阳泉华鑫采矿设备有限公司
2010.12.4
1. 简述
谐波传动是上世纪五十年代后期随着航天技术的发展而出现的一种重要的新型机械传动方式，被认为是机械传动的重大突破。谐波机械传动原理是苏联工程师A.摩察尤唯金首先于1947年提出，1955年第一台用于火箭的谐波齿轮传动是由美国人C.M .Musser发明的。此后，在航天飞行器和航天设备上的多次使用，充分显示了这种传动的优越性。1959年取得了此项发明的专利后，于1960年正式公开发表了该项技术的详细资料，一九六一年开始介绍到我国。由于谐波传动具有许多优点，因而获得了广泛的推广。到上世纪七、八十年代，许多不同类型的谐波传动取得了专利。 2. 国内外研究现状
谐波传动自50年代中期出现后成功地用于火箭、卫星等多种传动系统中，使用证实这种传动较一般齿轮传动具有运动精度高、回差小、传动比大、重量轻、体积小、承载能力大，并能在密封空间和辐射介质的工况下正常工作等优点。因此美、日、俄等技术先进国家，对这方面的研制工作一直都很重视。如美国就有国家航空管理局路易斯研究中心、空间技术实验室、贝尔航空空间公司、麻省理工学院、通用电气公司等几十个大型公司和研究中心都从事过这方面的研究工作。
目前，美国将谐波齿轮传动应用于精密加工和测星装置的纳米级调整系统，并取得了专利。前苏联从60年代初开始，也大力开展这方而的研制工作。如苏联机械研究所、莫斯科鲍曼工业大学、全苏联减速器研究所、基耶夫减速器厂和莫斯科建筑工程学院等单位都大力开展谐波传动的研究工作。他们对该领域进行了较系统、深入的基础理论和试验研究，在谐波传动的类型、结构、应用等方而有较大发展。日木自70年代开始，从美国引进全套技术，目前不仅能大批生产各种类型的谐波齿轮传动装置，还完成了通用谐波齿轮传动装置的标准化、系列化工作。
谐波齿轮传动技术于1961年由上海纺织科学研究院的孙伟工程师引入我国。此后，我国也积极引进并研究发展该项技术，1983年成立了谐波传动研究室，1984年“谐波减速器标准系列产品”在北京通过鉴定，1993年制定了GB/T14118-93谐波传动减速器标准，并且在理论研究、试制和应用方而取得了较大的成绩，成为掌握该项技术的国家之一。到目前为止我国已有北京谐波传动技术研究所、北京中技克美有限责任公司、燕山大学、郑州机械研究所、北方精密机械研究所等几十家单位从事这方面的研究和产品生产，为我国谐波传动技术的研究和推广应用打下了了较坚实的基础。
3波减速器介绍
3.1谐波传动术语介绍
1.谐波传动 是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控的弹性变形波实现运动和动力传递的传动。
2.谐波传动减速器 波发生器输入，刚轮固定，柔轮输出，输入和输出转向相反的传动装置。
3.波发生器 使柔性齿轮产生可控弹性变形的构件。
4.椭圆凸轮波发生器 椭圆凸轮与柔性轴承所构成的波发生器。
5.波数 当波发生器转一整转时，柔轮上某点重复变形的次数。
6.柔性齿轮 在波发生器作用下，能产生可控弹性变形的薄壁齿轮，简称柔轮。
7.刚性齿轮 相对于柔性齿轮而言，它和普通齿轮一样，工作时始终保持不变形，简称刚轮。
3.3 谐波减速器介绍
谐波减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机，内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的。
3.3.1 谐波减速器 代号
产品代号用汉语拼音大写字母XB,XBZ表示。其中字母Z表示与支座连接。
3.3.2 谐波减速器的品种规格
根据GB/T14118-93规定谐波传动减速器有十二个机型六十种传动比规格。同一种机型包括若干传动比。
3.3.3 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。
图3-1 谐波齿轮减速器的基本构造
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，筒外壁上有轮齿，节圆直径略小于刚轮齿节圆直径。柔轮贴装于波发生器上并发生变形，变形后的形状由波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方向与柔轮的外齿啮合，且齿数比柔轮多2个。刚轮一般安装于壳体上，作为谐波减速器的固定元件。
3.3.4 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，而短轴方向的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%左右的齿处在啮合状态；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不断地改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。
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