1.1諧波減速機的傳動原理

　　諧波傳動（HarmonicDrive）由美國發(fā)明家C.WaltMusser馬瑟于上世紀50年代中期發(fā)明創(chuàng)造，具有其他傳動所不具備的特點。諧波傳動應用金屬彈性力學的獨創(chuàng)動作原理和3個基本部件（波發(fā)生器、柔輪、剛輪）構成精密控制用減速機。

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

　　當波發(fā)生器裝入柔輪內圓時，迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀，其長軸處柔輪輪齒插入剛輪的齒槽內，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)。

　　當波發(fā)生器連續(xù)轉動時，迫使柔輪不斷發(fā)生變形，使兩輪輪齒在進行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過程中不斷改變各自的工作狀態(tài)，產生了所謂的錯齒運動，從而實現(xiàn)了主動波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。

　　1.2諧波減速機特點

　　1）精度高。

　　多齒在兩個180°對稱位置同時嚙合，因此齒輪齒距誤差和累計齒距誤差對旋轉精度的影響較為平均，可得到極高的位置精度和旋轉精度。

　　2）傳動比大。

　　單級諧波齒輪傳動的傳動比可達30-500，且結構簡單，三個在同軸上的基本零部件就可實現(xiàn)高減速比。

　　3）承載能力強。

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

　　4）體積小、重量輕。

　　相比普通的齒輪裝置，該齒輪結構體積和重量可以大幅降低，實現(xiàn)小型化、輕量化。

　　5）傳動效率高、壽命長。

　　6）傳動平穩(wěn)、無沖擊、噪聲小。

　　1.3諧波減速機

　　諧波跳出了傳統(tǒng)以Willis定理為基礎的漸開線齒輪設計，應用全新的齒形設計理論，設計出非共軛的諧波嚙合齒形，可以在大幅提高諧波減速機使用壽命的前提下，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，通過一系列創(chuàng)新性的改進措施，能極大提高柔輪的使用壽命。

　　“P型齒”優(yōu)點包括：

　　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)生斷裂失效的風險；

　　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，諧波減速機的優(yōu)勢包括：

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

　　2）體積小，重量輕，體積是國內同類產品的1/2以下；

　　3）高效率、低背隙、可實現(xiàn)零誤差精確傳動；

　　4）超長工作壽命，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，對于有精密點位控制要求和穩(wěn)定性的焊接機器人具有重要意義。

　　2.1細節(jié)設計

　　1)波發(fā)生器軸向定位嚴密。

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

　　2）諧波減速機應注意避免干涉，

　　①避免柔輪在發(fā)生彈性變形時與相配零件干涉。

　　②注意安裝螺釘長度，防止因螺釘過長干涉柔輪。

　　3）諧波減速機本體上的螺釘不能拆卸。

　　4）注意諧波減速機潤滑與密封。

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

　　5）注意諧波減速機相配零件的形位公差。

　　①與減速機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，防止尺寸鏈過長產生的累計誤差。

　　6）確認減速機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，會影響潤滑效果。如果出現(xiàn)齒面始終朝上的情況，腔體內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

　　諧波減速機對回轉軸線的傾斜非常敏感，故加工時必須考慮合適的工藝方案，尤其要保證相應的形位公差。

　　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入減速機內部，以免使用過程中造成減速機的損壞。

　　2.3.2裝配工具

　　包括相應規(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

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

　　3結語

　　諧波減速機做為一種開式減速機，其應用涉及到產品的設計、制造、裝配的全過程。它不僅對設計者、生產制造者，也對裝配者提出了諸多要求。任何一個環(huán)節(jié)如未能得到有效控制，都將影響諧波減速機的應用。

　　諧波減速機軸承作為一種精密類減速機里面配套的軸承，因其小體積、大速比、大扭矩被廣泛應用于SCARA機器人。本文就一種典型的SCARA機器人的機械結構在設計、制造、裝配過程中所采取的措施進行探討，展示諧波減速機的安裝與使用。