諧波齒輪減速器設計

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1、 中 北 大 學 畢業(yè)設計開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 學 院、系： 機械工程與自動化學院機械自動化系 專 業(yè)： 機械電子工程 設 計 題 目： 諧波齒輪減速器設計 指導教師: 2012年 3 月 13 日畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述： 文 獻 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、宇航尖端技術的發(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)達的國家都集中了一批研究力量致力于這類新型技術的研究。它是建立在彈性變形理論基礎上的一種新型傳動技術。1959年美國學者C·W·麥塞爾（Musser）取得該項技術的發(fā)明專利后，于1960年正式展出了實物。 諧波齒輪傳動技術于1961年由上海紡織科學研究院的孫偉工程師引入我國。此后，我國也積極引進并研究發(fā)展該項技術，1983年成立了諧波傳動研究室，1984年“諧波減速器標準系列產(chǎn)品”在北京通過鑒定，1993年制定了GB/T 14118-93諧波傳動減速器標準，并且在理論研究、試制和應用方面取得了較大的成績，成為掌握該項技術的國家之一。到目前為止，我國已有北京諧波傳動技術研

3、究所、北京中技克美有限責任公司、燕山大學、鄭州機械研究所、北方精密機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的研究和推廣應用打下了較堅實的基礎。 二 設計諧波齒輪減速器的意義 諧波齒輪傳動是利用柔性構件的彈性變形波進行運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) 結構簡單，零件少，體積小，重量輕。與傳動比相當?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，齒側間隙可以調(diào)整，甚至可以實現(xiàn)零側隙傳動。 （5）在采用如電磁波發(fā)生器或圓盤波發(fā)生器等結構型式時，可獲得較小的轉動慣量。 （6）諧波齒輪傳動還可以向密封空間傳遞運動和動力，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)空間的機構。 （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，諧波齒輪傳動技術和傳動裝置已被廣泛應用于空間技術、雷達通訊、能源、機床、儀器儀表、機器人、汽車、造船、紡織、冶金、常規(guī)武器、精密光學設備、印刷包裝機械以及醫(yī)療器械等領域。國內(nèi)外的應用實踐證明，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)條件下工作的機構，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。諧波齒輪傳動在機器人領域的應用最多，在該領域的應用數(shù)量超過總量的60%。諧波齒輪傳動還在化工立式攪拌機、礦山隧道運輸用的井下轉轍機、告訴靈巧的修牙機以及精密測試設備的微小位移機構、精密分度機構、小側隙傳動系統(tǒng)中得到應用。 隨著軍事裝備的現(xiàn)代化，諧波齒輪傳動更加廣泛地應用于航空、航天、船舶潛艇、宇宙飛船、導彈導引頭、導航控制、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)機的舵機和慣導系統(tǒng)中，在衛(wèi)星和航天飛船的天線和太陽能帆板展開驅(qū)動機構中都得到應用。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、便攜式偵察機器人、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。為進一步提高打擊精度，提高可靠性，降低成本，武器系統(tǒng)的關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成相關部件的傳動裝置，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、外柔輪結構比較見圖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)智能機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械、無線電通訊等民用設備

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用，傳動裝置的體積和重量將越來越小，結構將更加緊湊合理，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、電動機的選擇。 c、傳動比的計算及分配。 d、傳動裝置運動、動力參數(shù)的計算。 2、 外傳動件的設計計算 a、減速器外傳動件

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

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