【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 體，又可以產(chǎn)生彈性變形，即完成錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的目的。因此，它可用在操縱高溫、高壓的管道，以及用來(lái)驅(qū)動(dòng)在高真空、有原子輻射或其他有害介質(zhì)空間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這是現(xiàn)有的其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所不能及的。盡管諧波齒輪機(jī)構(gòu)具有上述的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些缺點(diǎn)。它的缺點(diǎn)如下： a. 諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比下限值較高，當(dāng)采用剛制柔輪時(shí)，其單級(jí)傳動(dòng)比不得小于 60。目前，雖然也可能見到傳動(dòng)比為 35～60 的諧波齒輪機(jī)構(gòu)，但它們?nèi)捎冒嘿F的特種鋼制造的。因?yàn)?，其傳?dòng)比的下限值受到柔輪工作時(shí)的最大應(yīng)力 σ 的限制。一般情況是：傳動(dòng)比 i值越大，采用諧max波齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效果越好。但是，其單級(jí)傳動(dòng)比的上限值又受到嚙合輪齒的最小模數(shù)值和輪齒嚙入深度的限制，故其傳動(dòng)比的上限值為：350～400。 b. 柔輪和撥發(fā)生器的制造較復(fù)雜，需要專門的設(shè)備，這樣就給單件生產(chǎn)和修理工作帶來(lái)了困難，因而使其制造成本較高。但是，在專業(yè)化的工廠中，進(jìn)行大批量的生產(chǎn)時(shí)，由于采用專門的工裝夾具和新的工藝，則可使諧波齒輪機(jī)構(gòu)的制造成本比行星齒輪機(jī)構(gòu)的制造成本低。c. 諧波齒輪機(jī)構(gòu)一般做成相交軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。由上述可見，諧波齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)、蝸桿蝸輪傳動(dòng)等比較，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，而且日益得到人們的重視和廣泛應(yīng)用。它非常適用于作為大傳動(dòng)比的齒輪減速器和機(jī)械分度機(jī)構(gòu)、伺服裝置、雷達(dá)裝置及自動(dòng)控制等高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)中。在機(jī)械自動(dòng)化方面，可用于數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的減速器。在軍事裝備方面，可用作火炮瞄準(zhǔn)機(jī)的減速裝置、坦克和自行火炮炮塔回轉(zhuǎn)機(jī)的減速器、無(wú)線電通訊天線的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、雷達(dá)天線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、飛機(jī)螺旋槳的強(qiáng)力諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在航天飛行方面，可用諧波傳動(dòng)馬達(dá)代替火箭中的液體原動(dòng)機(jī)和人造衛(wèi)星儀器上的諧波馬達(dá)等。、諧波齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分類、按變形波數(shù)可分為a. 單波傳動(dòng) 其齒數(shù)差為 1。由于在該諧波傳動(dòng)中，其柔輪變形的不對(duì)稱性和嚙合作用力的不平衡，故單諧波傳動(dòng)迄今在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較少。b. 雙波傳動(dòng) 其齒數(shù)差為 2。該諧波傳動(dòng)的特點(diǎn)是柔輪產(chǎn)生彈性變形時(shí)，其表面應(yīng)力較小，易獲得大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率較高。因而，雙波傳動(dòng)應(yīng)較廣泛。c. 三波傳動(dòng) 其齒數(shù)差為 3。該諧波傳動(dòng)的特點(diǎn)是徑向力較小，內(nèi)力較平衡，對(duì)中性能好；偏心誤差較小。但柔輪的應(yīng)力較大，在具有相同的轉(zhuǎn)速下，該傳動(dòng)中的柔輪經(jīng)受反復(fù)彎曲的次數(shù)較多，因而對(duì)其疲勞壽命有影響。而且，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。所以，在一般情況下，仍較少采用三諧波傳動(dòng)。、 按波發(fā)生器相對(duì)于柔輪的配置可分為a. 具有內(nèi)波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng) 能充分利用空間，徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，制造安裝方便。因此，一般大都采用內(nèi)波發(fā)生器的諧波傳動(dòng)。b. 具有外波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng) 該結(jié)構(gòu)的外形尺寸較大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也大；因而，它不適用于高速的傳動(dòng)。所以，目前只在個(gè)別的情況下，才采用外波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng)，或?qū)⑵鋺?yīng)e第 8 頁(yè) 共 23 頁(yè)用于諧波螺旋傳動(dòng)。、按輪齒的嚙合類型可分為a. 徑向嚙合式諧波齒輪傳動(dòng) 其特點(diǎn)是：嚙合齒輪副的輪齒是沿著圓柱形柔輪和剛輪的母線方向分布，即其輪齒方向與傳動(dòng)的回轉(zhuǎn)軸線相平行，因此，該諧波傳動(dòng)屬于平面嚙合的齒輪機(jī)構(gòu)。b. 端面嚙合式諧波齒輪傳動(dòng) 其特點(diǎn)是：柔輪為圓周帶有端面齒的柔性薄板圓盤，剛輪為帶有端面齒的圓盤，而波發(fā)生器一般為帶有滾動(dòng)體的波狀圓盤，在波發(fā)生器的作用下，迫使柔輪的輪齒與剛輪相嚙合。因此，該諧波傳動(dòng)屬于空間嚙合的齒輪機(jī)構(gòu)。、 按傳動(dòng)級(jí)數(shù)來(lái)分類a. 單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng) 在諧波齒輪傳動(dòng)中，僅由一個(gè)柔輪和一個(gè)剛輪所組成的嚙合齒輪副的傳動(dòng)，稱為單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)范圍廣。 b. 雙級(jí)諧波齒輪傳動(dòng) 在諧波齒輪傳動(dòng)中，由兩個(gè)簡(jiǎn)單諧波齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成的組合式諧波齒輪機(jī)構(gòu)，稱為雙級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)。通常，有徑向串聯(lián)式雙級(jí)諧波機(jī)構(gòu)和軸向串聯(lián)式雙級(jí)諧波機(jī)構(gòu)兩種形式。 c. 封閉諧波齒輪傳動(dòng)（復(fù)波傳動(dòng)） 在諧波齒輪傳動(dòng)中，若采用一個(gè)差動(dòng)諧波齒輪機(jī)構(gòu)（W=2） ，再用一個(gè)簡(jiǎn)單諧波齒輪機(jī)構(gòu)作為封閉機(jī)構(gòu)，且將差動(dòng)機(jī)構(gòu)中的任何兩個(gè)基本構(gòu)件與其連接起來(lái)，同時(shí)也就消除了差動(dòng)諧波機(jī)構(gòu)的一個(gè)自由度。由此便成了一個(gè)自由度 W=1的組合式諧波齒輪機(jī)構(gòu)，稱為封閉諧波齒輪機(jī)構(gòu)。它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)比很大。、諧波齒輪傳動(dòng)各部分結(jié)構(gòu)形式、 輪的結(jié)構(gòu)形式柔輪的結(jié)構(gòu)形式與諧波傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)方案選擇有關(guān)。柔輪和輸出軸的連接方式直接影響諧波傳動(dòng)的穩(wěn)定性和工作性能。概括有三種類型：杯形、環(huán)行、特殊形式。、 輪的結(jié)構(gòu)形式剛輪的結(jié)構(gòu)形式，主要有環(huán)行內(nèi)齒剛輪和帶凸緣內(nèi)齒剛輪兩種。、 發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式波發(fā)生器是迫使柔輪發(fā)生柔性變形的重要元件，按變形波數(shù)的不同，常有雙波和三波兩種。常見的機(jī)械式波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式有下列三種：滾輪式波發(fā)生器、圓盤式波發(fā)生器和凸輪波發(fā)生器。、諧波齒輪傳動(dòng)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算取波數(shù) U=2，模數(shù)=，柔性齒輪齒數(shù)為 50，剛性齒輪齒數(shù)為 52，齒高系數(shù) Ha*=1，齒頂間系數(shù) C*=。由于 20度的齒形角可以采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工，因此用 20度的齒形角。壓力角和基準(zhǔn)角都取 20。傳動(dòng)比 i=50/(5250)=25。壁厚 s=、柔輪尺寸的計(jì)算分度圓直徑 405*8.??zmd齒頂高 )(?xHae第 9 頁(yè) 共 23 頁(yè)齒根高 1*)(????mxcHf齒頂圓的直徑 齒根圓的直徑 38ff筒長(zhǎng) 齒寬40?L40*1.).01(??b基圓直徑 5972cos*?zmd圓筒內(nèi)徑 3f、剛輪的尺寸計(jì)算分度圓直徑 *??zd齒頂高 ，齒頂圓直徑 .3?a齒根圓直徑 692??fdf壁厚 齒寬50?s *.0b 23T17S3PO2*DR、波發(fā)生器的尺寸計(jì)算 圓盤波發(fā)生器主要幾何參數(shù)是偏心距 e圓盤直徑 Dd、圓盤與柔輪接觸寬度 br偏心距： wKe*?試中 Ke是一個(gè)與包角 R相關(guān)系數(shù)。W。柔輪徑向變量。圓盤直徑： 試中 d是柔輪圓筒內(nèi)徑。 amp。rb偏心盤軸承的最大徑向間隙系數(shù)，)(2rddD???一般去 。在建模時(shí)對(duì)波發(fā)生器簡(jiǎn)化：凸輪直接與柔輪內(nèi)徑配合。柔性軸承外圓半徑就是柔輪的圓筒內(nèi)半徑 d/2,柔輪在徑向最大變形為（d1d2）/2 才滿足要求。e第 1 頁(yè) 共 23 頁(yè) 電動(dòng)機(jī)選擇（倒數(shù)第三頁(yè)里有東東） 選擇電動(dòng)機(jī)類型 選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：；?wdP?工作機(jī)所需功率 為：wP；10FvPw?傳動(dòng)裝置的總效率為：；432?傳動(dòng)滾筒 ??滾動(dòng)軸承效率 2閉式齒輪傳動(dòng)效率 聯(lián)軸器效率 4代入數(shù)值得： .. ?????所需電動(dòng)機(jī)功率為： kWFvPd .略大于 即可。?d選用同步轉(zhuǎn)速 1460r/min ；4 級(jí) ；型號(hào) 11kW 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速取滾筒直徑 mD50?in/???（1）總傳動(dòng)比 ?wmni(2)分配動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)傳動(dòng)比e第 2 頁(yè) 共 23 頁(yè)?ii則低速級(jí)的傳動(dòng)比 電機(jī)端蓋組裝 CAD 截圖 圖 電機(jī)端蓋 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)軸 mNrkWnPTpmd?? 高速軸 mNrkWnpTmd ?????e第 3 頁(yè) 共 23 頁(yè) 中間軸 mNrr kWnpTi ????????? 低速軸 mNrkWnpTi ????????? 滾筒軸 mNr kWnpTi ???????e第 4 頁(yè) 共 23 頁(yè) 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1按傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2絞車為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度（GB 1009588） 。3材料選擇。由表 101選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240 HBS，二者材料硬度差為 40 HBS。4選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) 。取241?z ??z 972?z5初選螺旋角。初選螺旋角 ??1? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)計(jì)算公式（1021）進(jìn)行試算，即 ??30112HEdtt ZTK??????? 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù) 1。6.?tk（2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 1030 選取區(qū)域系數(shù) 。?hz（3）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 1026 查得 ， ，??70?。?????（4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 mNnpT . 4511 ?????（5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 107 選取齒寬系數(shù) ?d?（6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 106 查得材料的彈性影響系數(shù) （7）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。MPaH01lim?? H502lim?13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 91 ????（9）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖（1019）取接觸疲勞壽命系數(shù) 。?HNK 。.02?HNKe第 5 頁(yè) 共 23 頁(yè)（10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（1012）得?? ????.（11）許用接觸應(yīng)力???????? 計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑 dt1= = =4??0321tHEtdKTZ?????????.??（2）計(jì)算圓周速度 v0smnt /??????（3）計(jì)算齒寬及模數(shù) 1?= =2mm?tnt121cs6.???h= 2=（4）計(jì)算縱向重合度 1 24 tan =????????4（5）計(jì)算載荷系數(shù) K。已知使用系數(shù) 根據(jù) v= m/s,7 級(jí)精度，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 108,A查得動(dòng)載系數(shù) 。.v由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 104 查得 的值與齒輪的相同，故H? 。?KH?由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 1013 查得 ?fK由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 103 查得 .故載荷系數(shù)4??1 =????HVAK?（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（1010a）得e第 6 頁(yè) 共 23 頁(yè)?31Kdtt ????（7）計(jì)算模數(shù) zmn1cos?..024cos.? 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（1017 ） ??321cos?????FSadn YzTK??? 確定計(jì)算參數(shù)（1）計(jì)算載荷系數(shù)。 =????.?（2）根據(jù)縱向重合度 ，從《機(jī)械設(shè)計(jì) 》第八版圖 1028 查得螺旋90?角影響系數(shù) ?（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。 ???zV ?v（4）查齒形系數(shù)。由表 105 查得 。?YFaFa（5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 105 查得 。?SaSa（6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 1024c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 ；MPaFE01??MPFE3802?（7）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，?KFN；（8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ ,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（1012）得e第 7 頁(yè) 共 23 頁(yè)??..52211 ?????（9）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較。??YSa?????FYSa=?Sa2 .由此可知大齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 mmmmn * 323224 97)(cos ????????對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲n勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)，取 2，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)?n度，需按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。???dzn?取 ，則 取 271 ?z。092?z 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距a= ??mmzn )07(cos21 ??????將中以距圓整為 141mm.e第 8