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諧波減速器

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諧波減速器的傳動原理是什麼?

2020-06-06

   諧波減速器的傳動原理是什麼?


   簡單來說,諧波齒輪傳動由三個基本構件及組成


     諧波發生器——是凸輪及薄壁軸承組成,隨著凸輪轉動,薄壁軸承的外環作橢圓形變形運動。

     剛輪——是剛性的內齒輪。

     柔輪——是薄殼形元件,具有彈性的外齒輪。

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  波發生器通常成橢圓形的凸輪,將凸輪裝入薄壁軸承內,再將它們裝入柔輪內。此時柔輪由原來的圓形而變成橢圓形,橢圓長軸兩端的柔輪與之配合的剛輪齒則處於完全齧合狀態,即柔輪的外齒與剛輪的內齒沿齒高齧合。這是齧合區,一般有30%左右的齒處在齧合狀態;橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處於完全脫開狀態,簡稱脫開;在波發生器長軸和短軸之間的柔輪齒,沿柔輪周長的不同區段內,有的逐漸退出剛輪齒間,處在半脫開狀態,稱之為齧出。

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    諧波減速器齒的齧合與脫開


  波發生器為主動元件時,凸輪在柔輪內轉動,就近使柔輪及薄壁軸承發生可控的彈性變形,這時柔輪的齒就在變形的過程中進入(齧合)或退出(齧離)剛輪的齒間,在波發生器的長軸處處於完全齧合,而短軸方向的齒就處在完全的脫開。

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  當電機帶動波發生器在柔輪內連續轉動時,其迫使柔輪產生連續的彈性變形,就使柔輪齒的齧入—齧合—齧出—脫開這 四種狀態循環往複不斷地改變各自原來的齧合狀態。這種現象稱之錯齒運動,正是這一錯齒運動,作為減速器就可將輸入的高速轉動變為輸出的低速轉動。

 

  對於雙波發生器的諧波齒輪傳動,當波發生器順時針轉動1/8周時,柔輪齒與剛輪齒就由原來的齧入狀態而成齧合狀態,而原來脫開狀態就成為齧入狀態。同樣道理,齧出變為脫開,齧合變為齧出,這樣柔輪相對剛輪轉動(角位移)了1/4齒;同理,波發生器再轉動1/8周時,重複上述過程,這時柔輪位移一個齒距。依此類推,波發生器相對剛輪轉動一周時,柔輪相對剛輪的位移為兩個齒距。

 

  柔輪齒和剛輪齒在節圓處齧合過程就如同兩個純滾動(無滑動)的圓環一樣,兩者在任何瞬間,在節圓上轉過的弧長必須相等。由於柔輪比剛輪在節圓周長上少了兩個齒距,所以柔輪在齧合過程中,就必須相對剛輪轉過兩個齒距的角位移,這個角位移正是減速器輸出軸的轉動,從而實現了減速的目的。

 

  波發生器的連續轉動,迫使柔輪上的一點不斷的改變位置,這時在柔輪的節圓的任一點,隨著波發生器角位移的過程,形成一個上下左右相對稱的和諧波,故稱之為:“諧波”。


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