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深圳市新天宇科技有限公司

工业机器人谐波减速器

注:工业机器人谐波减速器项目在研发、试制与测试阶段,预计2016年底小批量试产。


谐波齿轮减速器的基本构造

     如图3-1所示,谐波齿轮传动主要构件有三个,刚轮(Circular Spline)、柔轮(Flex spline)和波发生器(Wave generator)固定其中一件,其余两件,一为主动,另一为从动,其相互关系可以根据需要变换,一般均以波发生器为主动。


波发生器

   波发生器是一个安装于椭圆形轮毅上的薄壁球轴承,而椭圆形轮毅一般安装在谐波减速器的输入轴上作为减速器的扭矩发生器。


柔轮

柔轮在自然状态下是一个柔性的薄壁杯形圆柱筒,筒外壁上?#26032;?#40831;,节圆?#26412;?#30053;小于刚轮齿节圆?#26412;丁?#26580;轮贴装于波发生器上并发生变形,变形后的形?#20174;?#27874;发生器的外轮廓决定,一般为椭圆筒。


刚轮

    刚轮是一个有内齿的刚性环,内齿在波发生器的长轴?#36739;?#19982;柔轮的外齿啮合,?#39029;?#25968;比柔轮多2个。刚轮一般安装于壳体上,作为谐波减速器的固定元件。


谐波减速器的原理

当波发生器为主动时,凸轮在柔轮内转动,就近使柔轮及薄壁轴承发生变形(可控的弹性变形),这时柔轮的齿就在变形的过程中进入(啮合)或退出(啮离)刚轮的齿间,在波发生器的长轴处处于完全啮合,而短轴?#36739;?#30340;齿就处在完全的脱开。  

波发生器通常成椭圆形的凸轮,将凸轮装入薄壁轴承内,再将它们装入柔轮内。此时柔轮由原来的圆形而变成椭圆形,椭圆长轴两端的柔轮与之配合的刚轮齿则处于完全啮合状态,即柔轮的外齿与刚轮的内齿沿齿高啮合。这是啮合区,一般有30%左?#19994;?#40831;处在啮合状态;椭圆短轴两端的柔轮齿与刚轮齿处于完全脱开状态,简称脱开;在波发生器长轴和短轴之间的柔轮齿,沿柔轮周长的不同区段内,有的逐渐退出刚轮齿间,处在半脱开状态,称之为啮出。  

波发生器在柔轮内转动时,迫使柔轮产生连续的弹性变形,此时波发生器的连续转动,就使柔轮齿的啮入—啮合—啮出—脱开这四种状态循环往复?#27426;系?#25913;变各自原来的啮合状态。这种现象称之错齿运动,正是这一错齿运动,作为减速器就可将输入的高速转动变为输出的低速转动。  

对于双波发生器的谐波齿轮传动,当波发生器顺时针转动1/8周时,柔轮齿与刚轮齿就由原来的啮入状态而成啮合状态,而原来脱开状态就成为啮入状态。同样道理,啮出变为脱开,啮合变为啮出,这样柔轮相对刚轮转动(角位移)了1/4齿;同理,波发生器再转动1/8周时,重复上述过程,这时柔轮位移一个齿距。依此类推,波发生器相对刚轮转动一周时,柔轮相对刚轮的位移为两个齿距。    

柔轮齿和刚轮齿在节圆处啮合过程就如同两个纯滚动(无滑动)的圆环一样,两者在任何瞬间,在节圆上转过的弧长必须相等。由于柔轮比刚轮在节圆周长上少了两个齿距,所以柔轮在啮合过程中,就必须相对刚轮转过两个齿距的角位移,这个角位?#26222;?#26159;减速器输出轴的转动,从而实现了减速的目的。    

波发生器的连续转动,迫使柔轮上的一点?#27426;?#30340;改变位置,这时在柔轮的节圆的?#25105;?#28857;,随着波发生器角位移的过程,形成一个上下左右相对称的和谐波,故称之为:“谐波?#34180;?#19979;图3-2是谐波传动的原理图:


NEWSKY谐波减速器的开发现状

自2015年10月开始,新天宇开始自行设计开发谐波减速器,先已通过设计、样品试制阶段,现正进行量产性评估和测试阶段。从?#22771;?#30340;效果看,齿面啮合、噪音、可靠性都较好地通过了验证,预计16年底前可有小批量生产和测试。(注?#21512;?#22270;为试制品)





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