工业机器人用谐波减速器机械结构设计.pdf

谐波减速器是一种在工业机器人领域广泛应用的传动装置，以其独特的机械结构在提高传动比、扭矩承载能力、精度和效率方面具有显著优势。本文将详细分析谐波减速器在工业机器人中的应用，特别是其机械结构设计及其功能。 谐波减速器主要由三个基本构件构成：谐波发生器、韧性材料制成的薄壁外齿轮（柔轮）和带有螺纹过孔的刚性内齿轮（刚轮）。这些构件共同作用，通过产生弹性变形来实现运动和动力的传递。 在工业机器人的机械臂中，谐波减速器通常用于实现减速或增速传动。常见的应用形式是刚轮固定、谐波发生器主动、柔轮从动的配置。这种设计适用于机械臂的轴摆动（例如第五轴）和其他关键部位的运动控制。 根据配置方式的不同，谐波减速器可以分为部件型和单元型。部件型谐波减速器仅提供核心部件，需要用户自行设计变速方式及安装方式，适用于装配调试要求较高的场合。而单元型谐波减速器集成了外壳和交叉滚子轴承，设计为一个整体单元，通过法兰或轴进行输入输出，能够直接驱动负载，使用更为简便。 单元型谐波减速器具有三种基本结构形式：标准型、中空轴型和轴输入型。标准单元型谐波减速器设计用于平键连接输入轴，适合电机直驱。中空轴单元型谐波减速器则适用于需要中心孔穿线的应用场合。轴输入型谐波减速器自身带有输入轴，并在内部设计了支撑轴承，适合于需要在输入端安装齿轮或同步带传动的场合。 谐波减速器在传递运动的过程中，每转动一圈，柔轮上任意点发生变形的重复次数称为波数。通常分为双波和三波两种形式。双波表示柔轮应力较小、强度较高。 为了确保正确啮合传动，谐波减速器的柔轮和刚轮齿距必须相同，但齿数却不相同。当刚轮固定、谐波发生器主动、柔轮从动时，其传动比n可以表示为刚轮齿数与柔轮齿数的差（n=z2-z1）。 本文中提到的谐波减速器设计与功用的研究，是浙江省高等教育“十三五”第二批教学改革研究项目的一部分。研究团队来自温州职业技术学院，涉及的课题包括新工科智能制造背景下的高职本科专业建设与实践，以及机械工程专业人才培养体系的构建与实践。 通过本文的分析，我们可以了解到谐波减速器在工业机器人领域的重要作用，及其在设计和应用上需要注意的关键因素。谐波减速器的高效性能使其成为机器人手臂和其他自动化设备的理想选择，特别是在提高传动效率、精确度和可靠性方面具有不可替代的作用。随着工业机器人技术的不断进步，对谐波减速器的研究和应用将不断深化，为智能制造的发展提供强大的技术支持。