1 諧波減速機(jī)

1.1 諧波減速機(jī)的傳動(dòng)原理

諧 波 傳 動(dòng)（Harmonic Drive） 由 美 國(guó) 發(fā) 明 家 C.WaltMusser 馬瑟于上世紀(jì) 50 年代中期發(fā)明創(chuàng)造，具有其他傳動(dòng)所不具備的特點(diǎn)。諧波傳動(dòng)應(yīng)用金屬?gòu)椥粤W(xué)的獨(dú)創(chuàng)動(dòng)作原理和 3 個(gè)基本部件（波發(fā)生器、柔輪、剛輪）構(gòu)成精密控制用減速機(jī)。

諧波傳動(dòng)做為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動(dòng)，剛輪固定、柔輪輸出的形式。

當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，其長(zhǎng)軸處柔輪輪齒插入剛輪的齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)。從嚙合到脫開的過(guò)程則處于嚙出或者嚙入狀態(tài)。

當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪不斷發(fā)生變形，使兩輪輪齒在進(jìn)行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過(guò)程中不斷改變各自的工作狀態(tài)，產(chǎn)生了所謂的錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)動(dòng)傳遞。

1.2 諧波減速機(jī)特點(diǎn)

1）精度高。

多齒在兩個(gè) 180°對(duì)稱位置同時(shí)嚙合，因此齒輪齒距誤差和累計(jì)齒距誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)精度的影響較為平均，可得到極高的位置精度和旋轉(zhuǎn)精度。

2）傳動(dòng)比大。

單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可達(dá) 30-500，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三個(gè)在同軸上的基本零部件就可實(shí)現(xiàn)高減速比。

3）承載能力強(qiáng)。

在諧波傳動(dòng)中，齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時(shí)嚙合齒數(shù)比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動(dòng)形式高。

4）體積小、重量輕。

相比普通的齒輪裝置，該齒輪結(jié)構(gòu)體積和重量可以大幅降低，實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。

5）傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)。

6）傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊、噪聲小。

1.3 諧波減速機(jī)

諧波跳出了傳統(tǒng)以 Willis 定理為基礎(chǔ)的漸開線齒輪設(shè)計(jì)，應(yīng)用全新的齒形設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)出非共軛的諧波嚙合齒形，可以在大幅提高諧波減速機(jī)使用壽命的前提下，提高其輸出效率和扭矩承受能力。

與國(guó)外同類產(chǎn)品齒形比較，全新的諧波嚙合齒形“P型齒”克服了以往諧波嚙合齒形的缺點(diǎn)，通過(guò)一系列創(chuàng)新性的改進(jìn)措施，能極大提高柔輪的使用壽命。

“P 型齒”優(yōu)點(diǎn)包括：

1）齒高較低，不需要很深的嚙合距離就可以獲得較大的嚙合量，可承受較大的扭矩；

2）齒寬較大，齒根弧度亦大，可減少發(fā)生斷裂失效的風(fēng)險(xiǎn)；

3）所需柔輪變形量較小，可使柔輪的壽命得到很大提高；

4）20%-30% 的齒參與嚙合，齒面比壓較小。

在性能參數(shù)上，諧波減速機(jī)的優(yōu)勢(shì)包括：

1）承載扭矩大幅提升，是國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的 2 倍以上，極限載荷優(yōu)于國(guó)外知名品牌；

2）體積小，重量輕，體積是國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的 1/2 以下；

3）高效率、低背隙、可實(shí)現(xiàn)零誤差精確傳動(dòng)；

4）超長(zhǎng)工作壽命，極限載荷壽命是國(guó)外知名品牌的4 倍以上；

5）可以獲得超穩(wěn)定的低頻輸出特性，對(duì)于有精密點(diǎn)位控制要求和穩(wěn)定性的焊接機(jī)器人具有重要意義。

2.1 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

1) 波發(fā)生器軸向定位嚴(yán)密。

2）諧波減速機(jī)應(yīng)注意避免干涉

① 避免柔輪在發(fā)生彈性變形時(shí)與相配零件干涉。

② 注意安裝螺釘長(zhǎng)度，防止因螺釘過(guò)長(zhǎng)干涉柔輪。

3）諧波減速機(jī)本體上的螺釘不能拆卸。

4）注意諧波減速機(jī)潤(rùn)滑與密封。

5）注意諧波減速機(jī)相配零件的形位公差。

① 與減速機(jī)連接固定的安裝平面形位公差為：平面度 0.01mm、垂直度 0.01mm，螺紋孔或者通孔位置度 0.1mm。

② 盡量減少需相配合零件的數(shù)量，防止尺寸鏈過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生的累計(jì)誤差。

6）確認(rèn)減速機(jī)齒面及柔性軸承部分始終保持充分潤(rùn)滑。不建議齒面始終朝上使用，會(huì)影響潤(rùn)滑效果。如果出現(xiàn)齒面始終朝上的情況，腔體內(nèi)的油位必須超過(guò)嚙合齒面，保證齒部和柔性軸承的有效潤(rùn)滑。

7）過(guò)渡法蘭止口公差配合。

2.2 加工工藝要求

諧波減速機(jī)對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的傾斜非常敏感，故加工時(shí)必須考慮合適的工藝方案，尤其要保證相應(yīng)的形位公差。

2.3 裝配工藝要求

2.3.1 裝配環(huán)境要求

諧波減速機(jī)必須在足夠清潔的環(huán)境下安裝，安裝過(guò)程中不能有任何異物進(jìn)入減速機(jī)內(nèi)部，以免使用過(guò)程中造成減速機(jī)的損壞。

2.3.2 裝配工具

包括相應(yīng)規(guī)格的扭矩扳手、定量加油器具、無(wú)塵紙、螺紋膠等。

2.3.3 裝配要點(diǎn)

在柔性軸承、柔輪內(nèi)壁上均勻涂抹諧波專業(yè)潤(rùn)滑脂，再進(jìn)行安裝。將 電 機(jī) 以 100r/min 的速度開動(dòng)，以十字交叉的方式鎖緊電機(jī)過(guò)渡法蘭，以 4-5 次均等遞增加力至螺釘對(duì)應(yīng)鎖緊。