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谐波齿轮传动简介 1.概述 五十年代
上传时间: 2019-11-06 浏览次数:

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  谐波齿轮传动简介 1.概述 五十年代,跟着空间科学、航天手艺的成长,航天飞翔器节制系统的机构和仪表设备对机械传动提出了新的要求,如:传动比大、体积小、分量轻、传动精度高、回差小等。对于上述要求,新呈现的谐波传动满脚了这种要求,它是正在薄壳弹性变形的根本上成长起来的一种传脱手艺。1959,1960,1955,1961 所谓谐波传动是一种靠两头柔性构件弹性变形来实现活动和动力传动的安拆的总称。正在谐波传动呈现后短短的几十年中,世界各工业比力发财的国度都集中了一批研究力量,努力于这类新型传动的研制,几乎对该类传动的整个范畴中的全数问题均进行了程度分歧的研究。当然,因为谐波传动本身所涉及问题的复杂性和普遍性,因此有不少问标题问题前尚未做最初。 图1 谐波齿轮传动系统 谐波齿轮传动系统有三个根基构件构成,如图2-1所示:刚轮1(Circular Spline),柔轮2(Flexspline)和波发生器3(Wave Generator)。谐波齿轮传动的道理就是正在柔性齿轮构件中,通过波发生器的感化,发生一个挪动变形波,并取刚轮齿相啮合,从而达到传动目标。 插图2 特点: 长处: (1)布局简单,体积小,分量轻 3, 50%, 1/3 (2)传动比范畴大 50~300, 3000~60000 (3)同时啮合的齿数多 30%,恰是因为同时啮合齿数多这一奇特的长处,使谐波传动的精度高,齿的承载能力大,进而实现大速比、小体积。 (4)承载能力大 (5)活动精度高 (6)活动平稳,无冲击,噪声小 (7)齿侧间隙能够调整 (8)齿面磨损小而平均,传动效率高 (9)同轴性好 (10)可实现向密闭空间传送活动及动力 错误谬误: (1)柔轮周期性变形,易于委靡损坏 (2)柔轮和波发生器的制制难度较大 (3)传动比的下限值高,齿数不克不及太少 (4)起动力矩大,且速比越小越严沉; (5)谐波齿轮传动没有两头轴,因此不克不及获得两头速度 (6)若是布局参数选择不妥或布局机会不良,发烧过大,降低传动承载能力 目前,学者柔轮筒体的委靡是谐波传动最为次要的失效形式。 使用: 因为谐波传动具有其他传动无法对比的诸多奇特长处,近几十年来,它已被敏捷推广到能源、通信、机床、仪器仪表、机械人、汽车、制船、纺织、冶金、常规兵器、细密光学设备、印刷机构以及医疗器械等范畴,并获得了普遍的使用。国表里的使用实践表白,无论是做为高活络度随动系统的细密谐波传动,仍是做为传送大转矩的动力谐波传动,都表示出了优良的机能;做为空间传动安拆和用于高温、高压管以及正在有原子辐射或其它无害介质前提下工做的机构,更是显示出一些其他传动安拆难以对比的优越性。 2.参数选择 齿形几何参数 传动啮合参数 布局尺寸 表1 谐波齿轮齿形几何参数计较公式 名称 代号 计较公式 备注 波数 n 双波时,n=2 波高 d 模数 m 齿距 p 柔轮齿数 刚轮固定: 柔轮固定: 刚轮齿数 刚轮固定: 柔轮固定: 齿顶高 齿根高 顶隙 分度圆齿厚 刚轮分度圆曲径 刚轮齿顶圆曲径 刚轮齿压力角 双波时, 柔轮分度圆曲径 柔轮齿顶圆曲径 柔轮齿压力角 双波时, 刚轮齿根圆曲径 柔轮齿根圆曲径 表2 谐波齿轮传动的啮合参数选择及几何计较 名称 代号 计较公式 备注 齿顶高系数 顶隙系数 柔轮变位 系数 对于柔性轴承已按尺度选定的, --柔性轴承的外径; --壁厚; 对于动力传动和传送活动的传动,可按照《谐波齿轮传动的理论和设想》(沈允文.1985)图4-9选择 刚轮变位 系数 大致可取; 对于齿啮式输出连接的刚轮,大致取: ; 按照具体环境可做恰当调整 柔轮齿根圆曲径 为了防止齿顶变尖和啮入瞬时产人丁顶,因此采用缩短齿顶高的法子 柔轮齿顶圆曲径 径向变形 系数 一般可取: 最大啮入 深度 (又称齿廓工做段高) 从提高传动承载能力的角度出发,必需 对于的传动, 遭到齿顶变尖的,同时遭到用插齿刀可否加工出所需刚轮齿根圆曲径的前提 刚轮齿顶圆曲径 刚轮的齿顶圆和齿根圆曲径是按照正在齿轮啮入深度处有需要的径向间隙以及消弭过度曲线的前提下确定的 刚轮齿根圆曲径 基准齿形角 其时,取相对应的柔轮之节圆压力角应为 采用压力角时,柔轮中应力有所减小 柔轮基圆 曲径 柔轮分度圆曲径 柔轮分度圆齿厚 刚轮基圆 曲径 刚轮分度圆曲径 刚轮分度圆齿厚 丈量用圆柱曲径 柔轮分度圆齿厚改变系数 刚轮分度圆齿厚改变系数 丈量柔轮时量柱核心所正在远上的渐开线压力角 丈量刚轮时量柱核心所正在远上的渐开线压力角 丈量柔轮时用的量柱丈量距 丈量刚轮时用的量柱丈量距 表3 圆柱形柔轮布局尺寸 名称 代号 参数计较 备注 柔轮长度 一般, ; 对于齿式连接布局的柔轮,可取 ; 对于短筒柱形柔轮, 对于全体式柔轮,取偏大值; 轻载时d值可恰当减小,沉载时可恰当增大; 塑性柔轮壁厚为钢制柔轮的2~3倍 柔轮壁厚 或者: 柔轮滑腻筒体部门的壁厚 或者 齿圈宽度 此中, --齿宽系数, 对于动力传动, 对于传送活动的传动, 连接齿圈的宽度 3.束缚前提 为谐波传动能一般工做,设想中必需满脚如下列束缚前提为 (1)不产人丁廓堆叠 要使两轮正在啮合过程中不产人丁廓堆叠,就要使正在肆意啮合两齿廓的工做段不订交。当啮合处于第一象限时(如图4)不发生的前提明显为 图4 齿廓间隙图 图5 不发生过渡曲线)不发生过渡曲线 为了防止正在啮合过程中发生过渡曲线,所拔取的啮合参数必需:正在轮齿最大啮入深度的上的柔轮和刚轮的齿顶均不进入配对齿轮轮齿的过渡曲线),于是,谐波齿轮传动不发生过度曲线的前提为 即 同一写做 式中 ——别离为柔轮和刚轮的齿顶圆半径 ——柔轮齿根圆曲径 ——柔轮齿顶圆曲径 ——刚轮齿顶圆曲径 ——刚轮齿根圆曲径 ——柔轮齿渐开线起始点和刚轮渐开线终止点处的半径,可按如下的公式计较 式中 ——机床啮合核心距(或切齿核心距),按下式计较 ——机床啮合角(或切齿啮合角),其计较通式为 ——刚轮齿厚改变系数 ——刀具分度圆齿厚改变系数 ——刀具顶圆半径 ——刀具基圆半径 ——刀具齿数 ——刀具是变位系数 (3)最大啮入深度不该小于某一值 为提高传动的承载能力,并恰当扩大啮合区间,因此必需限制不克不及小于某一值。一般环境下,可取此值等于模数m。因为最大啮入深度正在柔轮的变形长轴处达到,为最大啮入深度不小于m,则下面的不等式必需成立 所以 (5)最大啮入深度不该跨越其答应的极限值 啮入深度的最大值应受刀具所能加工的最大齿高的前提,此前提可暗示为 即 (6)齿顶和齿根之间有必然的径向间隙 为了满脚传动径向间隙的要求,必需对柔轮齿顶和刚轮齿根间的径向间隙进行验算 即 (7)正在短轴标的目的柔轮齿能成功退出啮合 若是正在设想时啮合参数选择不妥,很可能导致柔轮齿正在变形短轴标的目的不克不及退出啮合。因而,为满脚前提,必需 即 (8)柔轮刚轮齿顶不变尖 齿顶不变尖,即满脚 即 式中 ——别离暗示柔轮和刚轮的齿顶厚,可按凡是渐开线齿轮的齿厚公式计较 ; ——别离为柔轮和刚轮变位后的分度圆齿厚 ; ——别离为柔轮和刚轮的齿顶压力角 ; (9)取值要合理 按照国表里的利用环境,墨月城一般可取,即 4.强度校核 由弯矩惹起的沿母线标的目的的正应力为 由弯矩惹起的周向正应力为 由扭矩惹起的沿标的目的的剪应力为 由力矩惹起的剪应力亦应批改为 正应力和剪应力的应力幅和平均应力,则有 因而,平安系数 此中 ——柔轮材料的弹性模量 ——柔轮材料的泊松比 ——正应力系数,查表 ——剪应力系数,查表 ——柔轮外形畸变惹起的应力增加系数,查表 ——动载系数,一般取1.1~1.4 ——剪应力分布不服均系数,一般取1.5~1.8 ,——别离为仅有正应力和仅有剪应力感化时的平安系数 ,——别离为材料正在对称轮回下的弯曲和剪切委靡极限 ——考虑影响的系数,其时, 5.柔轮筒体的不变性校核 为了防止柔轮筒体受过大扭矩而发生失稳现象,还要对柔轮进行不变性的校核。这时柔轮剖面上扭转剪应力的临界值可按下式确定 则有柔轮筒体不失稳前提为 且1.5~2

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