諧波齒輪減速器設(shè)計

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1、 中 北 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院、系： 機(jī)械工程與自動化學(xué)院機(jī)械自動化系 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 設(shè) 計 題 目： 諧波齒輪減速器設(shè)計 指導(dǎo)教師: 2012年 3 月 13 日畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 一 諧波齒輪傳動的背景 諧波齒輪傳動是50年代末隨著空間科學(xué)、宇航尖端技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。在諧波出現(xiàn)后的短短幾十年中，世界

2、各工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家都集中了一批研究力量致力于這類新型技術(shù)的研究。它是建立在彈性變形理論基礎(chǔ)上的一種新型傳動技術(shù)。1959年美國學(xué)者C·W·麥塞爾（Musser）取得該項技術(shù)的發(fā)明專利后，于1960年正式展出了實物。 諧波齒輪傳動技術(shù)于1961年由上海紡織科學(xué)研究院的孫偉工程師引入我國。此后，我國也積極引進(jìn)并研究發(fā)展該項技術(shù)，1983年成立了諧波傳動研究室，1984年“諧波減速器標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品”在北京通過鑒定，1993年制定了GB/T 14118-93諧波傳動減速器標(biāo)準(zhǔn)，并且在理論研究、試制和應(yīng)用方面取得了較大的成績，成為掌握該項技術(shù)的國家之一。到目前為止，我國已有北京諧波傳動技術(shù)研

3、究所、北京中技克美有限責(zé)任公司、燕山大學(xué)、鄭州機(jī)械研究所、北方精密機(jī)械研究所等幾十家單位從事這方面的研究和生產(chǎn)，為我國諧波傳動技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用打下了較堅實的基礎(chǔ)。 二 設(shè)計諧波齒輪減速器的意義 諧波齒輪傳動是利用柔性構(gòu)件的彈性變形波進(jìn)行運(yùn)動或動力傳遞的一種新型傳動裝置，諧波齒輪減速器一般是由波發(fā)生器、柔輪和剛輪所組成的，如圖所示。 其優(yōu)點有: (1) 結(jié)構(gòu)簡單，零件少，體積小，重量輕。與傳動比相當(dāng)?shù)钠胀p速器比較，其零件約減少50%，體積和重量均減少1/3. （2) 傳動比大，傳動比范圍廣。單級諧波

4、減速器傳動比可在50～300之間，雙級諧波減速器傳動比可在3000～60000之間，復(fù)波諧波減速器傳動比可在100～140000之間。 （3）由于同時嚙合的齒數(shù)多，齒面相對滑動速度低，使其承載能力高，傳動平穩(wěn)且精度高，噪聲低。 （4）諧波齒輪傳動的回差較小，齒側(cè)間隙可以調(diào)整，甚至可以實現(xiàn)零側(cè)隙傳動。 （5）在采用如電磁波發(fā)生器或圓盤波發(fā)生器等結(jié)構(gòu)型式時，可獲得較小的轉(zhuǎn)動慣量。 （6）諧波齒輪傳動還可以向密封空間傳遞運(yùn)動和動力，采用密封柔輪諧波傳動減速裝置，可以驅(qū)動工作在高真空、有腐蝕性及其它有害介質(zhì)空間的機(jī)構(gòu)。 （7）傳動效率較高，且在傳動比很大的情況下

5、，仍具有較高的效率。 三、諧波齒輪傳動的應(yīng)用 由于諧波齒輪傳動具有許多獨特的優(yōu)點，近幾十年來，諧波齒輪傳動技術(shù)和傳動裝置已被廣泛應(yīng)用于空間技術(shù)、雷達(dá)通訊、能源、機(jī)床、儀器儀表、機(jī)器人、汽車、造船、紡織、冶金、常規(guī)武器、精密光學(xué)設(shè)備、印刷包裝機(jī)械以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。國內(nèi)外的應(yīng)用實踐證明，無論是作為高靈敏度隨動系統(tǒng)的精密諧波傳動，還是作為傳遞大轉(zhuǎn)矩的動力諧波傳動，都表現(xiàn)出了良好的性能;作為空間傳動裝置和用于操縱高溫、高壓管路以及在有原子輻射或其它有害介質(zhì)條件下工作的機(jī)構(gòu)，更顯示了一些其它傳動裝置難以比擬的優(yōu)越性。 諧波齒輪一般都是小模數(shù)齒輪，諧波齒輪傳動裝置一般都具有小體積和超小體積傳動裝置

6、的特征。諧波齒輪傳動在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用最多，在該領(lǐng)域的應(yīng)用數(shù)量超過總量的60%。諧波齒輪傳動還在化工立式攪拌機(jī)、礦山隧道運(yùn)輸用的井下轉(zhuǎn)轍機(jī)、告訴靈巧的修牙機(jī)以及精密測試設(shè)備的微小位移機(jī)構(gòu)、精密分度機(jī)構(gòu)、小側(cè)隙傳動系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 隨著軍事裝備的現(xiàn)代化，諧波齒輪傳動更加廣泛地應(yīng)用于航空、航天、船舶潛艇、宇宙飛船、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭、導(dǎo)航控制、光電火控系統(tǒng)、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)等軍事裝備中，如在戰(zhàn)機(jī)的舵機(jī)和慣導(dǎo)系統(tǒng)中，在衛(wèi)星和航天飛船的天線和太陽能帆板展開驅(qū)動機(jī)構(gòu)中都得到應(yīng)用。另外，精確打擊武器和微小型武器是未來軍事高科技的發(fā)展趨勢之一。先后出現(xiàn)了微型飛機(jī)、便攜式偵察機(jī)器人、微小型水下航行器、精確打擊武器及靈巧

7、武器和智能武器等新概念微小型武器系統(tǒng)。他們具有尺寸小、成本低、、隱蔽性好、機(jī)動靈活等特征，在未來信息化戰(zhàn)爭、城市和狹小地區(qū)以及反恐斗爭中將占據(jù)重要位置和發(fā)揮不可替代的作用。為進(jìn)一步提高打擊精度，提高可靠性，降低成本，武器系統(tǒng)的關(guān)鍵功能部件正在向小型化方向發(fā)展，超小體積諧波齒輪傳動裝置常用來構(gòu)成相關(guān)部件的傳動裝置，以及提高武器系統(tǒng)的打擊精確性。 4、 國內(nèi)外諧波齒輪減速器的比較 目前，國外小模數(shù)精密諧波齒輪減速器多采用短筒柔輪、其體積小、重量輕、承載能力高；我國采用的還是普通杯型柔輪，還沒有生產(chǎn)短筒柔輪諧波齒輪減速器。幾種國外短筒柔輪諧波齒輪減速器與國產(chǎn)精密杯形齒輪減速器的主要參數(shù)見表1，國

8、外柔輪結(jié)構(gòu)比較見圖1 由表1可知，我國諧波齒輪減速器尺寸大，承載能力反而小。國外短筒柔輪諧波齒輪減速器的體積僅是我國相同外徑產(chǎn)品的30%左右，而承載能力（轉(zhuǎn)矩）卻是我國相同外徑產(chǎn)品的1.39～2倍。 從圖1可以直觀的看到，我國杯形柔輪的軸向尺寸比國外短筒柔輪的軸向尺寸要大得多。要在承載能力不變的情況下減小裝置的體積，就應(yīng)該下功夫研究短筒柔輪及其傳動裝置。 另外，國外小模數(shù)諧波齒輪傳動裝置中的齒輪精度一般比我國的齒輪精度高2級，運(yùn)動精度和回差精度能夠小于3'，而我國產(chǎn)品的回差一般都在6'以上。 五、諧波齒輪傳動的前景 隨著工業(yè)智能機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、無線電通訊等民用設(shè)備

9、儀器的質(zhì)量、性能、可靠性的不斷提高以及武器裝備的不斷更新?lián)Q代，也就必然對其中的諧波齒輪傳動提出越來越高的要求。諧波齒輪傳動裝置的小型化、高精度和高可靠性將是諧波齒輪傳動的主要發(fā)展趨勢，即齒輪模數(shù)將越來越小，零部件精度將越來越高，零件材料性能將更加優(yōu)良，短筒柔輪將得到普遍應(yīng)用，傳動裝置的體積和重量將越來越小，結(jié)構(gòu)將更加緊湊合理，可靠性將不斷提高。 六、諧波齒輪減速器的設(shè)計步驟 1、傳動裝置的總體 a、確定傳動方案：單級諧波齒輪減速器。 b、電動機(jī)的選擇。 c、傳動比的計算及分配。 d、傳動裝置運(yùn)動、動力參數(shù)的計算。 2、 外傳動件的設(shè)計計算 a、減速器外傳動件

10、的設(shè)計。 b、減速器內(nèi)傳動件的設(shè)計計算 3、 諧波齒輪上作用力的計算 4、 減速器裝配草圖的設(shè)計 5、 軸的設(shè)計計算 6、 畫裝配草圖 7、 減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 8、 潤滑油的選擇與計算 9、 畫裝配圖和零件圖 參考文獻(xiàn)： [1] 沈允文，葉慶泰,諧波齒輪傳動的理論和設(shè)計.第一版 ed.1985 年9 月: 機(jī)械工業(yè)出版社. [2] 辛洪兵，謝金瑞,諧波傳動技術(shù)及研究動向.北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報,1999.17(1): p.30-36. [3] 北京諧波傳動技術(shù)研究所, 諧波傳動技術(shù)的新發(fā)展. 齒輪, 1991. 15(2): p. 52-55. [4] 沈

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