一、諧波減速機的定義

 

諧波減速機，又稱為柔性齒輪減速機或波發(fā)生器減速機，是一種利用柔性齒輪和剛性齒輪嚙合傳遞動力和運動的新型傳動裝置。其核心部件包括波發(fā)生器、柔性齒輪和剛性齒輪。波發(fā)生器通常呈橢圓形或雙曲線形，其形狀的變化會導(dǎo)致柔性齒輪產(chǎn)生周期性的彈性變形，進而與剛性齒輪產(chǎn)生嚙合和脫開的過程，從而傳遞動力。諧波減速機實際上是利用行星齒輪傳動原理發(fā)展起來的一種新型減速器，因此在大的分類上，諧波減速機可歸類為行星減速機。

 

 

二、諧波減速機的工作原理

 

諧波減速機的工作原理基于彈性力學和齒輪嚙合理論。

 

當波發(fā)生器在柔性齒輪內(nèi)部旋轉(zhuǎn)時，其形狀的變化會導(dǎo)致柔性齒輪產(chǎn)生周期性的變形。當波發(fā)生器的長軸與柔性齒輪的某一齒對齊時，這一齒會被推向徑向的最大位置，與剛性齒輪形成緊密嚙合；而當波發(fā)生器的短軸與柔性齒輪的齒對齊時，這一齒則會徑向收縮，與剛性齒輪脫開嚙合。這種周期性的嚙合和脫開過程，使得柔性齒輪和剛性齒輪之間產(chǎn)生減速效果。

 

波發(fā)生器

 

波發(fā)生器，很多人也習慣稱之為諧波減速機軸承，其兩端裝有滾動軸承構(gòu)成滾輪，與柔輪的內(nèi)壁相互壓緊。波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。

當波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……，周而復(fù)始地進行，從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。

 

 

柔性輪：柔輪為可產(chǎn)生較大彈性形變的薄壁齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的長軸。工作時，固定剛輪，由電機帶動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動，柔輪作為從動輪，輸出轉(zhuǎn)動，帶動負載運動。因柔性輪需要有高彈性，所以柔性齒輪的核心材料為聚氨酯，其具有優(yōu)良的彈性、耐磨性、耐候性和耐化學性能。柔性齒輪的制造工藝主要包括注塑、模壓、擠出等方法，其制造成本較低，形狀多樣化。在精密制造行業(yè)和對承載力、耐磨性要求特殊的航空航天醫(yī)學等領(lǐng)域，多半采用液態(tài)金屬材質(zhì)（非晶合金的俗稱）。

 

 

剛輪：它是一個剛性的內(nèi)齒輪，一般采用鋼性材質(zhì)，所以也稱為鋼輪。是配合柔性輪傳遞扭矩的內(nèi)齒輪。

 

 

三、諧波減速機功能特點和優(yōu)勢

1. 高減速比：

 

諧波減速機具有較高的減速比，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的傳動比范圍，滿足不同場合的減速需求。

 

2. 結(jié)構(gòu)緊湊：

 

由于其獨特的傳動方式，諧波減速機在傳遞相同動力的情況下，體積和重量遠小于傳統(tǒng)減速機，有利于節(jié)省安裝空間。

 

3. 傳動平穩(wěn)：

 

由于嚙合過程中柔性齒輪的彈性變形，使得傳動過程平穩(wěn)，沖擊和振動較小。

 

4. 高精度：

 

諧波減速機具有較高的傳動精度，能夠滿足精密傳動的要求。

 

5. 壽命長：

 

采用高強度材料和精密加工技術(shù)，使得諧波減速機具有較長的使用壽命。

 

 

四、諧波減速機缺點

 

1. 承載能力有限：由于柔性齒輪的彈性變形，其承載能力相對有限，不適合傳遞過大的扭矩。

 

2. 對潤滑要求較高：為保證傳動的平穩(wěn)性和效率，諧波減速機對潤滑的要求較高，需要定期更換潤滑油。

 

3. 成本較高：由于制造精度和材料的要求較高，使得諧波減速機的成本相對較高。

 

 

五、諧波減速機應(yīng)用場景和范圍

 

諧波減速機因其獨特的傳動方式和優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于各種需要高精度、高減速比、結(jié)構(gòu)緊湊的傳動場合，如：

 

1. 機器人領(lǐng)域：諧波減速機是工業(yè)機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動的核心部件，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的高精度、快速、平穩(wěn)的運動。

 

 

2. 精密加工設(shè)備：如數(shù)控機床、磨床等，需要高精度、高穩(wěn)定性的傳動系統(tǒng)來保證加工質(zhì)量。

 

3. 航空航天：由于結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，諧波減速機在航空航天領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。

 

4. 醫(yī)療設(shè)備：如CT機、X光機等醫(yī)療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部分，需要高精度的傳動來保證成像質(zhì)量。

 

5. 其他領(lǐng)域：如測量儀器、包裝機械、印刷機械等，也常采用諧波減速機來實現(xiàn)精確的傳動和控制。