工业机器人|鸿骏轴承：谐波减速机轴承在工业机器人上的安装与应用重器

1 谐波减速机
1.1 谐波减速机的传动原理
【工业机器人|鸿骏轴承：谐波减速机轴承在工业机器人上的安装与应用】谐波传动（Harmonic Drive）由美国发明家 C.WaltMusser 马瑟于上世纪 50 年代中期发明创造，具有其他传动所不具备的特点。谐波传动应用金属弹性力学的独创动作原理和 3 个基本部件（波发生器、柔轮、刚轮）构成精密控制用减速机。
谐波传动做为减速器使用，通常采用波发生器主动，刚轮固定、柔轮输出的形式。
当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，其长轴处柔轮轮齿插入刚轮的齿槽内，成为完全啮合状态；而其短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱开状态。从啮合到脱开的过程则处于啮出或者啮入状态。
当波发生器连续转动时，迫使柔轮不断发生变形，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开的过程中不断改变各自的工作状态，产生了所谓的错齿运动，从而实现了主动波发生器与柔轮的运动传递。
1.2 谐波减速机特点
1）精度高。
多齿在两个 180°对称位置同时啮合，因此齿轮齿距误差和累计齿距误差对旋转精度的影响较为平均，可得到极高的位置精度和旋转精度。
2）传动比大。
单级谐波齿轮传动的传动比可达 30-500 ，且结构简单，三个在同轴上的基本零部件就可实现高减速比。
3）承载能力强。
在谐波传动中，齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较其他传动形式高。
4）体积小、重量轻。
相比普通的齿轮装置，该齿轮结构体积和重量可以大幅降低，实现小型化、轻量化。
5）传动效率高、寿命长。
6）传动平稳、无冲击、噪声小。

1.3 谐波减速机
谐波跳出了传统以 Willis 定理为基础的渐开线齿轮设计，应用全新的齿形设计理论，设计出非共轭的谐波啮合齿形，可以在大幅提高谐波减速机使用寿命的前提下，提高其输出效率和扭矩承受能力。
与国外同类产品齿形比较，全新的谐波啮合齿形“P型齿”克服了以往谐波啮合齿形的缺点，通过一系列创新性的改进措施，能极大提高柔轮的使用寿命。
“P 型齿”优点包括：
1）齿高较低，不需要很深的啮合距离就可以获得较大的啮合量，可承受较大的扭矩；
2）齿宽较大，齿根弧度亦大，可减少发生断裂失效的风险；
3）所需柔轮变形量较小，可使柔轮的寿命得到很大提高；
4）20%-30% 的齿参与啮合，齿面比压较小。
在性能参数上，谐波减速机的优势包括：
1）承载扭矩大幅提升，是国内同类产品的 2 倍以上，极限载荷优于国外知名品牌；
2）体积小，重量轻，体积是国内同类产品的 1/2 以下；
3）高效率、低背隙、可实现零误差精确传动；
4）超长工作寿命，极限载荷寿命是国外知名品牌的4 倍以上；
5）可以获得超稳定的低频输出特性，对于有精密点位控制要求和稳定性的焊接机器人具有重要意义。
2.1 细节设计
1) 波发生器轴向定位严密。
2）谐波减速机应注意避免干涉
① 避免柔轮在发生弹性变形时与相配零件干涉。
② 注意安装螺钉长度，防止因螺钉过长干涉柔轮。
3）谐波减速机本体上的螺钉不能拆卸。
4）注意谐波减速机润滑与密封。
5）注意谐波减速机相配零件的形位公差。