1.1諧波減速機(jī)的傳動(dòng)原理

　　諧波傳動(dòng)（HarmonicDrive）由美國發(fā)明家C.WaltMusser馬瑟于上世紀(jì)50年代中期發(fā)明創(chuàng)造，具有其他傳動(dòng)所不具備的特點(diǎn)。諧波傳動(dòng)應(yīng)用金屬彈性力學(xué)的獨(dú)創(chuàng)動(dòng)作原理和3個(gè)基本部件（波發(fā)生器、柔輪、剛輪）構(gòu)成精密控制用減速機(jī)。

　　諧波傳動(dòng)做為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動(dòng)，剛輪固定、柔輪輸出的形式。

　　當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，其長(zhǎng)軸處柔輪輪齒插入剛輪的齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)。從嚙合到脫開的過程則處于嚙出或者嚙入狀態(tài)。

　　當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪不斷發(fā)生變形，使兩輪輪齒在進(jìn)行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過程中不斷改變各自的工作狀態(tài)，產(chǎn)生了所謂的錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)動(dòng)傳遞。

　　1.2諧波減速機(jī)特點(diǎn)

　　1）精度高。

　　多齒在兩個(gè)180°對(duì)稱位置同時(shí)嚙合，因此齒輪齒距誤差和累計(jì)齒距誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)精度的影響較為平均，可得到極高的位置精度和旋轉(zhuǎn)精度。

　　2）傳動(dòng)比大。

　　單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可達(dá)30-500，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三個(gè)在同軸上的基本零部件就可實(shí)現(xiàn)高減速比。

　　3）承載能力強(qiáng)。

　　在諧波傳動(dòng)中，齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時(shí)嚙合齒數(shù)比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動(dòng)形式高。

　　4）體積小、重量輕。

　　相比普通的齒輪裝置，該齒輪結(jié)構(gòu)體積和重量可以大幅降低，實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。

　　5）傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)。

　　6）傳動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊、噪聲小。

　　1.3諧波減速機(jī)

　　諧波跳出了傳統(tǒng)以Willis定理為基礎(chǔ)的漸開線齒輪設(shè)計(jì)，應(yīng)用全新的齒形設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)出非共軛的諧波嚙合齒形，可以在大幅提高諧波減速機(jī)使用壽命的前提下，提高其輸出效率和扭矩承受能力。

　　與國外同類產(chǎn)品齒形比較，全新的諧波嚙合齒形“P型齒”克服了以往諧波嚙合齒形的缺點(diǎn)，通過一系列創(chuàng)新性的改進(jìn)措施，能極大提高柔輪的使用壽命。

　　“P型齒”優(yōu)點(diǎn)包括：

　　1）齒高較低，不需要很深的嚙合距離就可以獲得較大的嚙合量，可承受較大的扭矩；

　　2）齒寬較大，齒根弧度亦大，可減少發(fā)生斷裂失效的風(fēng)險(xiǎn)；

　　3）所需柔輪變形量較小，可使柔輪的壽命得到很大提高；

　　4）20%-30%的齒參與嚙合，齒面比壓較小。

　　在性能參數(shù)上，諧波減速機(jī)的優(yōu)勢(shì)包括：

　　1）承載扭矩大幅提升，是國內(nèi)同類產(chǎn)品的2倍以上，極限載荷優(yōu)于國外知名品牌；

　　2）體積小，重量輕，體積是國內(nèi)同類產(chǎn)品的1/2以下；

　　3）高效率、低背隙、可實(shí)現(xiàn)零誤差精確傳動(dòng)；

　　4）超長(zhǎng)工作壽命，極限載荷壽命是國外知名品牌的4倍以上；

　　5）可以獲得超穩(wěn)定的低頻輸出特性，對(duì)于有精密點(diǎn)位控制要求和穩(wěn)定性的焊接機(jī)器人具有重要意義。

　　2.1細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

　　1)波發(fā)生器軸向定位嚴(yán)密。

　　波發(fā)生器必須要完全定位：以電機(jī)軸頭為軸向定位基準(zhǔn)。以波發(fā)生器端面距離柔輪端面為定位尺寸。

　　2）諧波減速機(jī)應(yīng)注意避免干涉，

　　①避免柔輪在發(fā)生彈性變形時(shí)與相配零件干涉。

　　②注意安裝螺釘長(zhǎng)度，防止因螺釘過長(zhǎng)干涉柔輪。

　　3）諧波減速機(jī)本體上的螺釘不能拆卸。

　　4）注意諧波減速機(jī)潤滑與密封。

　　諧波減速機(jī)是一款開式減速機(jī)，減速機(jī)內(nèi)部需要考慮形成一個(gè)“密封的腔體”，防止漏油。故此，需要在相應(yīng)的配合零件位置使用O型密封圈或者涂抹平面密封劑。電機(jī)必須有軸封密封，防止?jié)櫥托孤哆M(jìn)電機(jī)內(nèi)部。

　　5）注意諧波減速機(jī)相配零件的形位公差。

　　①與減速機(jī)連接固定的安裝平面形位公差為：平面度0.01mm、垂直度0.01mm，螺紋孔或者通孔位置度0.1mm。

　　②盡量減少需相配合零件的數(shù)量，防止尺寸鏈過長(zhǎng)產(chǎn)生的累計(jì)誤差。

　　6）確認(rèn)減速機(jī)齒面及柔性軸承部分始終保持充分潤滑。不建議齒面始終朝上使用，會(huì)影響潤滑效果。如果出現(xiàn)齒面始終朝上的情況，腔體內(nèi)的油位必須超過嚙合齒面，保證齒部和柔性軸承的有效潤滑。

　　7）過渡法蘭止口公差配合。

　　減速機(jī)共有3處公差配合，為了防止“過定位”，需要將過渡法蘭止口公差放大。

　　2.2加工工藝要求

　　諧波減速機(jī)對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的傾斜非常敏感，故加工時(shí)必須考慮合適的工藝方案，尤其要保證相應(yīng)的形位公差。

　　2.3裝配工藝要求

　　2.3.1裝配環(huán)境要求

　　諧波減速機(jī)必須在足夠清潔的環(huán)境下安裝，安裝過程中不能有任何異物進(jìn)入減速機(jī)內(nèi)部，以免使用過程中造成減速機(jī)的損壞。

　　2.3.2裝配工具

　　包括相應(yīng)規(guī)格的扭矩扳手、定量加油器具、無塵紙、螺紋膠等。

　　2.3.3裝配要點(diǎn)

　　在柔性軸承、柔輪內(nèi)壁上均勻涂抹諧波專業(yè)潤滑脂，再進(jìn)行安裝。將電機(jī)以100r/min的速度開動(dòng)，以十字交叉的方式鎖緊電機(jī)過渡法蘭，以4-5次均等遞增加力至螺釘對(duì)應(yīng)鎖緊。

　　3結(jié)語

　　諧波減速機(jī)做為一種開式減速機(jī)，其應(yīng)用涉及到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、裝配的全過程。它不僅對(duì)設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)制造者，也對(duì)裝配者提出了諸多要求。任何一個(gè)環(huán)節(jié)如未能得到有效控制，都將影響諧波減速機(jī)的應(yīng)用。

　　諧波減速機(jī)軸承作為一種精密類減速機(jī)里面配套的軸承，因其小體積、大速比、大扭矩被廣泛應(yīng)用于SCARA機(jī)器人。本文就一種典型的SCARA機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、制造、裝配過程中所采取的措施進(jìn)行探討，展示諧波減速機(jī)的安裝與使用。