谐波减速器的装配与性能测试.docx
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谐波减速器的装配与性能测试
谐波减速器的装配与性能测试
谐液减速器传动装曽的装配同行鬼减遞器的装配比较类似，小模数、少齿菱内啮合齿轮传动的装配比较麻烦，用力过大或强制装配都会影响整机的运厅乃至损坏减遼器・样机的装配不仅是检验设计、以受礎后的加工的正确性而且能亘按体现徉机的各项嫌台性能。
因此*曙波减速器样机的裝配必须严搭按照装配工艺规程和有经验的人员的指导.才能保证样机的可行性。
5J装配前的准备工作
通过总験图熟练举摒谐波减速器各舔件之间的装配关系和运动的传递*力的传邀路线以及备项技术要求*为部转、总装■做好技术准篇和装配T-作-由于诊减速器的零部件不第，在导师的増导下即可装配成功.
关键零部件的枕杳:
].柔轮的黄键部位柔卑内孔、与输出轴配合的内孔以及齿輛的黛柱VI值申
U）柔轮内孔用小椎度心轴家捕其内孔.止lit[径用外栓干分尺测检其实际值，记录瓠
徉）柔轮尾端內孔用内径千分尺椅测其实际值，按卩号记录袤格「
卩）齿册的鈕柱MJ1用小推度卫轴穿入简休内孔，然后用粋密虽柱和外径千分尺检测其宝际的M值’记录衷°
柔轮甩端孔勻柔轮内孔的同轴度也要检测。
冋轴度一眾通过测试圆社农面的跳动度。
貝体方法是：
把柔轮的内孔顶在小粧復前心轴上，鵜孔顶在般的顶尖上，在柔轮臨上选定三个特测截面*用千分表测岀这三个截面的圆跳动量.
N涨轮的光蟹部位与壳体配合的外径以瑕齿廓的量柱胡值.
（】）与壳体配舍的外径冃外径千分尺测检其实际値，记杲表。
（2）齿牌的MttM值用小淮度芯轴穿入筒体内孔，然后用疇密呈松和外径干分尺检测其实厮的M值’记录表•
1波发生器有凸轮、酒醸柔性轴承“
D）凸轮需姜检测的是凸轮长轴的徨跳。
具体方法是：
将凸轮装在小锥度心轴上，無后将装有凸轮的心轴装兴在分度头两碘尖之间「用千分表醐头触及凸轮悅轴处，SR启£右转功分度的手轮使凸轮左右摆动•找到凸轮长轴舉岛处•作为初始值｛千分衣的承值和分度头曲/fi应值九再转动分度头使凸轮长轴转过ig（r.观察千分农的示值与初始値的变动虽，记彖表，
（2）津壁柔性辎養需要检测的妊内外搖的同竝度「具休方法圧把柔件轴承装在小罐度心轴上，固定外圈（一般夹持外圈端面进疔固定*防止测试的时幄变形影响測量九慢慢转动心轴.测呈圆跳动星记录表.
W零部件的组装与调试
把赛组装的凸轮和簿舉柔性轴农放人航空汽油中清沈，洗T净并吹凉干辰用半流体涓滑油脂将轴承鞄逍均匀涂满榨】。
柔轮和刚轮齿上也鄰涂一些。
先把柔性轴承套在披发生器上，然岳把波发主器装入柔轮内孔中.因为齿数多、模数小、内略4往向尺寸相基不笏等贬除柔轮不易装入剧轮苗虬需豐先把覇仑怏轴方向两i«的轮齿对准刚轮灰槽，然后慢慢推谜去.如果遇到干涉靠悄况出现时可以转功一下波靈生器•让它自己跑合寻找合适的啮入位置.応他霍部件的ffittK-IRSt配类似。
53谐波减速器传动误差及回差的测试
由于谐波齿轮传动较普通悔轮传动有独特的优点.因而在费求高精度和I：
；•态性能的设备中使用的越来越广・如0天飞行器、工业机器人.数控机床、医疗器械以及各种精密设备中【珂.所有这些对传动的精度有着严格的要求，在何J»传动中输出对输入的响应要迅速灵敏，这就要求对传动泯菱有严格要求㈢J在反向转刮时爪能有冲击咸输出延迟，迂就需宴严格控制回程间隙。
5AI谐波减速黯榕动静态试验台的搭建
静态试验台由试验台腥座*两个角度椁無赛*谐波械速器装置支座以及尾座顶尖组氐其装配简B8如图5-1刖示。
图中1为分度头.2为谐破减速皤的支瓯3为谐波减
圏务I件动静态测试合示世图
速埶斗为多向棱镜.5为自准光骸6为尾座*分度头1和尾座6的轴线相对于试验台的甚糜fT了序细的校□'•处丁-同轴辽水普状态
532谐波减速器传动溟差的测试
1.初始值的调整转动分度头的手柄"分度头内置机构带动其卡盘转动’卡盘带动谐波减速器转动*多面棱体装于谐波減速器的输出轴上*这一步的目的在于调整务面棱体的面能与自准光管基本鑿晝，才能在自推光骨中显示刻度践.记舉分玻头及自准光管此刻测度线的示值*
玉乂打点读取值由于谐波减速器的慢动比为135.轨体均24面（相邻两个面间購15'）,技体转过一个面*即辙出轴转a15^・理论情况下输入轴应转过别25卩，也就是毎次分度头要转过5圈225*.但在实际情况下.由于传动课菱的存在》输入瑞输入的角度为5^1225J时.输出端的侑度是在1刖圧右浮动的，记录自准光管叫血的刻度值。
重复循环24汰使綸出轴转过一整圈，记舉24组數据.其实验装置如图5-2所示。
王数掘处理实鲨时，调整了霁面棱体的初始位置刻度值为2氐9，以此作为起始基点。
侵动溟星是基于上一次的蹲试值q
N5.2传二莎忑閱试力花
莊01仏幻呢R实临敎据
分喪久转曲增量宝於序号
炖碁点C）
白准光管刻度（'）
传渤误差（9
]
26.9
27.5
Q.6
2
2Z5
27.0
0.4
3
27.9
27.6
-03
4
27.6
26.9
-0.7
5
26.9
2Z2
0J
6
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27.R
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7
27.S
28,9
1.1
g
郭厲
28,4
4占
9
284
28.1
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10
2K.I
28.0
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28.0
27.0
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4圈225®|2
27.0
270
0
13
27.Q
咖
4+5
14
26.5
25占
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15
25.9
26.0
0」
16
26.0
252
-0.8
17
25.2
25.7
05
样
25.7
25,9
0.2
19
25.Q
262
OS
20
26.2
2&.0
02
21
26.0
25.9
-0.1
22
25.9
26.0
0.1
23
26.0
25.5
-0.5
24
25.5
25.9
04
I1II1IT1I
Q1WJ、和£曲［冈MW:
?
0啲
Tt5S»生广）
图5”3件动课差曲我
根耶丈骑删得的传动误羌实验甦据，耙它们绘制戍曲线图，规察它怕的变化趋第以
及保差波动的幅值.如團所示*由图可％h在相同的制造等级梢度K谐滋齿轮传劝闊補麼比普通協轮的传石秸頂娈岛冯:
队可.对是爲今垃甩f乩这及酎于诗波齿轮传动同时鑫与啮合的齿时数较多F加之柔轮为弹性儀元，因而误差可以得到补偿.而且由于啮合区的对称性*其偏心误差也可以大尢减小*
藏发生鶉转一周，溟整的周期就重复一抉。
由于谐波ts轮的传动比较大*其输出轴的运动误差呈高频特性.F1此高频课畫的值占运动误建值的百分之五十左右.普通tMfc传动中只占百分之十五左右M51..由此可知・谐波齿轮传动的周期谋违不是由普通齿轮传动中那整図畫〔如棊节偏差、周节嵋差.齿腿课蔓等）所引起的，而是由于臂披堵轮传动的低频误差£剛节累积课差〉的分量局部转化为传动的高频误差所构成的.其中以高频出现的波发生器的陨整对此高««£也有很大的影响卩L
正因夷谐被齿轮传动运动课差的高频特性.因而对传动进行运动误差的静态测撮产生丁一定的难度.测量的工作量很大.対于一■般的单级传动，为构成輸出抽-谟圈范圃内的运动课差曲线，需聲测量的离散数据应不4、于14WK160Q个’这对于手王的静态丽量来说确宴是个瓶感.特别是运用在高精度的转动中的谐波械速器，采用动态测试的方法可以反映运动谀基的仝貌，期口町以进存珈谱介框"
如罔5U所示为动念测试装胃’通讨馬婕器3.5测得愉入+辙心端的实际轨迎’通过数据采集模块输入到计算机，通过iabview软件址理输入的数据并打诩运动误差曲线°该实验康理是通过籀入转速与输出转速比值的波动曲线來表征运动误差*
[•电机工联翰樹4■入转速轶矩借感器4谐渡传朗裝置5七出转划转性穆螞黠
卜变勦辭丁接□转换耦总数躺采集欖块新计赫费io打卬机
国z动态删试装直示住阳
£3.3谐波减越祸传动回程差的测试
在自功控制系统中.灵敏度、工作平稳性和高梢度是衡量传动机枸质量忧劣的主耍指标。
由于醉通齿轮传动冇•在较大的冋篦r內为它不能获得高灵敏亘离精度以及高平稳性I阿。
然而•谐St齿轮传动可以进行无侧隙喘合倍动，甚至可以在某种紧度下唯合,即坟这释也没有降低其效率“假博况下，谐波减速器的回塾可以小T30%用于自动控制系统中时，能够提嵩系统的传动精度"J
分析研究表明.谐波齿轮倩动中回董产生的原因主要是:
零件的加工和装配过程的不精确性、波发牛器和支承中市在间隙、柔轮的弹性变形、以及扭转方向改变时麟战减速器中其他寥件产生的弹性变形
本实验在讨论昔独减速器传动的回稈芝时，基丁以上叵因，可以认为谐波齿轮传动为无恻隙噬合4现対定.在改变扭转方向时来计篦谐液齿轮减速器的回井以输出轴的转角单位表示-测试台可以使用图5Q所示的试脸台・
1.消除单向回程诒动分度头.不能反转「肖卒输出柚动・调整琴而棱体，使直的一个面大致垂直于自准光管，然后观案自准光管刻度微调分度头小轮，尽虽调到一个整数刻痙.这整个过程中分度头都不能反酚.
乙采样点读取值規定此刻多面棱体与自准光骨垂直的这个面为1面，分别记彖分度头上和自准光管的別度读数％！
砒，分度头转过4圈225・后记录分度头刻度读数“然后反向转动分度头并同时观察目准光管的刻度线，在自准光管刻度线移动瞬时记最分度头的刻度读數％严等反转了4圈立5”后记录自准光皆的刻度读数％严裁后调整多面棱体的324）血与自准比管垂直丫重复以上步曝’便可测出24组锻据。
3•数据处理把割度读数關」与曲?
之差值折舁到输出轴上的回差，该回菱为淀敏度*其表达式为尸（%「％»仇°与％N差值即为回程輕。
*5-2回程差实验数堆
丈验序号
自准光管读数巒“CO
自准光管读数砌0）
回程差⑴
1
26.4
25.9
05
2
26.2
25,6
0,6
3
26.8
26J
0,7
4
26.0
25.1
0.9
5
263
25.9
0.4
6
26.2
25J
11
7
26.5
26.0
0,5
8
267
25.9
0.8
9
26.1
253
0.8
10
25.9
25.3
0.6
11
26.2
252
1.0
12
26.5
254
1J
13
26.7
25.8
（J.9
14
26.6
25.7
0.9
15
253
25.0
必
16
25.5
24Q
0.6
17
263
24
L4
IX
25.8
251
0.7
19
26.6
25.K
O.X
20
25.9
253
0,6
21
26.K
25.6
1.2
22
26.7
25.4
13
23
25.9
291
0.8
24
26,9
263
0,6
把衷5*2
屮山数掘即」咸囲线区.
如图所示.
Q2■....■—
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0501W1502002$c3W360400
4（。
）
圏5”5冋菱艸线
5-4谐波减速器效率与温升的测试
谐波减速鑿的性能测试是捡鲨其产品工作性能是否滴足设计和便用要求.特别是新
研制的产品.必须进厅性能测试•在做实脸前必颈对样机傩跑合实验.n的在f使按测谐皴减速器各轴系、嚙舍副之间进行育合和及早发现样机由丁假计、制造、装配“润滑等问题所引起的质愷隐患託兆。
先空载跑合，然后逐渐加负载跑合°
5,4J谐波减速馨性能贡義SJ试台的搭建
处所區知，伕动效拿的俏取决t-传动谨中各零件在相对运胡中季捋搠失騎的犬小.显然I对于谐枝滅速器来说.其损失包捋渡笈生器的搦先.嚨合的损失、支承上的损失曲5柔轮中的“磁滞”损失等国L本实验的目的是为了得到谐波减連器整机的效舉*如果要对谐波诚速器改进的话.就必须对其各元件分别测效睾井研究其改进*这里就只对整机进厅测试。
因为毀率可以用输出功率与输入功率的比值功率的话在机挾转置中一般分解为转矩和转速来求得.要有输入转矩就胚须要有负载I刹.根抵以上构思设计的性能负较测试装胃示意图如阳5-£所示.
1-电机2髓入转速转矩檜略器d-ifr波传动藝矍4-输出转堆转矩传憊器5-Htffi制劫畧
图5话性能负議测试:
陵虫示麓團
根据实验宣的现有设备搭建了如圏47与5胡所示的实物图，温度计采團传统的接触式水银温哎汁・金属头站贴于諧滾江苏苴前外壳上，虽秋接触式杓温度汁测銀谍井小+问碍于竝和的隔制.躬匸以上的湍婕采用非接铀式的湍底传感益戏吊。
團5-8转速倍扼仪
谐波减速器件能负我開试数据采集和处理
報们知遭，机威传动中•输入功拿第于输出功率与机據系统内消耗的功睾
Bih
y（=A；+Nf（5-1）
式中t此一入功率*A；一出功率：
N$—克服机擁内部摩擦所消耗功率.则机械效率J?
为匕
Z）
由力学知对于机械传动若设其載荷力矩为角速度为血则对应的功率有如
（5-3）
式中一忆动机械的转速（H/&）
所以，传动效率q可改写为:
（5-4）
戎中：
蓟PA<—分别为谐波减速器的爺出扭矩、输入扌II矩
n——分别为谐波械速器的施出转速、输入转速
因此，我们若能利用仪器測岀谐波减速誓的输入轴的转矩和转速，以及输出轴的转矩和转速，就可（U通过式（5^4）计笫出效率。
同时*被测谐破减速器的传动比i为；
因为谐波减速器的传动比i已知，所以只需測定颯”甌后I就可以计算出传动效嘩耳
（5^6）
.Mrt
经跑合试验时规察祥机II";运转平稳‘然后停机检査谐波减遽器是否有异常.漏油、温升较高等现象"一切iE常的情况下.就町毅继塡试验以及可以开始采集數据了。
农5-3測试性寵负載数据1
輸入转速
（伽）
雜试时间（分钟》
被釉装詈壳体涓度输入捋趙
输出扭葩
鮫率（^）
2
28
0.046
5.56
K9.5
2
30
QM9
J0J76
862
2
32
OJ16
12X00
76.6
2
34
0.144
15334
785?
2
37
0J74
18258
77.7
1£,nn
2
3S
0.190
20.059
7R.2
1OUU
2
41
0.218
2X563
76.7
2
47
0.239
25360
785
2
49
0.274
28.438
76.9
2
51
O.2Q5
S0.523
766
2
54
0357
35.031
725
2
S6
0.436
40,117
68.2
2
59
0.459
42.216
68J
2
62
0.496
45,031
67.3
*5-4测试性能负载数IE2
输入转逮
Sm）
测试时间
（分钟）
被测装置克体温攬Q
输入丑笑隔
辅:
出扭殛%
效率帀（%）
咋
2S
0.040
5.090
943
2
29
0.058
7.230
923
二
31
0.082
9.976
90.1
2
33
0.099
12.023
S9.6
7
35
0.121
14.516
8S.7
2000
2
36
□129
15.148
S7,0
T
39
0」刖
1T675
K6,7
2
42
0.1H0
20.423
«J.O
2
44
0.196
22437
83,7
飞
47
0.226
25,023
82.0
、
创
0.293
30359
75.5
5?
0.364
35,210
71.7
56
0.445
4L03
683
2
60
OJ23
463
65.6
轮入转速
测试时阿
（分钏）
披测装嘗壳体温度<*C）
辘出扭妣
效率qt%）
2
29
0.044
5.200
87.5
2
30
0.071
8.068
«42
2
31
0.093
10336
82.3
2
33
13
12.385
KI.2
2
36
斗
L5JS5
79.1
2500
2
42
0.171
18.203
7S.9
2
45
0189
20,201
79.2
2
47
0.242
25.508
78.1
2
朝
0.2Q1
3010戈
76.6
2
54
O.34S
35.570
75.7
2
55
0.407
40376
73.5
G46S
45,503
72.0
2
0.49&
50.000
74.4
2
76
0.663
60,000
67.0
7:
5-6処贰性能负我故据4
辘入转速（r/m）
测试时间（分钟）
被观装胃壳体蛊度（r）
输入扭矩
输出扭炬
效率帀〔％〉
2
27
0.050
5.52
莒1.7
1
■
2S
0.CN3
W.⑷
K1.6
2
31
0.138
15.295
S2.1
2
32
OJ77
20.008
S3.7
2
35
0J76
19.965
S4O
2
站
0.232
25.324
80©
3000
?
■B
0.305
30.273
73.5
2
47
037^
35.023
69.7
7
50
Q.42O
40.195
70.9
2
52
G.41O
40.633
73^
55
0.449
44.250
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2
59
0.522
50JM
71.2
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9--J-•—K.訐且2OD0rm
-址\甘逞2^00rm
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510i5K2~305B404550wW55
北注迄（NH
ias9传劝效率曲规闍
圈49所示为谐波减速器在四种转速下的樓动效率曲线°显而昌见'效率随着栽荷的増大而降低，受转傭的影响不是很明显.很掘图还可确定出谐注减趣器样机的额走载荷.鞘若要退求效率，就会把额定載荷取得偏小了，倘若要追求额定載荷.就会丢失效率+故总汴曇虑可以取四無曲线的相交巒集如圏屮対3UbAl鼻孑「此时各转速下的效顒为76%/£右，符合谐波减速盟的使用要求.
图5-）0温升曲线團
超囊试验是在设定转建为3000r/m时进行的，Jt为了获得谐注减速器的扱限载荷.第•次超載为SO%»定裁荷「运行1时闾为20mm：
第二択超鞍为75%»定载抓运存时间】Omin：
第三谀超100%额定戦荷，运行时间知in.以后每一次超載以諜的额定戟荷⑧忆运行的时间都为2mim克至壳体温度为80X?
为止。
若试验运行没有洋常时振动和噪音时，就把売体8OU下的超龜值作为谐诜减理器的极限超载值.根摇实验，当负载为75NM时，出现尖叫异声，龍之输出轴停转*传动出现跳齿等现象了。
拆开样机装置，发现轮塩已唐损‘刚柔轮失效了.所U确宦该谐波减速器的极限栽荷为75NM*
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