用 有限元方法分析柔轮强度时完全可以代替有柔性轴承的谐波传动模型。上述 结果 对谐 波齿 轮传 动有限元建模有一定的指导作用 。 关键词 ： 谐波传动 ；ＡＢ Ｑ Ｓ；桑性轴承 ；应力 ；径向位移 ＡＵ
０ 引言
谐波齿轮传动 是二十世 纪 ５ ０年 代 末 和 ６ ０年 代初 问世 的一种 崭 新传 动 Ⅲ。它 与一般 齿 轮传 动相 比 ，具 有传 动 比 大 、体 积 小 、重 量 轻 、精 度 高 及
噪 声 小 等 优 点 。近 几 十 年 来 ，谐 波 齿 轮 传 动 技 术
Ｅ ２０ ａ ＝ １Ｇｐ ，泊松 比 ０３ ． 。
中图分类号 ：Ｔ １ ２４ Ｈ ．３ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ － １ ４ ２ １ ） （ －０ １ ０ ９ ０ （ ０ ２ １ 上） １ － ３ ０ ３ ０ ２
谐波减速器的传动精度分析
谐波减速器的传动精度分析刘二乐;陈纯;王方成【摘要】以某舵机齿啮式谐波齿轮减速器为研究对象,分析了影响其传动精度的误差源,在忽略伞齿轮副的高频误差和齿啮式输出误差的前提下,对谐波齿轮副的传动误差进行了理论计算,用谐波传动精度动态检测仪测量了整个减速器的传动链误差.结果表明计算值与测得值基本吻合,两者误差在10％以内,说明假设前提条件成立,为设计从理论上提高谐波减速器的传动精度提供本参考,具有实际应用价值.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P3-5)【关键词】谐波传动;传动精度;传动误差;回程误差【作者】刘二乐;陈纯;王方成【作者单位】陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723000;陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723000;陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723000【正文语种】中文【中图分类】TH132.430 引言谐波齿轮传动（简称谐波传动）是在薄壳弹性变形的基础上发展起来的一种新型的机械传动方式。
相对于其他传动结构形式谐波齿轮传动具有结构简单、重量轻、体积小、传动比范围大、承载能力高等优点。
目前被广泛应用在航空航天、仪器仪表、机器人、雷达等需要精密定位的领域［1-2］。
谐波传动的传动精度由传动误差和回程误差来衡量［3］。
目前，许多学者在对谐波传动研究中对谐波传动的误差源以及对谐波减速器的传动精度做了许多分析研究［4-6］，如运用虚拟仪器技术与LabVIEW软件结合对传动精度进行分析，还有利用概率法来计算齿轮传动误差的分析方法等。
还有学者根据谐波齿轮传动装置精度分析的数学模型，找出了影响系统传动精度的规律［7］。
本文对某舵机齿啮式谐波齿轮减速器为研究对象，对其传动误差产生的原因进行了分析，计算出谐波传动误差的理论值，并与实验值进行了比较，两者结果基本一致。
结果表明在带有伞齿轮副谐波减速器传动中，谐波传动产生的误差远远大于伞齿轮传动以及齿啮式输出产生的误差。
谐波齿轮传动原理和技术
63V OCATIONAL TECHNOLOGY z yj 技术课堂谐波齿轮传动原理和技术黑龙江王中孚吴广林李洪斌张敏于兴胜职业技术一、谐波齿轮传动的原理谐波齿轮传动由三个基本构件组成:波发生器H 、作为挠性构件的柔轮1和刚轮2。
在未装配之前,柔轮的原始剖面呈圆形;刚轮是一个刚性的内齿轮,柔轮的齿数Z1比刚轮齿数Z2少1至几个齿;波发生器H 由一个椭圆盘,也可由转臂和几个圆盘构成等多种形式,通常有标准椭圆、双偏心圆、余弦闭合曲线、里隆勒曲线(Resal)、偏心盘作用下的和滚轮发生器作用下的闭合曲线等。
波发生器的最大直径比柔轮内径略大。
把波发生器装入柔轮时,迫使柔轮产生变形,在其长轴两端的齿轮恰好与刚轮齿完全啮合,短轴处的齿侧完全脱开。
而处于波发生器长轴和短轴之间沿周长不同区域内的齿,视柔轮回转方向的不同,则处于某些啮合或某些啮合的不同过渡状态,当波发生器回转时,柔轮的长轴和短轴的位置不断改变,这样由波发生器控制的柔轮变形部位随转角φ的不同而改变,从而传递了啮合运动。
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,双波是最常用的。
一般情况下,有一个输入运动时,能获得一个确定的输出运动。
在三个构件中,必须有一个固定的,即所谓的行星型机构,三个构件中其余两个一个若为主动,另一个即为从动。
其相互关系根据需要可以互换,有时为了满足某种使用要求,亦可做成三个构件均不固定的差动型的机构,以用于将两个输入运动合成一个确定的输出运动,或将一个输入运动分解为两个不确定的输出运动。
同时,当刚轮固定,波发生器主动,而柔轮从动时,由相对运动原理不难证明,柔轮中线上任一点的轨迹近似呈内摆线,且柔轮转向与波发生器的转向相反;而当柔轮固定,刚轮从动时,波发生器的转向与刚轮的转向相同。
《谐波齿轮传动》课件
切削加工
齿轮和轴类零件需通过切削加 工，确保各部分尺寸和形状精 度。
装配调试
所有零件装配完成后，需进行 严格的调试和测试，确保传动 性能达到设计要求。
质量检测
对成品进行质量检测，确保各 项性能指标符合标准。
04
谐波齿轮传动的性能分析
性能评价指标
传动效率
衡量谐波齿轮传动系统在传递功率时 的效率，通常以百分比表示。
振动与噪声测量
通过测量和分析传动过程中的振动和噪声， 评估其工作平稳性和可靠性。
温升与热性能测试
检测谐波齿轮在长时间工作过程中的温升和 热稳定性。
动态特性分析
利用动态测试技术分析谐波齿轮的动态响应 和稳定性。
性能优化与改进
材料选择与处理
选用高强度、耐磨、耐腐蚀的材料，并进行 适当的热处理以提高其机械性能。
智能化控制
多学科交叉
随着人工智能和物联网技术 的发展，未来谐波齿轮传动 将更加智能化，能够实现自
适应控制和远程监控。
未来谐波齿轮传动的研究将 涉及更多学科领域，如机械 工程、控制工程、材料科学
等。
绿色环保
拓展应用领域
未来谐波齿轮传动将更加注 重环保和节能，采用更加高 效、低能耗的设计和制造工
艺。
随着技术的不断进步和应用 需求的增加，谐波齿轮传动 将在更多领域得到应用和推
谐波齿轮传动的特点与优势
结构紧凑
由于采用弹性元件传递动力，谐 波齿轮传动装置体积小、重量轻 。
传动比大
通过调整波发生器和柔轮的尺寸 ，可以实现较大的传动比。
谐波齿轮传动的特点与优势
承载能力强
谐波齿轮传动具有较高的承载能力和较长的使用寿命。
无摩擦传动
谐波减速器传动误差的研究
谐波减速器传动误差的研究沙晓晨;范元勋【摘要】由于谐波传动本身的复杂性，很难给出完全符合实际的传动误差计算公式，而传统的谐波减速器的传动误差估算公式往往要比实验测得的数据小很多。
因此，针对谐波传动误差计算式的改进很有必要。
从制造安装误差、理论瞬时传动比不稳定、侧隙等因素出发，推导建立谐波齿轮减速器的传动误差计算公式。
结合具体实例计算得到谐波齿轮减速器的传动误差理论值，并通过实验验证了计算公式的正确性。
%Because of the complexity of the harmonic drive, it is very difficult to propose a formula of transmission error which is fitted for reality completely. The result calculated by the traditional formula of transmission error is often smal er than the results of experi-ments. lt is necessary to improve the formula. This paper proposes a new formula based on the analysis of three different aspects. The transmission accuracy of this reducer depends on the instantaneous transmission ratio, the manufacturing and instal ation error and the backlash. Through comparing the theoretical calculation value of the new formula with the experimental data, this calculation formula is proved to be correct.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P50-54)【关键词】谐波传动;减速器;传动误差;传动误差测试【作者】沙晓晨;范元勋【作者单位】南京理工大学，江苏南京210094;南京理工大学，江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TH116+.2随着我国航空航天事业的发展，对传动机构的要求也越来越严苛：体积小、质量轻、传动比大、承载能力高、传动精度高等要求。
谐波传动减速器技术指标
谐波传动减速器技术指标说明：这里只介绍了XB1系列，其他机型可参考，详细说明请咨询我公司。
１．传动效率谐波传动减速器的输出功率与输入功率之比，或有用功与总功之比。
因输入转速、速比及使用情况(包括负载，润滑)不同，效率也不同。
通常情况下，XB1系列约为75%-90%，XB3系列、XBF系列约为50%-60%，XB2约为30%。
２．空回（运动损失）在空载情况下，改变输入轴转向时，输出轴转角的滞后量。
允许值：XB1系列为6分、3分、1分；XB3、XBF系列为6分、3分；XB2系列为6分。
３．传动误差当输入轴单向旋转时，输出轴的实际转角与理论转角之差。
允许值：XB1系列为6分、3分、1分；XB3、XBF系列为6分、3分；XB2系列为6分。
4．空载静态起动力矩、输入轴上组件的飞轮矩（GD2）和转动惯量（I）机型空载静态启动力矩飞轮矩GD2(kgf·m2)转动惯量I(kg·m2)5．平均寿命谐波传动减速器的寿命主要取决于波发生器轴承的寿命.在额定负载下,输入轴转速为1500转/分钟时，柔性轴承寿命不低于5000小时，平均工作寿命大于10000小时。
6．超载能力允许在启动、停止瞬间超载一倍，工作时允许瞬间超载不大于1.5倍。
7．扭转刚度输入轴固定，在输出轴上负载扭矩与相应扭转角之增量比值。
注：KA-含空回及在约20%额定扭矩时，输出轴弹性变形的扭转刚度系数KB-在此以后，当输出轴上的扭矩加到额定扭矩时，产生弹性变形的扭转刚度系数。
单位：kgf·cm/rad注：上表指减速器整机测试数据，三大件的扭转刚度比整机约高一倍以上。
谐波传动减速器工艺装配1、安装前全部零件清洗干净。
2、安装时先将波发生器装入柔轮，然后边转动波发生器，边将带有波发生器的柔轮，装入刚轮。
3、拆卸的程序与安装时相反。
但拆卸时，必须保证刚轮轮啮无偏斜地与柔轮啮脱开，它们的变形或啮面擦伤。
4、柔轮装入刚轮中时，检查轮啮啮合是否对称，短轴上间隙应相等，即A1=A2,如下图5、安装前，组件内所有零件表面都应涂敷00#半流体润滑脂或润滑油。
谐波齿轮传动技术与应用
❖ 我国谐波齿轮传动装置尺寸大，承载 能力反而小
❖ 相同外径的产品，国外谐波齿轮传动 装置的体积仅是我国产品的30％左右 ，而承载能力（转矩）却是我国产品 的1.39～2倍
ZRIME
四、国内外产品现状
4. 国内外柔轮比较
a 我国生产的杯形柔轮
b 美国HD Systems公司生产 的短筒柔轮
国内外柔轮比较示意图
ZRIME
三、谐波齿轮传动的应用
在机器人中的应用
谐波齿轮传动在机器 人领域的应用最多， 在该领域的应用数量
超过总量的60％
日本东京大学设计的服务机器人
ZRIME
三、谐波齿轮传动的应用
在其他机器人中的应用
ZRIME
三、谐波齿轮传动的应用
在 空间技术领域的应用
神州号飞船
美国设计的火星探测装置
ZRIME
传动效率、承载能力提高，结构尺寸缩小
ZRIME
五、重点研究方向和内容
5. 制造工艺研究
❖谐波齿轮传动装置中，波发生器和具有几百个轮齿 的柔轮加工最为复杂
❖ 国际上开发了柔轮滚轧加工技术，刚轮内齿滚压 加工工艺及净成形加工方法等
❖ 用“转化啮合再现法” 来加工柔轮轮齿，是使柔轮 处在与刚轮空载啮合时相同的变形条件下进行范成加 工，消除了啮合干涉，缩短了跑合时间
4. 结构参数及优化设计
结构参数设计方法：
➢常规方法
➢ 在给定传动比、输出扭矩后，为了得到各轮齿数、 模数、齿宽等一系列参数，往往采用类比法或事先选定其 中的几个参数，给出各种误差值后，再求出其它参数。采 用这种方法，难以得到最优方案
➢优化设计方法
➢ 是针对啮合参数和结构参数进行综合性的优化设
计，避免了单一参数优化设计中存在的某些缺陷，可使
机电一体化自学考试历年试卷(计算题)
机电一体化自学考试历年试卷(计算题)1.已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z 1=200, 刚轮齿数Z 2=202，波发生器的转速n H =600r/min 。
如图试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速n 1;(2)柔轮固定时刚轮的转速n 2。
2.三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。
(1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电，输入脉冲频率为多少?(2)要求电动机转速为100r/min ，单拍制通电，输入脉冲频率为多少?3.三相交流感应电动机，电源频率50Hz ，空载转速为1450r/min 。
(1)该电动机为几极，空载转差率是多少?(2)堵转时定子、转子绕组电势频率各为多少?(3)空载时，定子、转子绕组电势频率各为多少?4.考虑x-y 平面上的直线运动路径，源点坐标(5，-2)，终点坐标为(1，-1)。
设两轴最大加速度限制：αxmax =αymax =±2。
试设计三次多项式样条函数点位控制指令。
5.已知：某机床x 向进给系统减速器的总速比要求为623，取两级减速，试设计确定各齿轮的齿数，并画出传动示意图。
6.五相变磁阻式步进电动机，转子72个齿。
试计算：①单拍制步距角；②双拍制步距角；③单双拍制步距角。
7.三相交流感应电动机，电源频率50Hz ，空载转速为980r/min 。
①该电动机为几极，空载转差率是多少?②若最大转矩(T max )时对应的转差率为0.1，则该电动机稳定运行的转速范围是多少? ③最大转矩时，转子绕组电势频率为多少?8.步进电动机用于xy 定位工作台。
电动机分辨率为400步/r ，额定力矩T=0.2g ·cm ，传动丝杠螺距为4r/cm ，x 轴惯量Jx=0.01g ·cm ·s2，y 轴惯量Jy=0.006g ·cm ·s2。
试求工作台从点(1，1)到(8，5)的同步xy 运动控制算法。
(x ，y 坐标值单位为cm)，并设时钟频率为f=1000Hz 。
双刚轮谐波减速器传动中扭转刚度及动力学问题
在建立数学模型和仿真模型的过程中，忽略了一 些次要因素和边界条件，导致模型精度有所降低 。
此外，还可以开展更多的实验和实际应用研究， 验证模型的正确性和有效性，为双刚轮谐波减速 器的优化设计和应用提供更加可靠的理论支持和 实践指导。
模型验证与优化
实验验证
通过实验测试谐波减速器的动 态性能，验证动力学模型的准
确性和有效性。
模型优化
根据实验结果和理论分析，对动力 学模型进行优化和完善，提高模型 的预测能力和指导价值。
设计建议
基于模型分析和实验结果，提出针 对双刚轮谐波减速器的设计建议和 优化方案，为实际应用提供参考。
CHAPTER 04
双刚轮谐波减速器传 动中扭转刚度及动力 学问题
汇报人： 日期:
目录
• 引言 • 双刚轮谐波减速器传动原理 • 双刚轮谐波减速器动力学建模 • 双刚轮谐波减速器扭转刚度对动
力学性能的影响
目录
• 双刚轮谐波减速器动力学问题优 化策略
• 双刚轮谐波减速器应用案例展示 • 结论与展望
CHAPTER 01
VS
详细描述
过大的扭转刚度可能导致系统产生谐振， 使系统的稳定性降低。而适当的扭转刚度 可以有效地提高系统的稳定性，减小系统 响应的超调量。
扭转刚度对系统传递误差的影响
总结词
双刚轮谐波减速器的扭转刚度对系统传递误 差有明显影响。
详细描述
随着扭转刚度的增加，系统的传递误差减小 ，这将使系统的输出更精确地跟随输入，提 高系统的控制精度。但同时也需要注意过大 的扭转刚度可能对系统稳定性产生不利影响 。
02
遗传算法
第2章 谐波齿轮传动.
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 。
2．特点：
• 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上。 • 4 ）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。
• 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。
五．谐波传动主要零件常用材料：
• 柔轮（应具有较高的疲劳强度）：
– 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。
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。
i
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ZG ZG Z R
3．波发生器固定—刚轮输出：
谐波齿轮传动及谐波减速器
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。
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谐波齿轮传动及谐波减速器
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一、谐波齿轮传动的基本构成及特点
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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 。
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谐波齿轮传动构成图例：
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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。
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。
iHGR
ZR ZG ZR
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2．柔轮固定—刚轮输出：
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，可用于中小 型减速器， i=75~500。
iHRG
ZG ZG ZR
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3．波发生器固定—刚轮输出：
谐波减速器
谐波传动原理谐波传动Harmonic Drive是由美国发明家C. Walt Musser马瑟于上世纪50年代中期发明创造的。
一、谐波传动装置的构成谐波传动装置主要由三个基本零部件构成，即波发生器、柔轮和刚轮：波发生器：由柔性轴承与椭圆形凸轮组成。
波发生器通常安装在减速器输入端，柔性轴承内圈固定在凸轮上，外圈通过滚珠实现弹性变形成椭圆形。
柔轮：带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件，通常安装在减速器输出端。
刚轮：带有内齿圈的刚性圆环状零件，一般比柔轮多两个轮齿，通常固定在减速器机体上。
二、谐波减速原理谐波做为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。
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。
三、谐波传动特点1．精度高：多齿在两个180度对称位置同时啮合，因此齿轮齿距误差和累积齿距误差对旋转精度的影响较为平均，可得到极高的位置精度和旋转精度。
2．传动比大：单级谐波齿轮传动的传动比可达i=30～500，且结构简单，三个在同轴上的基本零部件就可实现高减速比。
3．承载能力高：谐波传动中，齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较其他传动形式高。
4. 体积小、重量轻：相比普通的齿轮装置，体积和重量可以大幅降低，实现小型化、轻量化。
5．传动效率高、寿命长。
6．传动平稳、无冲击，噪音小编号规格1 品种规格我公司的谐波减速器按照柔轮的形状可分为杯形与中空形两大类，每类又根据柔轮的长度又分为标准和短筒两种型号。
同一种机型包括若干传动比。
2 编号规则产品编号由我司英文缩写、产品形式代号、规格代号、减速比、结构代号及输入端与波发生器凸轮连接形式六部分组成，各部分之间用“－”连接。
机电一体化自学考试历年试卷(计算题)
机电一体化自学考试历年试卷(计算题)1.已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z 1=200, 刚轮齿数Z 2=202，波发生器的转速n H =600r/min 。
如图试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速n 1;(2)柔轮固定时刚轮的转速n 2。
2.三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。
(1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电，输入脉冲频率为多少?(2)要求电动机转速为100r/min ，单拍制通电，输入脉冲频率为多少?3.三相交流感应电动机，电源频率50Hz ，空载转速为1450r/min 。
(1)该电动机为几极，空载转差率是多少?(2)堵转时定子、转子绕组电势频率各为多少?(3)空载时，定子、转子绕组电势频率各为多少?4.考虑x-y 平面上的直线运动路径，源点坐标(5，-2)，终点坐标为(1，-1)。
设两轴最大加速度限制：αxmax =αymax =±2。
试设计三次多项式样条函数点位控制指令。
5.已知：某机床x 向进给系统减速器的总速比要求为623，取两级减速，试设计确定各齿轮的齿数，并画出传动示意图。
6.五相变磁阻式步进电动机，转子72个齿。
试计算：①单拍制步距角；②双拍制步距角；③单双拍制步距角。
7.三相交流感应电动机，电源频率50Hz ，空载转速为980r/min 。
①该电动机为几极，空载转差率是多少?②若最大转矩(T max )时对应的转差率为0.1，则该电动机稳定运行的转速范围是多少? ③最大转矩时，转子绕组电势频率为多少?8.步进电动机用于xy 定位工作台。
电动机分辨率为400步/r ，额定力矩T=0.2g ·cm ，传动丝杠螺距为4r/cm ，x 轴惯量Jx=0.01g ·cm ·s2，y 轴惯量Jy=0.006g ·cm ·s2。
试求工作台从点(1，1)到(8，5)的同步xy 运动控制算法。
(x ，y 坐标值单位为cm)，并设时钟频率为f=1000Hz 。
机电一体化系统设计自考题模拟1_真题-无答案
机电一体化系统设计自考题模拟1(总分100,考试时间90分钟)第Ⅰ部分选择题一、单项选择题(在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。
)1. 数学模型中的所有系数都为常量(与时间无关)的系统称为______A. 确定性系统B. 随机系统C. 时变系统D. 定常系统2. 线性定常确定性动态系统的数学模型一般为______A. 代数方程组B. 微分方程组C. 常系数线性微分方程组D. 以上答案都不正确3. 机电一体化系统结构中，______的功能是采集有关系统状态和行为的信息。
A. 测量模块B. 驱动模块C. 微处理机模块D. 接口模块4. 按照预先规定的次序完成一系列操作的系统是______A. 顺序控制系统B. 计算机集成制造系统C. 柔性制造系统D. 伺服系统5. ______是一种可编程机械手，用来通过一系列动作，搬运物料、零件、工具，或者其他装置，以实现给定的任务。
A. 顺序控制系统B. 工业机器人C. 柔性制造系统D. 伺服系统6. 机械传动装置在机电一体化系统中是必不可少的，因为在电动机与负载之间经常需要______A. 匹配转矩和转速B. 增加传动功率C. 缩小传动功率D. 维持转速恒定7. 在齿轮传动中，若总速比一定，则齿轮传动随着传动级数的增加______A. 总转动惯量减小，传动效率降低B. 总转动惯量增大，传动效率增加C. 总转动惯量增大，传动效率降低D. 总转动惯量减小，传动效率增加8. 在滚动导轨中，计算出的每个滚动体所承受的许用载荷[P]与最大载荷Pmax的关系为______A. ＜PmaxB. ≥PmaxC. =PmaxD. ≤Pmax9. 某光栅的条纹密度是50条/毫米，光栅条纹间的夹角θ=0.001弧度，则莫尔条纹的宽度是______A. 10mmB. 20mmC. 100mmD. 50mm10. 若要使长光栅能测出比栅距还小的位移量，则应利用______A. 莫尔条纹的作用B. 细分技术C. 数显表D. 计算机数字处理第Ⅱ部分非选择题二、简答题(每小题4分，共36分)1. 什么是工业机器人?2. 传统的工程设计方法与机电一体化的工程设计方法之间有什么不同?3. 什么是系统的数学模型?4. 试说明机电一体化产品从设计到市场成熟经历的阶段。
双波谐波传动
设计：潘存云教授
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