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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,项目二、任务,2,基本概念：,机器人结构简单，配套部件种类单一；,关键部件,：,谐波减速器（,哈默纳科,）、,RV,减速器（,纳博特斯克,），占机械成本,7080%,。,其他专业厂生产的功能部件：,CRB,轴承；,同步带、滚珠丝杠、直线导轨,（通用，数控课程介绍）,。,项目二、任务 2 基本概念：,一、谐波减速器,1.,基本概念,要点,美国,C.W.Musser,（马瑟）,1955,年发明；,日本,Harmonic Drive System,（哈默纳科）是全球最早、最大、最著名，,几乎唯一,的生产企业；国内已有,产品,，但性能,差距十分大,。,全称谐波齿轮传动装置（,Harmonic gear drive,）；,谐波齿轮传动装置可用于减速，也可用于升速；,在机器人上，总是用于减速，故称谐波减速器；,是目前减速比最大（可达,320,）的减速器。,概念辨析：速比、传动比、减速比,一、谐波减速器,概念辨析（,非常重要,！,）,速比,国外（如日本）常用术语,速比,=,输出转速,/,输入转速,减速器,的“速比”总是,小于,1,。,传动比,国内常用术语,传动比,=,输入转速,/,输出转速,减速器,的“传动比”总是,大于,1,。,减速比,国内、外通用术语,减速比,=,输入转速,/,输出转速,减速器,的“减速比”总是,大于,1,。,概念辨析（非常重要！）,2.,结构与,原理,基本结构,非常简单，,只要,刚轮、柔轮、谐波发生器,3,个部件,。,谐波发生器,柔轮,刚轮,2.结构与原理谐波发生器柔轮刚轮,刚轮,（,Circular Spline,）,有连接孔的,刚性内齿圈,；,齿数比柔轮略多（一般多,2,或,4,个）；,有时直接加工在,CRB,轴承上（单元型减速器）。,柔轮,（,Flex Spline,）,薄壁金属,弹性外齿圈,，减速器,关键部件,；,齿形与刚轮相同，齿数比刚轮少,2,或,4,个）；,柔轮可以制成类似水杯（,Cup,）、礼帽（,Silk Hat,）、薄饼（,Pancake,）等形状。,谐波发生器,（,Wave Generator,）,内芯,为椭圆凸轮，,外圈,为弹性薄壁滚珠轴承；,凸轮与输入轴可采用,柔性联轴器、刚性法兰,连接。,刚轮（Circular Spline）,变速原理,参见,P51,、图,2.2-2,。,谐波发生器回转,柔轮一齿、一齿与刚轮啮合,变速原理谐波发生器回转柔轮一齿、一齿与刚轮啮合,由于柔轮、刚轮只能一齿一齿啮合，如柔轮齿数少于刚轮，回转一圈后，,柔轮基准齿将偏移刚轮基准齿一个齿差,（,2,或,4,齿）。,结论：,可将谐波发生器（输入）的,360,回转变成柔轮（输出）一个齿差的偏转，输出,/,输入速比为：,i,=,（,Z,c,Z,f,）,/Z,f,Z,c,：,刚轮齿数；,Z,f,：,柔轮齿数,由于柔轮、刚轮只能一齿一齿啮合，如柔轮齿数少于刚,定义,:,基本减速比,R=1/i,=,Z,f,/,（,Z,c,Z,f,）,以符号,“,-,”,表示输出与输入,转向相反,。,典型应用：,速比,i=-1/R,减速比：,-R,速比,i=1/,（,R+,1,）,减速比：,R+1,谐波发生器输入,谐波发生器输入,刚轮固定,刚轮输出,柔轮输出,柔轮固定,定义:基本减速比 R=1/i=Z f/（,主要特点,承载能力强、传动精度高。,基本概念,：,同时啮合的齿数越多，承载能力越强、传动精度越高。,普通齿轮：,同时啮合齿,12,对（,27%,），传动精度,61510,-4,rad,；,谐波减速器：,同时啮合齿数十对（,30%,），传动精度,1.5410,-4,rad,。,数控机床回转轴精度：,210,-5,rad,。,非常重要,！,1,arc min,=1,/60=,2.9110,-4,rad,1,arc sec,=1/3600=4.8510,-6,rad,主要特点,传动比大，但传动效率较低。,基本概念,：,普通齿轮：,传动比,810,，传动效率,9098%,；,谐波减速器：,传动比,30320,，传动效率,4090%,；,重要！,提高减速比、工作温度和输出转矩，可提高效率。,结构简单，体积小、重量轻、使用寿命长。,只有,3,个零件，寿命,700010000h,（哈默纳科）,传动平稳，无冲击、噪声小，安装调整方便。,对材料（特别柔轮）要求极高。,国产谐波减速器还远远达不到,7000h,。,传动比大，但传动效率较低。,3.,可选结构,柔轮形状、输入连接方式,可选。,柔轮,形状,水杯形,（,Cup type,）,礼帽形,（,Silk Hat type,）,薄饼形,（,Pancake type,）,3.可选结构 水杯形 礼帽形,水杯形,（,Cup type,）,外径小、刚性好；,不能为“中空”结构，对连接面要求较高。,礼帽形（,Silk Hat type,）,端面敞开、安装方便，对连接面要求较低；可采用“中空”结构；,外径大、刚性较差。,薄饼形,（,Pancake type,）,超薄型减速器特殊结构，可大大减少轴向尺寸；,不能直接固定或连接负载，必须使用第,2,刚轮；,承载能力强，安装要求特殊，连续工作要求油润滑（,脂润滑：,减速器平均输入转速、负载率,ED%10%,、运行时间,10min,）。,水杯形（Cup type）,输入连接方式,可选,柔性轴孔（带联轴器）、刚性轴孔、刚性法兰。,柔性轴孔,刚性轴孔,刚性法兰,凸轮,轴承,轴套,联轴器,轴承,凸轮,输入连接方式柔性轴孔刚性轴孔刚性法兰凸轮轴承轴套联轴器轴承凸,柔性轴孔,（,标准结构,）,输入轴与轴套孔采用平键连接、轴套与凸轮通过奥尔德姆联轴器（,Oldmans Coupling,）连接；,具有偏心自动调整功能，对输入轴和减速器的同轴度要求低；,联轴器存在间隙，不能为“中空”结构。,奥尔德姆联轴器（十字滑块联轴器）原理,输入,十字滑块,输出,柔性轴孔（标准结构）输入十字滑块输出,刚性轴孔,连接轴孔直接加工在凸轮体上，输入轴与凸轮采用平键连接；,不能为“中空”结构；,刚性、无间隙连接，不具备自动调心功能。,刚性法兰,连接面、孔直接加工在凸轮体上，输入轴与凸轮用法兰（内孔、端面定位）连接、螺钉固定；,输入轴可为“中空”结构；,刚性、无间隙连接，不具备自动调心功能。,刚性轴孔,4.,产品型式,部件型,（,Component type,）,只提供刚轮、柔轮、谐波发生器,3,个部件；,规格全、价格低、使用灵活；,减速器需用户现场安装，装配要求高；,支承柔轮的输出轴承需用户设计、安装；,需用户充填润滑脂、维护工作量大；,柔轮形状、输入连接方式可选。,常用产品,：,标准水杯形、标准礼帽形、标准博饼形。,4.产品型式,标准水杯形（,P56,、图,2.2-9,）,标准结构；柔轮为水杯形，输入为柔性轴孔连接。,刚轮,凸轮,轴套,柔轮,输入轴,平键,标准水杯形（P56、图2.2-9）刚轮凸轮轴套柔轮输入轴平键,标准礼帽形,（,P56,、图,2.2-10,）,标准结构；柔轮为礼帽形，输入为柔性轴孔连接。,刚轮,凸轮,轴套,柔轮,输入轴,平键,标准礼帽形（P56、图2.2-10）刚轮凸轮轴套柔轮输入轴平,标准薄饼形,（,P57,、图,2.2-11,）,标准结构；柔轮为薄壁外齿圈、通过,1:1,传动的刚轮,S,连接负载（或固定）；输入为刚性轴孔连接。,刚轮,S,凸轮,柔轮,输入轴,平键,刚轮,D,标准薄饼形（P57、图2.2-11）刚轮S凸轮柔轮输入轴平键,单元型,（,Unit type,）,减速器、,CRB,轴承、壳体统一设计，可整体安装；,刚轮、柔轮间有,CRB,轴承；可直接连接负载；,带有密封壳体，工作可靠性高；,无需用户现场组装，使用简单、方便；,无需用户充填润滑脂，维护工作量小；,输入连接可选择标准轴孔、中空轴、标准轴。,变形产品,：简易单元型（,Simple unit type,）,单元型的简化结构，有,CRB,轴承，但无壳体；,性能、价格介于部件型、单元型之间；,减速器无需用户现场组装，但润滑脂需用户充填；,柔轮均为礼帽形，输入连接可为标准轴孔、中空轴。,单元型（Unit type）,标准单元型,（,P57,、图,2.2-12,）,水杯形柔轮、柔性轴孔输入，刚轮与壳体一体。,刚轮,凸轮,CRB,柔轮,连接板,标准单元型（P57、图2.2-12）刚轮凸轮CRB柔轮连接板,中空轴单元型,（,P58,、图,2.2-13,）,礼帽形柔轮，输入轴中空、用前后端盖支承、密封。,刚轮,中空轴,&,凸轮,CRB,柔轮,端盖,端盖,中空轴单元型（P58、图2.2-13）刚轮中空轴CRB柔轮端,轴输入单元型,（,P58,、图,2.2-14,）,礼帽形柔轮、标准轴输入，有前后端盖支承、密封。,刚轮,输入轴,CRB,柔轮,端盖,端盖,凸轮,轴输入单元型（P58、图2.2-14）刚轮输入轴CRB柔轮端,简易标准单元,（,P58,、图,2.2-15,）,礼帽形柔轮、标准轴孔输入，无前后支承、密封端盖。,刚轮,CRB,柔轮,凸轮,简易标准单元（P58、图2.2-15）刚轮CRB柔轮凸轮,简易中空单元,（,P59,、图,2.2-16,）,礼帽形柔轮、标准轴孔输入，无前后支承、密封端盖。,刚轮,中空轴,&,凸轮,CRB,柔轮,简易中空单元（P59、图2.2-16）刚轮中空轴&凸轮CRB,其他产品,齿轮箱型（,Gear head type,）,可直接安装电机、直接驱动负载（,P35,图,2.2-7,）。,其他产品,回转执行器（,Rotary Actuator,）,电机、减速器集成一体，典型机电一体化。,练一练：,完成,P68,，,技能训练,回转执行器（Rotary Actuator）练一练：,三、,RV,减速器,1.,基本概念,要点,旋转矢量（,Rotary Vector,）减速器的简称；,日本,Nabtesco Corporation,（纳博特斯克）,1985,年研发；,减速原理,=,摆线针轮减速,+,行星齿轮减速；,纳博特斯克,是全球最早、最大、最著名，,几乎唯一,的,RV,减速器生产企业；国内有,山寨产品,，但性能,差距十分大,；,实际也可用于升速；在机器人上，总是用于减速，故称,RV,减速器,。,三、RV减速器,2.,结构与,原理,基本结构,复杂，包括行星齿轮、曲轴、摆线针轮,3,大部分。,2.结构与原理,输入太阳轮行星齿轮,2.,行星齿轮,曲轴,RV,齿轮,3.,RV,齿轮,针齿销,针轮,传动路线,输入太阳轮行星齿轮2.行星齿轮曲轴RV齿轮3.R,太阳轮,（输入轴）带动,行星齿轮（,2,或,3,个）,旋转；,第一级、,正齿轮减速；,行星齿轮,带动,曲轴,（,2,或,3,根）旋转；,旋转,曲轴,带动,RV,齿轮,（,2,片）摆动；,RV,齿轮,通过,针齿销,推动,针轮,偏转；,简单,RV,减速器有时直接将,RV,齿轮、针轮做成齿轮，省略针齿销。,RV,齿轮和针轮存在,齿差,（一般为,1,）,，,RV,齿轮旋转一周，只能推动针轮偏转一个齿差。,第二级、,差动齿轮变速。,变速原理,观看原理视频,太阳轮（输入轴）带动行星齿轮（2或3个）旋转；变速原理,曲轴回转,RV,齿轮和,针轮啮合位置（最高点）,一齿、,一齿顺时针移动,针齿销推动针轮缓慢偏转,差动齿轮变速原理,曲轴回转RV齿轮和针轮啮合位置（最高点）一齿、一齿顺时针移动,曲轴回转,360,，针轮偏移,1,个齿差,结论：,可将曲轴（行星齿轮）的,360,回转变成针轮（输出）一个齿差的偏转。,曲轴回转360，针轮偏移1个齿差 结论：可将,第一级（,正齿轮减速,）输出,/,输入速比,i,1,=,Z,1,/Z,2,Z,1,：,太阳轮齿数；,Z,2,：,行星齿轮齿数,第二级（,差动齿轮变速，针轮输出时,）,i,2,=,（,Z,4,Z,3,）,/Z,4,Z,4,：,针轮齿数（针齿销数）；,Z,3,：,RV,
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