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标题: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教] [打印本页]

作者: 数控散人    时间: 2006-12-23 09:49
标题: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
近遇一奇怪齿轮机械装置,勉强翻译为谐波差动装置;
. S2 J7 R! S4 q
   1. 仿佛存在有双向超越理合器之表象,但是速度允许极低;
& i' D$ a) m7 G I6 {+ v; |- Y; C
   2. 又仿佛相位调整之设计;但又允许相互双向超越加减;
" b1 Z. M# c: v# h+ b/ R9 H
现只有碎片一张,请各路大侠指点迷津.
' P+ V/ f1 \! v4 Z3 D. {1 l
 

作者: 老鹰    时间: 2006-12-23 21:19
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
这个问题看来有一定难度?数控散人都被难住了。
作者: 数控散人    时间: 2006-12-24 11:08
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
请知道的大侠不吝指点!
5 h$ O8 M& t# ^) P( O! w
看过斑竹的介绍,应该能够知道些吧?
7 n/ \6 L+ r) E+ c; \, J8 R# `
 
( U* h1 F& \, W$ a; M& p; u; d2 _

 

2 Q; j% S$ D$ ?5 d" A* H

 


作者: 红瓤地瓜    时间: 2006-12-24 14:11
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
谐波传动减速器
! A( T  }% g+ d- H) y: y
) X" K; e0 W  _# O8 d2 F; K  谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动(简称谐波传动),它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。 , H! j7 `1 L, w: O5 G7 F

3 g7 r; X# N9 T, _% F1 _  E(一)传动原理 : a/ v$ N  W; S7 ]5 b
1 r" M. O4 _$ r" U* v8 [, W
& l. D2 I; c1 X4 m# O* p
0 g$ H5 j; i' V# o! F! B
  图3-79示出一种最简单的谐波传动工作原理图。  
  ~" D1 M+ N8 d3 P  
' M& h. O4 s7 ^  Z8 @5 [* r " u9 K, Z* s5 ^
; X6 W* [2 C) w: P
  它主要由三个基本构件组成:
4 G; u; g$ j; Q' m# @5 {4 Q. F
! s9 D  D7 E6 K, t
3 K( J3 p6 O( f& ^. o% ~5 T , u, }0 a6 A1 J. ?. z- r
(1)带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)2,它相当于行星系中的中心轮;
/ S" V: I" l1 f 7 G: T) g3 p) E3 N4 x5 Q
(2)带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)1,它相当于行星齿轮;
+ v' c* \& ]( F: p
. \( \# y8 \0 w- o(3)波发生器H,它相当于行星架。# [3 R$ ~0 I- D/ V2 R
2 n) l" t7 G) q' v, R8 ^$ Y
  8 F# Y4 F+ Z1 t2 P2 a9 Y# v4 {
作为减速器使用,通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。    G5 J! i" \% m2 Y

2 p  D3 V& |% c  波发生器H是一个杆状部件,其两端装有滚动轴承构成滚轮,与柔轮1的内壁相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮,其内孔直径略小于波发生器的总长。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件。当波发生器装入柔轮后,迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形,其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合,而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿图示方向连续转动时,柔轮的变形不断改变,使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变,由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……,周而复始地进行,从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器H相反方向的缓慢旋转。
; |) I6 ^3 V5 {% E5 d1 f  _
7 X/ A2 ^! U0 s  图3-80为谐波传动减速器结构图。2为刚轮,1为柔轮,H为波发生器。刚轮固定,动力由波发生器输入,柔轮输出,其输入与输出转向相反。
- @& `; Q/ j0 I( d( L% ?% q) y+ M

0 k9 W; k$ z$ C, H# l1 f9 E; Q( T: s4 W
  在传动过程中,波发生器转一周,柔轮上某点变形的循环次数称为波数,以 n 表示。常用的是双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小,结构比较简单,易于获得大的传动比。故为目前应用最广的一种。
1 @3 e1 n' L( z" ]
3 G/ S+ d" @# h4 R1 Q- ^  谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同,但齿数不等,通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数,即" j3 V, O2 _. a7 q0 }; `

2 k! v5 q% ?/ {/ Kz2-z1=n+ M1 E7 }! h# [1 A
5 ^. L; s& K2 e, x2 h: M
  式中 z2、z2--分别为刚轮与柔轮的齿数。
; f9 ^! |5 v5 Z+ t( E
, z3 ~$ c- @% G  ]+ l  当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时,谐波齿轮传动的传动比为
( O% w5 J/ y( X5 m" A& ^4 e) _& M/ t  q$ `2 B
i=-z1/(z2-z1)8 Q! p( U& R3 W9 X' h9 W  L
$ k! Y' U. G# ~9 j) m: B& }" E
  双波传动中,z2-z1=2,柔轮齿数很多。上式负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。由此可看出,谐波减速器可获得很大的传动比。
' d- i) I+ H. {( C, X: W, A- d" O4 _8 S0 k7 u8 u# v; Z
(二)特点
9 Q0 L3 T& w( ]5 n# y5 X
, \. ?9 O! o8 U1.承载能力高 谐波传动中,齿与齿的啮合是面接触,加上同时啮合齿数(重叠系数)比较多,因而单位面积载荷小,承载能力较其他传动形式高。
' L" K& z6 [+ t3 _& Q- p9 ^$ O6 g9 c) }3 k' X, j2 F  ?6 \
2.传动比大 单级谐波齿轮传动的传动比,可达 i=70~500。
3 L. \4 G# N2 x# B5 F9 a7 u4 N" Y# u6 G4 N# S1 w5 R& l: K# k& ]9 U
3.体积小、重量轻。
. @4 X% W0 X+ ]8 W/ A( @) I0 I
4.传动效率高、寿命长。
' g" G) K: [! ^" ]  H# k) S# G5 {! a- v3 V6 w5 k
5.传动平稳、无冲击,无噪音,运动精度高。
+ }7 h; z$ ^: A; P' @% Y5 t/ r
. C6 }) i1 i2 u' e6.由于柔轮承受较大的交变载荷,因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高,工艺复杂。
8 Q  t* W1 V6 f! n$ S( Y8 c
' v0 Y8 ^" F4 v* q& N+ n  谐波减速器在国内于六七十年代才开始研制,到目前已有不少厂家专门生产,并形成系列化。广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业,由于它的独特优点,在化工行业的应用也逐渐增多。 + f$ w! x+ f6 d; ]- Q. c: H
- n9 _# ~& _' @% H' s
  在传动过程中,波发生器转一周,柔轮上某点变形的循环次数称为波数,以 n 表示。常用的是双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小,结构比较简单,易于获得大的传动比。故为目前应用最广的一种。 % o; a& Q7 \4 M0 f$ Y+ U
1 p0 y% g2 }& x- d
  谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同,但齿数不等,通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数,即% o' @; ]( v# S
  j) B3 @! R9 H
z2-z1=n
+ j* J* n  u$ L/ c( c7 J( O0 \: ?+ b4 Z% l: O2 N
  式中 z2、z2--分别为刚轮与柔轮的齿数。 ' z. L/ f; h7 `0 `1 b

  D% t' P1 b' [  当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时,谐波齿轮传动的传动比为
( {8 o$ B- Z8 [, g* @3 e6 V
* g7 F1 m  d4 @/ C9 o- t6 ci=-z1/(z2-z1)+ p- u# ]8 Q% b9 a. j. z8 `
1 c, o! Y9 w0 s  A5 q' O% ]7 x
  双波传动中,z2-z1=2,柔轮齿数很多。上式负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。由此可看出,谐波减速器可获得很大的传动比。
8 D5 ~0 L; H) o- r, U5 K
! z+ E: d0 p/ v) e$ j(二)特点
7 G2 z/ W- Z+ Z' W! R$ p) u& }& e6 K
1.承载能力高 谐波传动中,齿与齿的啮合是面接触,加上同时啮合齿数(重叠系数)比较多,因而单位面积载荷小,承载能力较其他传动形式高。 " Z) |9 @, D2 u! P% D
2 X6 [6 _( W' l/ w. I/ K+ }
2.传动比大 单级谐波齿轮传动的传动比,可达 i=70~500。 1 n5 G' b# E& _: U5 y

& ]' p8 k- [8 }$ O2 T3.体积小、重量轻。 6 Z& X% b( U% |+ Y5 [! g

7 H7 d9 Y& F/ P! k$ o2 j- R1 ^4.传动效率高、寿命长。
9 N2 X- [* y7 D/ I) w# e6 ^% W0 t* X2 Z7 ?. m* N* y
5.传动平稳、无冲击,无噪音,运动精度高。
# B' B1 E; O5 Z1 `. X# S5 U. z0 Y3 v; [9 s3 {) S
6.由于柔轮承受较大的交变载荷,因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高,工艺复杂。: ?, b0 G. n* K  @' x/ Z' B
% H; k4 [9 X' s/ G& o$ w
  谐波减速器在国内于六七十年代才开始研制,到目前已有不少厂家专门生产,并形成系列化。广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业,由于它的独特优点,在化工行业的应用也逐渐增多。
7 n8 D# ~" e* \! @2 H1 `7 Z, M# F4 q; A  ]! n( p, @

  t  n# q/ A& {! e: v# @8 W, R% J7 U4 \
这个是免费的,还有付费的弄不出来,你看看是否有相近之处
/ u: B; N. U( ?- x
作者: 数控散人    时间: 2006-12-24 16:39
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
哦,有点象其中大黑框中的内容.
' b: X! D5 d* }% d. h5 m
谢谢山东老乡!
+ }" |! s0 A3 s1 b) H8 d/ a
但是,问题好象还没有解决.....
. V3 K& M& n8 a; V* Y

作者: 阿松    时间: 2006-12-25 09:53
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
前天就看到了这个帖子,没有回复是因为没有实际见过类似的装置,不敢妄言。+ S. A) g* l. h2 Y. G
我想应该可以从速比公式入手,Z3和Z4没在公式里出现,可能包含在N1和N2中;我估计R可能是皮带轮的速比。如果是这样Cd,Cs,Z3和Z4得出N1和N2,如何得出?没研究过谐波齿轮,不太清楚。  }6 S, U1 }6 [9 Z! v' W" \# x  m: w
还有,如何得到正反转?通过皮带轮?
作者: 数控散人    时间: 2006-12-25 11:33
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
斑竹你好:
" |, b0 V: ?' j$ s# y
上述机构的确较为复杂,表现在以下几点:
8 U) q$ Q9 J) S. N* Y4 Z
   1. 其中间机构有可能是谐波减速器,这方面"地瓜"朋友已有所指点(4楼).
/ i/ k! D/ @8 \$ \
   2. 如假定确实是谐波减速结构,则可推断在主传动时(Z4/Z3->Z2/Z1)--柔轮相对静止/刚轮输出; 差动输出时(皮带轮->
7 Z0 U$ H3 \/ P/ B) G. x8 {
       谐波减速器->Z2/Z1)--刚轮相对静止/柔轮输出;
- R2 {* q9 a0 v# }
   3. 主要此问题的难度是.
; Q( j( P5 V# F; K% m
          A. 其中Cs+Cd机构的原理和作用?
% I7 c) S5 F* R' D: [
          B. 其中差动输出的数学模型及公式计算?
# X' R( H! P/ g9 v3 y- h9 p, L
          C. 主传动(输出)和差动(输出)的准确逻辑关系(速度+角度)?
9 Z2 ?9 S* i% X% ^% E
要解决上述问题,看样子是有一定难度的.欢迎各路大侠继续指点.
& n5 H& [" s, ^& v: B0 J
 

作者: 随风而去    时间: 2006-12-25 18:50
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
http://www.i360.cn/user/jianz/moban2/company_productshow.asp?productID=536
* ^) m" [3 ~  v5 f/ C5 X0 _6 `/ Q
其实这个就是谐波传动减速机!, w3 O1 }9 }9 E; P

( u( x/ x6 o/ u4 B: c) ?谐波传动的原理
) H( {; {2 q1 ?1 {7 [& o' S( e8 y" q$ N1 L) d7 p
--------------------------------------------------------------------------------5 h3 E5 i* X6 g' f/ D
2 e8 C  U5 e5 j9 d8 u+ [; |
谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的。谐波传动包括三个基本构件:波发生器、柔轮、刚轮。三个构件中可任意固定一个,其余两个一为主动、一为从动,可实现减速或增速(固定传动比),也可变换成两个输入,一个输出 ,组成差动传动(其传动原理如图所示)。当刚轮固定,波发生器为主动,柔轮为从动时,柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形,在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合;在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开;在波发生器长轴与短轴区间,柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态,称为啮入;有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态,称为啮出。由于波发生器的连续转动,使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化,循环不已。由于柔轮比刚轮的齿数少2 ,所以当波发生器转动一周时,柔轮向相反方向转过两个齿的角度,从而实现了大的减速比。
作者: 数控散人    时间: 2006-12-26 19:29
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
原帖由 数控散人 发表 ) J! w0 s! M; m2 N3 j 4 Y# [7 Y* I8 Z" N3 K o. W
斑竹你好:
; B7 K5 [ F& d9 l0 Q) n
上述机构的确较为复杂,表现在以下几点:
( f+ J; N! a. X3 n7 c) u+ }
 1. 其中间机构有可能是谐波减速器,这方面"地瓜"朋友已有所指点(4楼).
2 K) T3 e- V) m0 K' q/ x8 x
   2. 如假定确实是谐波减速结构,则可推断在主传动时(Z4/Z3->Z2/Z1)--柔轮相对静止/刚轮输出; 差动输出时(皮带轮->
8 Z/ ]8 A8 @' o3 q2 ^. b# ^) Y
       谐波减速器->Z2/Z1)--刚轮相对静止/柔轮输出;
7 g( a: _3 [8 }& z- }. m) U; E. w( ]
   3. 主要此问题的难度是.
5 y& i; L' m7 [* }# ~. e, h6 Z; F
          A. 其中Cs+Cd机构的原理和作用?
- R- }; C9 X/ P
          B. 其中差动输出的数学模型及公式计算?
5 @0 F( Q4 \3 M+ O. `4 d' Z
          C. 主传动(输出)和差动(输出)的准确逻辑关系(速度+角度)?
- L( H0 d+ d* S% ~2 ]+ ]
要解决上述问题,看样子是有一定难度的.欢迎各路大侠继续指点.
3 T# a' n( g& y. O) K* Z" X
 
. P, U9 c/ v, [4 |" v- A
$ P1 w, }( Y3 k( E
请大家针对主题说,不要重复咀嚼"谐波"(也没什么味儿),我认为里面最关键的是"差动"的概念,
( {" V; C! C+ A% j: @
谢谢.
b$ R% z4 { M6 t7 N! n- d" ?- c
 
! m. S$ F, p" s% I8 H$ u \" z
 

作者: 数控散人    时间: 2006-12-28 07:53
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
请斑竹设为置顶贴,方便大家发言.
8 O% e. `+ }6 P5 b6 {& \
谢谢.

作者: 数控散人    时间: 2006-12-31 09:54
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
千里冰峰,
9 x; K9 A$ y3 D; `2 q7 g$ [: R
万里雪飘;
~) ]4 s. @4 | z
江山如此多娇,
0 e: L- m0 r0 V2 }0 V
引无数英雄竟折腰!
; q- `; Z z% b. ?# X# k3 \
楼上大侠,好深的功力!
- b5 l. H8 e. V6 I5 m3 }1 ~
% R" x! P7 p5 @! R
 
: x5 i/ t# y- e5 Z# x7 G2 i# U% @
只是有一点不是很赞同,既Cs和Cd的定义好象还不够完全准确.
- H+ t5 l: v9 w4 x6 C; ^
当然,外表是看不出来的,但是这个机构是允许其"可变速ブ-リ传入"反向输入的;
/ [; e' g* I4 }! }0 B' k% M
具体的讲,Cs和Cd有可能不一样.
5 S9 [2 j, w- G) G
这也许对你的计算有所帮助.
0 i. H( ` {- s2 u5 V* d& h
 

作者: logxing    时间: 2007-1-1 00:59
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
按照我的分析可以得到数控散人给出的式子,请大家看看。! v+ d7 B# ], P. o

$ r7 i/ I/ f5 Z* h& @Cd是输入刚轮,Cs是输出刚轮,设它们的齿数分别为Zd和Zs。Cd和Cs共用一个波发生器和柔轮。
1 K( p& a0 o1 G# @Z3的转动N3由Cd输入,"可变速ブ-リ"的转动Nf由波发生器输入。这里Nf就是±(N1~N2),这里我就先简写为Nf了。这两个输入合成柔轮的输出Nr。然后柔轮的转动Nr和Nf相当于两个输入,再由Cs输出。这就是全部过程,下面我们推导公式。
  k; ]% o" W. i! U2 ~4 Z! j( }  T: ?, b' q+ K
先列一下变量:3 m* q% C# s3 X& S, j( m7 Y: g
Zd,N3是Cd的齿数和转速(Cd和Z3固定)
9 T, _4 g$ ~& UZs,N2是Cs的齿数和转速(Cs和Z2固定)
2 w( u+ P, ^; n: H& z0 V3 ?8 V& ~Zr,Nr是柔轮的的齿数和转速
" }$ c" j9 x1 {, {4 P" y
# |7 r: {$ S/ d3 n& O; B先说一下谐波传动的传动比公式,大多数书上给的都是固定刚轮或固定柔轮时的公式,对于两个输入的谐波传动是不适用的。比如当原来固定的刚轮转动时,并不能把刚轮转速直接加在刚轮固定时的输出上。用x,y,z代表刚轮,柔轮和波发生器,通用公式是% x1 P, r0 h+ a, P, h8 q
(Nx-Nz)/(Ny-Nz)=Zy/Zx               (1)      N代表转速Z代表齿数+ @* [# C& J1 L$ M
在本例中
( J3 L6 C+ p* B6 h4 F(N3-Nf)/(Nr-Nf)=Zr/Zd                 (2)( n* h$ U4 g& s7 C6 b6 T# _
(N2-Nf)/(Nr-Nf)=Zr/Zs                 (3)
3 ]" {  l* R; D9 F% U7 y由(2)/(3)我们可以消掉Nr和Zr,得到
, H" u* h0 a! C6 n" X9 K1 g(N3-Nf)/(N2-Nf)=Zs/Zd: n8 a2 @/ x4 n- d" r0 X
化简一下,把N2导出来$ g: s$ m  J1 ?
N2=N3*(Zd/Zs)+Nf*(1-Zd/Zs)    (4)! A: `9 t) y" F! O/ V
巧妙之处在于变速项与主输入运动N3是分离的。& a- y5 O8 ~5 q) T3 U+ Q
设R=Zd/(Zs-Zd)即可得到
6 H) F& Y* f# K; f% Y5 dN2=N3*(Zd/Zs)+Nf/(1+R): _4 K: t& L* d1 K. h

" Z- x& E$ F+ V+ d+ P- D最终输出0 v# ]/ q* Z$ r( M' r
N=N2*Z2/Z1=N3*(Zd/Zs)*(Z2/Z1)+Nf/(1+R)*(Z2/Z1): \$ Q+ F7 U( W0 g
若Nf=0有
3 I0 O2 f" M( V- w2 CNo=N3*(Zd/Zs)*(Z2/Z1)( H; H1 k" h8 c2 k0 Z+ }. y$ t
所以,最后结果9 V& U2 M# n/ ]8 B7 ~
N=No+Nf/(1+R)*(Z2/Z1)
, C0 b/ g8 w1 q3 s. s) w2 u2 _" E5 L. {=No±(N1~N2)/(1+R)*(Z2/Z1)- |/ D: [- V& u5 l( |# v
: r! ^- _% ?+ d8 N
至此,我们还得到了No与N3的关系。刚轮与柔轮的齿数并没有相差为一的要求。而且Zs和Zd不可以相同,否则由(4)可以知道装置会失去变速功能。Zd和Zs越接近,变速程度越弱。N3和N2应该是同一数量级的。这东西应该是个微量无极变速装置(没有减速)。
) j; X2 C) k  D5 f9 o4 c& N2 r. g- y
不知道这样是不是回答了数控散人的三个问题。欢迎讨论。
作者: 随风而去    时间: 2007-1-2 19:45
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
15楼果然很强~~~
. W' u9 E& x# N2 h4 u: ?) ^0 A' q" Q) J  ?- G) L2 P/ r
推的也很公正~~~~% H0 I. a7 |" a' u/ D

9 R# P$ w- H$ R0 x3 c  Q/ f! FPS
( }) o& B. K. p$ q! J对机械不是很懂,不过从直觉得上觉得这东东的应用很有价值~~~
作者: liuqh    时间: 2007-1-3 16:11
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
好像不是谐波齿轮减速器,柔轮不太像,应该就是普通的少齿差传动
作者: zhangminshhc    时间: 2007-1-3 17:39
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
有没有懂日语的给翻译一下。
作者: rshg    时间: 2007-1-4 11:27
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
目标最强大侠:非常完美的推导。
9 y) B* f, w2 ?& D7 Q9 K我不了解谐波差动装置,但是现在看了以上讨论感觉这些装置设计的很巧妙哦,机械原理理论结合高数推理
作者: 刘景亚    时间: 2007-1-5 12:08
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]

通过对译文的理解和对简图的分析推导,我对这个装置有了一些了解,但还有一些疑问。

0 H) b/ e% l: e' M

这是一个可以对输出机构的转速进行无级的细微调整的装置(对于输出机构译文说是轧辊,估计是用于冶金之类的机械)。其组成是:4个普通齿轮Z1、Z2、Z3、Z4;图左上方是一个可变速滑轮;图中间上半部分是一个谐波减速器,它由波形发生器(图中的黑框)、柔轮(图中的长方形外框)、两个刚轮(图中的CD、CS)组成,其中CD与Z3固连,CS与Z2固连。

% g" d) p, y0 R

本装置有两条传动路线:路线1 Z4- Z3 (CD)-Z2 (CS)-Z1 路线2 可变速滑轮-谐波减速器-CS(Z2)-Z1(可变速滑轮与波形发生器相连作为谐波减速器的输入)下面推导谐波减速器的传动比(前边目标:最强大侠的推导是正确的,我的推导思路与其相同。为保证论述的完整性,下面作简要叙述): ZD、ZS 、ZR-刚轮CD、CS、柔轮的齿数; ND、NS 、NR-刚轮CD、CS、柔轮的转速; NH-可变速滑轮(即谐波减速器的波形发生器)的速度。

3 e$ W7 j& k C1 {, b0 C

对于刚轮CD、柔轮、波形发生器,则有 (NR-NH)/ (ND-NH)=ZD / ZR

" h }4 E3 m+ o ]+ N. ]% Q0 J

对于刚轮CS、柔轮、波形发生器,则有 (NR-NH)/ (NS-NH)=ZS / ZR

% b1 l0 E2 |4 b: W

上面两式联立,可得ND与NS(也就是齿轮2、3的转速)的关系:

3 I3 R3 _. @$ f! v+ N7 }

 NS=ND×(ZD / ZS)+ NH×(1-ZD / ZS)

# [ |' _; c8 @+ Y6 J. O- r7 I

则输出机构的转速为 N=NS×(Z2 / Z1) =ND×(ZD Z2 / ZS Z1)+ NH×(1-ZD / ZS)×(Z2 / Z1)

+ b2 D3 @& V4 j

与图中原式比较,可知可变速滑轮的速度变化范围NH=±(N1-N2)(当可变速滑轮的转速方向与刚轮CD的转速方向相同时取+,否则取—);

! ~5 m8 U1 B. f

N0=ND×(ZD Z2 / ZS Z1);

8 s& C) N5 Y. s, ~4 L1 {

 1 / (R+1)=1-ZD / ZS,即R=ZD / (ZS-ZD )

# @- s1 S$ I2 @8 }7 x& A

由以上的推导,可以看出当可变速滑轮的速度 NH=0时,输出机构的转速N=N0

/ @8 A5 g: P8 g& J! n: M

当可变速滑轮的速度变化为 NH=±(N1-N2)时,输出机构的转速 N=N0±[1 / (R+1)]×(Z2 / Z1)×(N1-N2)

$ A$ O i, K9 y% r, H) ]

综述,这个装置可以通过调节可变速滑轮的速度,实现对输出机构转速的调节;又由于两个刚轮的齿数ZD、ZS可能相差不大,故1 / (R+1)=1-ZD / ZS的值较接近与1,则可实现微小的速度调整,即最终输出速度与N0的相差很小。

" J# h- l/ q* R

以上是我的理解,但我觉得还有以下几个问题没有搞清楚:

3 w4 Q7 `2 R0 d- M6 u

1 可看出,可变速滑轮的速度NH决定了可调速度范围的大小,译文说其值在NH=±(N1-N2)之间,那么这个值是由人为调整可变速滑轮设定的,还是由这个机构本身所决定的?

" a, f/ t/ u3 q: W3 B

2 整个调速过程是通过人为控制可变速滑轮而调速的一个过程,还是从电机启动时机构从瞬态到稳态的一个自发过程?

8 a1 l! g* g2 b4 Y

请大家讨论交流。


作者: herui1012    时间: 2007-1-7 10:34
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]

原帖由 阿松 发表 4 T, a8 C! m5 t! `) K 前天就看到了这个帖子,没有回复是因为没有实际见过类似的装置,不敢妄言。
我想应该可以从速比公式入手,Z3和Z4没在公式里出现,可能包含在N1和N2中;我估计R可能是皮带轮的速比。如果是这样Cd,Cs,Z3和Z4得出N1和N2,如何得出?没研究过谐波齿轮,不太清楚。
还有,如何得到正反转?通过皮带轮?

8 w/ A. A% W) o, K7 L3 K2 c. ~; T

好像谐波此轮就可以得到正反转的

9 O, A) B7 v4 v/ e/ \+ p4 R1 H1 p

 


作者: 刘景亚    时间: 2007-1-7 12:03
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
原帖由 狮鹫 发表* {+ m' I5 l" I* @8 I1 P) d * }( Z+ L2 U1 e

A7 L3 m- J! u) [+ G0 ~3 g

# X1 G8 R9 E# b& |! j# K; e" m) } y4 Y0 R. P# k- t9 C! B7 F9 e& w1 k0 v4 [3 i7 V' ^/ d4 c* f$ V( n0 H1 S" _& O( h% S4 c; m7 V4 x2 @
 阿松 wrote:
+ b) A# W. P, F" `% d/ W* a) A' K8 f( P + L8 X/ A9 P9 w' K' s1 d( n/ `2 X# v6 K$ b6 ~# Z" ~ R W
前天就看到了这个帖子,没有回复是因为没有实际见过类似的装置,不敢妄言。
我想应该可以从速比公式入手,Z3和Z4没在公式里出现,可能包含在N1和N2中;我估计R可能是皮带轮的速比。如果是这样Cd,Cs,Z3和Z4得出N1和N2,如何得出?没研究过谐波齿轮,不太清楚。
还有,如何得到正反转?通过皮带轮?
: i& y+ `- b* Z; t; K6 m# f7 M

* E* b) |( }3 H7 m: I$ r+ Q

好像谐波此轮就可以得到正反转的

* v3 l: k0 D' ~ j0 R6 b+ H

 

我认为这个装置从整体上看,最终的输出机构(轧辊),并不涉及正反转问题,只是在转速N0基础上的双向调节(这里的双向大于N0和小于N0,并不是实际的转向)。为了实现这个调节,内部机构中谐波减速器部分的波形发生器要能够正反转,而这个正反转我认为是由前边的可调速滑轮实现的
作者: 数控散人    时间: 2007-1-11 00:43
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
感谢诸多高手的论述,感觉已经快接近正确的方向啦!, g* H4 l% M, M$ k; m
只是这个机构的两个输入部分是可以正反随意运转的,图中只是标出其中一种连续单方向调节的应用例子而已., J2 E* {. B% ~2 b

2 G! |, I0 M% J+ N/ g假如砍断皮带,接进两个电机,不论两个电机怎样旋转,都可以输出正确的转速和角度.
# S$ F# h  e" g# e9 R+ `- x这里面的机构就不太好想啦.
/ v& ~4 [, J* s' B6 A8 j1 d
作者: 数控散人    时间: 2007-1-11 00:45
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
可能还是Cs和Cd的定义不太完全.
作者: logxing    时间: 2007-1-11 23:33
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]

原帖由 数控散人 发表 " {. z" Q! i' F8 R4 _. [5 I+ r 感谢诸多高手的论述,感觉已经快接近正确的方向啦!
只是这个机构的两个输入部分是可以正反随意运转的,图中只是标出其中一种连续单方向调节的应用例子而已.

假如砍断皮带,接进两个电机,不论两个电机怎样旋转,都可以输出正确的转速和角度.
这里面的机构就不太好想啦.

" N2 X$ U9 l- B: e

遗留问题是“如何实现正反输入”吗?

2 i' ^; H" L# m: a

我以为你的问题只是中间的齿轮组部分。

3 J: A% J2 F- w4 [' t

可变速ブ-リ和メインモートル的反向实现和中间的齿轮并没有关系。这是另外一个问题了。

0 r3 f! w( i* l9 m

因为这是整个齿轮组的输入,所以我不觉得是齿轮组使得输入可以反向。

8 w5 \& `9 b8 H1 m- \" Z, W

现在的中间的齿轮组结构是允许其"可变速ブ-リ传入"反向输入的。反向正向的差别是微量变速(ロール转向不变)。

6 _3 X) g- u" t! }9 [2 _

也允许メインモートル的反向输入,反向正向的差别是ロール的反向正向。(莫非你是说メインモートル反向了,ロール也不反向?)

* h. F Y" I4 E8 c% x4 H$ {

至于如何反向则是另一个和齿轮无关的问题。

4 Q' O" ^6 O, G8 m

我想齿轮组的结构已经很清晰了,剩下的问题是“可变速ブ-リ是如何实现反向的?”,是这样吗?

3 X, P$ d" O8 d7 ^

还是我完全误解了你的意思?到底剩下的问题是什么?感觉怪怪的,似乎我还没弄明白遗留问题究竟是什么?


作者: 数控散人    时间: 2007-1-13 22:15
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
原帖由 数控散人 发表 0 @. v9 O" Z. `7 L( ^* ?) @! a8 ~5 p , U+ z- {% ~2 \& U- U8 F& A
斑竹你好:
0 ]9 O5 f3 v% O/ W( N
上述机构的确较为复杂,表现在以下几点:
! ?' |" v7 V% C% L! k1 a
 1. 其中间机构有可能是谐波减速器,这方面"地瓜"朋友已有所指点(4楼).
7 A( A$ h C1 n* A7 O9 e/ H% t
   2. 如假定确实是谐波减速结构,则可推断在主传动时(Z4/Z3->Z2/Z1)--柔轮相对静止/刚轮输出; 差动输出时(皮带轮->
7 q6 Y9 K3 z! }
       谐波减速器->Z2/Z1)--刚轮相对静止/柔轮输出;
, `, A+ c9 C/ i$ A/ O
   3. 主要此问题的难度是:
8 |1 N0 W! ~/ ~) Q% U
          A. 其中Cs+Cd机构的原理和作用?
) b' m+ c: q9 J) s, a% ]
          B. 其中差动输出的数学模型及公式计算?
5 O1 ^$ A" \& V; A9 i! N I
          C. 主传动(输出)和差动(输出)的准确逻辑关系(速度+角度)?
8 k+ k& S, S9 e3 a" ?
要解决上述问题,看样子是有一定难度的.欢迎各路大侠继续指点.
/ ^' g1 E8 \8 h3 K0 c: s0 z' m
 
! H$ W, i( v% Q L9 m0 B
6 e9 V8 h( }' V$ ?1 h7 Z
我的意思很简单:就是3.A中的问题.我认为其中还有很关键的机械结构问题没有解决,即Cs和Cd的准确定义.
1 r' c. R9 T9 S, z9 x8 n
我浅显的认为Cs和Cd指的不是刚轮.应该是一种离合机构,只是计算时可以按刚轮计算而已.
: y. G" H" j6 S

 

# ^& y4 C7 C' G0 u& ]3 q0 A" @

 


作者: logxing    时间: 2007-1-14 12:01
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
是什么东西没有解决呢?如果Cs和Cd是刚轮的话会出现什么矛盾的东西吗?  t7 Y* ~. ?* ]+ y* }- k

作者: 数控散人    时间: 2007-1-15 01:27
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
1. 推导无疑应该是正确的.( q% V! F! J" y# Q8 K2 ?9 N
2. Cs和Cd应该是外圈带动刚轮/内圈带柔轮的离合机构,这才是此机构的精髓所在.2 p0 A9 Y% g, |; |) y
3. 至于究竟是什么样的结构,能够允许正反两个输入的任意旋转,还是有很大的探讨空间.
. {( ]) O) w: K/ U; b7 c以上是我的一点浅见,望指导.) `9 p9 W* ]( l+ J
5 F' V7 a7 ^3 a

作者: simba    时间: 2007-2-10 01:30
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
先把这个帖子顶起来,然后再回复.- g0 x5 H: {5 [+ y# N' _
今天太晚了,已经凌晨2点了.
作者: simba    时间: 2007-3-6 00:13
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
这段时间比较忙,所以现在才回复此主题!
( Q6 d) K) m) w8 o
2 V8 s$ K2 i& t) i) N这种结构是用在印刷机械上三种基本结构中的一种。第一种叫相位调整,第二种叫微动调整,第三种也就是楼主列出来的这种叫连续差动调整。
# g: ]1 l* z& p9 x4 u3 O. x
9 y% ]9 i4 z, I4 o' W4 o1. 阴影部分是谐波减速机,Cs和Cd是两个外形尺寸基本一致的刚轮,区别有两点(1)Cs外圆倒角比Cd要小(2)Cs比Cd要多两个齿。也就是Cs比柔轮多两个齿,也就是说如果波发生器转动,柔轮与Cd是反方向同速转动,但此时柔轮与Cd也是反方向转动但是有减速,减速比是1/(R+1)。R是代表减速机的标准减速比,是指当把Cs固定的时候波发生器与柔轮的减速比,计算公式为1/R=(Cs-Z柔轮)/Z柔轮。
7 c( O0 l- Y: ?& _0 s6 Z! G$ a% T2 s, n* x7 I3 _7 l* X$ f: z. D
2.至于可变速滑轮,这里就是一个无级变速加刹车,当你刹车的时候就是滑轮的转速为零,也就是说把波发生器刹住了带轮空转。当你用无级变速的时候就是N1-N2的效果了!如果要反向就挂倒档。图上只是一个示意图而已,实际结构并不是这么简单的一个带轮。8 J% T0 T2 _: X
$ a0 Y. H, |2 _4 g$ T% m1 W
3. 这种结构的工作原理是这样,当你把滑轮刹住,也就是把波发生器刹住,这个时候整个机构由左下方的主马达来带动,注意两组圆柱齿轮的速比是完全参照谐波减速机的齿数而配出来的(熟悉谐波减速机的朋友应该知道,并不是所有的齿数都能加工),所以最终的效果是主马达的转速和输出滚轮(ROLLER,又叫罗拉)的速度是完全一致的,也就是整个机构的速比是1:1,这是机器正常跑的时候的状况.但是ROLLER跑了一段时间之后,因为某些缘故(因素很多,不同应用情况下因素不一样),会出现工件运输不到位,有可能超前了也有可能滞后了,这也是为什么需要正反调节的原因.这个时候就需要用启动滑轮来调整滚轮的速度,等到工件运输不到位现象排除.再把滑轮刹住,这样又是主马达带动输出滚轮同步工作.  F! e5 n; C& a; W; r' i$ T
# X. {% M1 J' D5 l
4. 再回过头来说这三种结构,第二种和第三种唯一区别是,第二种的滑轮是用一个电机来代替,也就是说波发生器并没有直接和主马达有关系.而第二种和第一种的区别是第一种相位调整结构中的Cs和Cd的位置和第二种的调换的,就是说主马达驱动的首先是Cs而不是Cd.) v3 d" Q' Y; s( V. F
# x7 s* c9 K  l/ f9 @
不知道我的解释是否清楚.欢迎有兴趣的朋友继续讨论!3 F" y- I( @' W
. z5 i' l- u% ^# N4 S) w& \! n

作者: 数控散人    时间: 2007-3-6 11:19
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
谢谢辛巴.$ O0 R. ?5 s. p
真是见多识广,增长不少知识.( B8 b  K6 ^9 Q0 Y
- i8 q+ h- I6 f
不过还是有点疑问:
  V* A- Q; x4 ?% [; V$ O) ~( L* O1. Cs不见得比Cd只多两个齿吧?我现在遇到的就只多一个齿,不知这是怎么回事.
: K8 X7 e% p; M# S/ o& w% r3 K2. 您所列的1.项中出现的两个柔轮与Cd方向关系的描述疑为笔误,后一个是不是应为Cs." Y+ S* G5 G5 q8 j4 ?
3. 您所列的4.项中出现的"主马达驱动的是Cs",其中的"主马达"是否应着重在"相位调整驱动马达或波发生器马达......"& @9 C# G" F7 X: e
4. 作为您所说的第一种基本应用结构,是否可以考虑使用两个马达(外挂一组齿轮)作为一般机械意义的可控相位(或同步)控制?我认为这是可能的.
! ~6 H# g- i3 i( X$ A, K5. 不知您是否具有此类机械结构的具体资料,如有且能共享,则吾幸莫大焉.- x  M5 z" {& y- P* H/ _% M
7 E7 j4 f* G- @) H7 `
以上意见,抛砖引玉.
/ _. {2 N; ~0 s0 r/ y
作者: 数控散人    时间: 2007-3-6 11:32
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
另外我很想了解Cd和Z3及Cs和Z2的关系
9 H7 l" \% D6 Z/ A+ N: r谢谢呵' _3 I. ]  f& E( J

作者: simba    时间: 2007-3-6 13:17
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
1. Cs比Cd多两个齿,这是谐波传动的基本原理。也就是说Cs比柔轮多两个齿.所以减速比的计算是" w$ l/ [1 F0 \
1/R=(Zcs-Zcd)/Zcd.当然世事无绝对,不过多一个齿的我确实还没有见到过.很好奇,请问您这个是哪里来的啊?( ^9 |; P3 N9 v- l# j; @" O

  C! M( t- s5 y% c0 K0 K2. 笔误,昨晚太完了,写完了没检查。但是这个必威APP精装版下载居然不给修改自己的帖子,真奇怪。) ?$ G2 M0 m0 R5 h# g* x! x
$ F7 J  d; T" W* J) A
3. 主马达是指最左下方的马达,对于第一种和第二种结构来说相位调整的马达就是连在波发生器上的马达(对于连续差动调整,波发生器是通过主马达用皮带来带动差动滑轮来驱动,省去一个马达)。实际上前两种结构在日本最初设计的时候确实是用马达来调整相位,但后来传到台湾同胞那里,就被改成了一个手柄,包括我们大陆用的结构也都是手柄,这个手柄在机器正常运行的时候是锁住的,如果要调整的时候,松开后用手调整手柄即可。因为一般情况下这种印刷机都有一个人在旁边看着的.目前这种调整器也有国产的,很便宜,但精度不好,寿命也比较差,目前我们卖给客户的以进口的调整器居多。精度不好造成的直接后果就是调整速度慢导致出来的废张多造成经济损失.
" X- b" c+ M0 x% w4. 第一种结构就是用来调整相位的.用一个马达驱动一个ROLLER.调节相位用手柄或者电机均可.
- p1 p  X7 H# u3 w1 B& f9 D% _3 B0 m* j2 n6 r" J8 _
5. 资料我有的,请告诉我你的联系EMAIL.
( n2 x) z- u) v, v: j  K8 u9 T2 ~* Y; D" B3 d1 [, S9 b. G3 G, ]! C+ S2 l
6. Cd和Z3及Cs和Z2的关系是配出来的.具体你可以在资料里看到,有一个表格.对于不同的减速比可以配出来不同的Z1,Z2,Z3,Z4.这四个完全是被动参数.
% a  I: u- ]. u; D+ o2 p$ w
- g7 F- l& o- i0 _1 _1 e7. 请问您是从事什么行业?严重地想和你交个朋友的说.
作者: 数控散人    时间: 2007-3-6 13:41
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
感谢辛巴大侠5 m: z0 ~4 h( Y+ I0 O2 s
我可以肯定的是Z2比Z3多一个齿,由于搞不清楚Cd/Z3及Cs/Z2的关系,所以可能暂时无法完全理解此类结构.
) s# o& C, b5 u5 V- d9 I, z2 ]" g8 p- y我主要从事的是数控行业的一点工作,我的EMAIL:FANUC_ZGJ@126.COM请多指教.
. u4 J  z5 S4 S  t3 j+ |$ o- O
作者: simba    时间: 2007-3-6 16:45
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
Z2比Z3多一个齿这个事实与谐波减速机的刚轮比柔轮多两个齿是完全不冲突的。" R, n- l5 Z. s; {, N
; h. d. K! k* q9 W+ k
Z1,Z2,Z3,Z4这四个齿轮的齿数是根据谐波减速机的速比来配出来的,原则是尽量让Z1与Z2的齿数不要相差太多,这样可以尽可能保证两个齿轮外径差不多,要不然结构会很难看.对Z3与Z4也是这个要求.但配比的总原则是保证整个机构的传动比是1:1.$ U) d3 R. B8 T- M0 Y: o

9 c, U. W1 n" N& P4 v- G" R资料已经发到你的邮箱,请查收!
* b- w, J: l/ C' D6 U+ C
% o% n) B! c3 X- A9 C$ M- \7 USimba
作者: 数控散人    时间: 2007-3-7 09:18
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
辛巴大侠是了解此类机构的强者!
作者: logxing    时间: 2007-3-8 14:40
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
Simba果然是行家。这东西我不了解,只能从数学上推导一下公式而已,实际应用就没经验了。
作者: 数控散人    时间: 2007-3-12 11:14
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
发一下结构图,感谢对此帖做出努力的所有人!也感谢关心此贴的所有人.
: u( J' I( Q/ x7 @/ Y尤其感谢Simba提供相关资料,楼主提供这个平台.- C# Q5 x) G# V. L. @
谢谢!* W7 A2 M" r+ n' u. s3 z& l8 u1 `
这也算对此贴的一个结束语吧.
1 o$ ?3 u* ]. |# D( e: U; L0 Z
作者: simba    时间: 2007-3-25 20:49
标题: Re: 一个奇怪的齿轮机械装置(谐波差动装置)---[如图,请教]
如图.
作者: jiangzhan179    时间: 2011-3-13 16:35
如能指导生产,重酬!18929160845江S
作者: mightkyo    时间: 2011-4-1 20:51
长见识···············
作者: 刘景亚    时间: 2011-4-1 21:35
jiangzhan179 发表于 2011-3-13 16:35
* w. D; _0 k. W- Q) h5 y1 D如能指导生产,重酬!18929160845江S
1 {8 B  d' x+ B
请问你们想应用到什么方面?
作者: yangzhongyin220    时间: 2011-4-5 10:30
跟少齿差传动由联系吧
作者: wivh    时间: 2011-4-7 11:12
日本的东西哈,够我们研究的
作者: trilemma    时间: 2011-12-14 23:05
学习,谐波传动怎么做超越离合器




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