谐波齿轮传动与滚珠螺旋传动.ppt

1、谐波传动具有结构简单、齿轮比大(数十数百)、传动精度高、回程误差小、噪音低、传动稳定、装载能力强、效率高等优点，需要制造专业设备，成本高，但工业用机器人、航空、火箭1谐波传动的工作原理、三、谐波传动、谐波传动由三个主要要素组成：具有内齿的刚轮l、具有外齿的柔性齿轮2和谐波发生器3。 通常，波动发生器是有源部件，但刚轮和柔轮的一方是无源部件，另一方是固定部件。 如果将小波发生器组装到柔轮内孔中，由于前者的全长比后者的内孔径稍大，所以柔轮成为椭圆形，在椭圆的长轴两端形成柔轮和柔轮的齿这两个部分的啮合区域关于其他地方，根据柔软的轮回的方向，是处于啮合状态还是非啮合状态。 如果波动发生器连续地旋转，柔

2、性齿轮的长轴的位置发生变化，齿轮的齿的啮合和脱离发生变化，柔性齿轮和柔性齿轮之间产生相对位移，运动被传递。 三、谐波驱动器、波发生器旋转一周时，弯曲部上稍微变形的循环次数与波发生器上的突起数相符，称为频率。 常用的有2波和3波两种。 为了防止柔轮的力平衡与齿轮的干扰，柔轮与柔轮的齿数差通常与频率相同，其是小波发生器的频率(小波发生器上的滚动轮的数量)的整数倍。 三、高次谐波齿轮传动、三、高次谐波齿轮传动、二次谐波齿轮传动的速度比计算公式，分别是刚轮、柔轮、波形发生器的角速度，分别是刚轮和柔轮的齿数。 (1)柔轮固定时，三振齿轮传动，(2)柔轮固定时，柔轮固定时，三振齿轮传动， 3 .谐波传动机

3、构的选定和计算中常见的谐波传动减速机的符号在下图的谐波传动机构的选定中进行说明： (1) .齿轮比的选定目前中国谐波传动机构的齿轮比标准化，主要有100、125、160、200、250、250 容许齿轮比有正负5的误差。 三、谐波传动、(2) .名义扭矩名义扭矩是指谐波传动使用期限(一般5000h )下可输出的最大扭矩。 名义力矩也标准化了。 (3) .材料选定柔性花键在反复变形的状态下工作，因此需要采取强度和耐疲劳性好的合金结构钢来制作。 在功率小的传动装置中，有时用尼龙1010、尼龙6、氟树脂等材料制作柔性齿轮。 刚轮可以采用45钢、40Cr或高强度铸铁、球墨铸铁等材料。 波形发生器一般选

4、择55Si2、60Si2、50CrMn等材料。 在减速机构的输出轴上安装有齿轮、链轮、三角带轮及平带轮时，需要检查轴伸的悬臂负荷，检查式为d-齿轮、链轮、带轮的节圆直径(m) FR悬臂负荷系数(齿轮FR=1.5； 链轮FR=1.2三角带轮FR=2； 平带轮FR=2.5 )结果是安全的。 三、谐波传动在滚珠丝杠和螺母轨道之间放置适量的滚珠，在丝杠之间产生滚动摩擦。 丝杠旋转时，滚珠沿丝杠轨道滚动。 螺母有返回，构成了螺纹轨道和球的循环通路。 为了使球和卡车之间没有间隙，可以进行过盈配合，请设置预紧器。 为了延长寿命，可以设置润滑材料和密封件。 滚珠丝杠传动的特点是，与滑动丝杠传动和其他直线运动副

5、相比，(1)传动效率高，一般滚珠丝杠副的传动效率达到80%95%，消耗能量仅为滑动丝杠的1/3。 四、滚珠丝杠传动、(2)运动平滑的滚动摩擦系数接近常数，起动和工作摩擦扭矩的差较小。启动时没有冲击，施加预紧器后就没有间隙，接触刚性和传递精度提高。 (3)工作寿命长的滚珠丝杠螺母副的摩擦表面具有高硬度(HRC5862 )、高精度、长的工作寿命和精度保持性。 寿命约为滑动螺钉副的56倍以上。 (4)定位精度和重复定位精度高的滚珠丝杠，副摩擦小，温度上升小，没有蠕变，没有间隙，所以通过预紧来补偿热膨胀。 因此，可获得高定位精度和重复定位精度。 四、滚珠丝杠传动，(5)同步性在同一套滚珠丝杠上同时传动

6、几个相同的运动部件，能够得到良好的同步运动。 (6)可靠性高的润滑密封装置结构简单，容易维护。 (7)自锁不能用于垂直传动时，必须在系统上附加自锁或制动装置。 (8)由于制造工艺复杂，要求滚珠丝杠和螺母等部件的加工精度、表面粗糙度，因此制造成本高。 四、滚珠丝杠传动，一.工作原理和结构，四、滚珠丝杠副结构，端盖循环，插管循环，在丝杠和螺母的丝杠轨道之间载置滚珠，当丝杠或螺母旋转时，滚珠沿丝杠轨道转动，则在丝杠和螺母之间进行相对运动为了防止滚珠从轨道上滚动，在螺母的螺纹槽的两端，设置有与螺纹轨道形成循环回路，使滚珠在螺母轨道内循环的返回导轨。 滚珠丝杠副中的滚珠循环方式有内循环和外循环两种。 内

7、循环分为固定式内循环和浮动式内循环。 外循环分为螺旋槽式、插管式、端盖式。 四、当球的螺旋传动、外循环球循环回来时，离开螺丝的螺丝轨道，在螺母或体外进行循环运动。 内循环球在循环中总是与丝杠表面接触。 内循环方式的优点是滚珠循环的回路短，顺畅性好，效率高的螺母的尺寸也小。 缺点是变频器加工困难，组装调整也不方便。 (1)滚珠循环方式、螺旋槽式的特点是技术简单，径向尺寸小，容易制造，但止珠器的刚性差，容易磨损；(2)外循环方式、a螺旋槽式、b插管式、插管式的结构简单，容易制造，但径向尺寸大，弯头端部磨损端盖式结构简单，技术性好，但轨道吻合和拐角处的圆角容易加工准备，影响其性能，应用少。 c端盖式

8、、2 .对滚珠丝杠副轴方向间隙的调整和施加作用力的方法关于滚珠丝杠副轴方向间隙，除了要求其自身的一个方向的传递精度之外，对轴向间隙也有严格的要求。 滚珠丝杠副的轴向间隙是负荷时滚珠和轨道型面接触点的弹性变形引起的螺母位移量和螺母原间隙的总和。 通常，采用双螺母的施力或单螺母(大滚珠、大导程)的方法，将弹性变形抑制在最小限度，减小或消除推力间隙，能够提高滚珠丝杠副的刚性。 四、滚珠丝杠传动，四.滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级和标记方法(1) .主要尺寸被称为直径、导程、螺旋上升角等。 (2) .精度等级JB316.282 滚珠丝杠副精度标准规定分为c、d、e、f、g、h六个等级。 c级最高，h级

9、最低。 (3) .标记方法，四，滚珠丝杠传动，标记方法：三.滚珠丝杠副的支承方式.滚珠丝杠的轴承组合和壳体、螺母座及其他部件的连接刚性，对滚珠丝杠副传动系统的刚性和精度有很大的影响，在设计、安装时需要认真考虑。 为了提高轴向刚性，螺钉支撑以常用推力轴承为主的轴承组合，仅在轴向负荷小的情况下使用推力轴承。 以下是四种典型的支撑方式及其特征。 四、滚珠丝杠传动、四、滚珠丝杠传动、2 .用预拉伸安装时，载荷大，轴承寿命比权利要求2低3 .适用于中速传动，精度高。固定-固定，四，滚珠丝杠传动，在丝杠两端安装两个推力轴承和向心球轴承。 轴向刚性最高的2 .预应力安装时，负荷小，轴承寿命高3 .适用于高速

10、、高刚性、高精度。 固定-铰链，四，滚珠丝杠传动，一端安装两个推力轴承，另一端安装向心球轴承。 轴向刚性不高，与螺母位置有关系2 .双推端可以预拉伸安装3 .适用于中速、高精度的长螺钉。 固定-自由，四，滚珠丝杠传动，仅一级安装两个推力轴承，另一端处于自由状态。1 .轴向刚性低，与螺母位置有关。2 .双推端可预拉伸安装。3 .适合中小负荷和低速，垂直安装，在短丝杠上4 .滚珠丝杠副的设计设计滚珠丝杠副的已知条件：工作载荷F(N )或平均工作载荷Fm(N )、寿命(h )、螺钉的工作长度(或螺母的有效行程) L(m )、螺钉的转速n (平均转速nm或最大转速nmax) (r/min )，以及一般

11、的设计步骤和方法如下： (1) .丝杠副的计算负荷Fc(N )、四、滚珠丝杠传动、-硬度系数，如表2所示选择-精度系数，表3中选择-平均工作负载(n )。 四、滚珠丝杠传动、(2) .额定动负荷，四，滚珠丝杠传动，运转寿命(h )； 计算正负载荷(n )。 (3) .根据滚珠丝杠系列选择的必要规格，使所选规格的丝杠副产生额定动负荷。 (4) .管理传动效率、刚性和工作稳定性，不满足要求的，应当选择别的型号再管理。 (5) .关于低速()传动，用额定静负荷计算即可。 四、滚珠丝杠传动、例1试着设计了数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。 平均工作负荷Fm=3800N、丝杠工作长度l=1.2m、平均转速

12、nm=100r/min、最大转速nmax=10000r/min、寿命=15000h左右、丝杠材料为CrWMn钢、轨道硬度5862HRC、传动求滚珠丝杠传动(2)根据寿命条件计算额定动负荷(3)根据必要的额定动负荷选择丝杠副尺寸，从检查表中得到以下规格： 4、滚珠丝杠传动，考虑各种因素，在FFZD5006-5中， 公称直径： D0=50mm导程： p=6mm螺旋角：=arctan(6/(50)=211 滚珠直径： d0=4mm轨道半径： R=0.52d0=0.524=2.08mm偏心距离：导程内径： d1=45.9mm、4，滚珠螺旋(4)稳定性管理：假定固定-铰链(f-s )丝杠长，所以用杆的稳定性求出临界载荷式： e丝杠的弹性模量、钢-丝杠相对于危险截面的轴惯性力矩-长度系数、两端为铰链时，m，4 在临界转速下验证高速运转时，要管理是否发生共振的最高转速，要求丝杠的最高转速。 临界转速可以用公式计算：四，滚珠丝杠传动， (5)刚性管理：滚珠丝杠通过工件载荷F(N )和扭矩T(Nm )的共同作用，各丝杠的变形量(m )在式中： a