RV减速器和谐波减速器.docx

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RV减速器和谐波减速器

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　　3、1939年，日本住友公司和“赛古乐”公司签定了技术合作协议，并生产销售；

　　4、1944年，日本帝人精机成立，这个未来的RV减速机霸主，在飞机制造、纺织机械、机床等多个行业硕果累累；

　　5、1950年-1960年，摆线磨床的出现，解决了摆线齿形的精度不高的难题，使摆线传动得到了进一步的发展。

　　6、1956年，日本纳博克公司发售全球第一个自动门，在市场上展露头角。

　　7、1980年左右，日本帝人精机提出RV传动理论，着手应用于机器人行业。

　　8、1986年，日本帝人精机RV减速机正式大规模生产，取得成功；

　　9、2003年，帝人精机和纳博克合并组成Nabtesco（纳博特斯克）公司，并取得快速发展，现在已成为RV减速机行业的领头羊，占据了60%以上的市场，特别在中/重负荷机器人上，其RV减速机市场占有率高达90%。

谐波减速器的诞生

20世纪50年代中期，随着全球科学技术的发展，美国人马瑟在薄壳弹性变形理论基础上，应用金属的挠性和弹性力学原理发明出来一种新型谐波传动技术。

谐波传动技术主要应用于航空航天、工业机器人、精密设备仪器、雷达通讯设备、印刷机械、纺织机械、半导体工业晶圆传送装置、印刷包装机械、医疗器械、金属成型机械、仪器仪表、光学制造仪器、核设施及空气动力实验研究等领域。

谐波传动这项新型技术的出现便引起了各国的重视。

1970年引入日本，随之诞生了日本第一家整体运动控制的领军企业-日本HarmonicDriveSystemsInc.（简称HDSI）。

日本HDSI公司生产的HarmonicDrive谐波减速器，具有轻量、小型、传动效率高、减速范围广、精度高等特点，被广泛应用于各种传动系统中。

HDSI主要生产和销售各种精密减速装置，当之无愧为整体运动控制的领军企业。

为了涵盖谐波减速器不能覆盖到的低减速比领域，HDSI产品还开发了精密行星齿轮减速机HarmonicPlanetary。

独特的内齿圈形变工艺，可使行星齿轮啮合得更紧、消除背隙，从而将传动误差控制在精密范围内。

HDSI最初只是在其国内发展，与之有着长久合作关系的有安川电机、三菱电机及发那科等企业。

　　近年来，中国工业机器人产业进入新的历史机遇期，以ABB、KUKA、安川、发那科为代表的国际机器人企业纷纷大举进入中国，设立工厂，抢占市场份额。

在中国，如手机制造、半导体、液晶生产机械等行业，对小型机器人的需求也是越来越旺盛，然而对于国内的工业机器人而言，特别是谐波减速器、伺服电机、控制系统等还需大量依赖进口，这就导致了其竞争力还与国外企业有差距，但是这些又是工业机器人的上游部件、关键部件。

据国际机器人联盟（IFR）统计，2012年中国共进口工业机器人约2.2万台，中国将是全球增长最快的工业机器人市场。

HDSI的谐波减速器是小型工业机器人（20kg以下）或者关节臂上不可取代的部件，这为其拓展中国大陆市场带来了新的契机。

2011年1月，HDSI在华成立设立哈默纳科（上海）商贸有限公司，该公司为其在华投资设立的全资销售子公司。

主要负责HDSI产品在中国大陆的销售、选型等技术支持及售后服务。

HDSI早期的产品主要是减速机等机械产品，时至今日，HDSI的主打产品又加上了众多的机电一体化产品。

在减速机方面，HDSI主要有HarmonicDrive（谐波齿轮传动减速机）和HarmonicPlanetary（行星齿轮减速机）。

其生产的HarmonicDrive谐波减速机，基本上主导了主要国际市场，具有其他减速机不具备的特点：

高旋转精度/高定位精度、小型/轻量、传动效率高、高减速比、减速范围广、精度高、高转矩容量、无齿隙、高效率及安静运行等特点，被广泛应用于各种传动系统中。

为了涵盖谐波减速机不能覆盖到的低减速比领域，HDSI产品还开发了精密行星齿轮减速机HarmonicPlanetary。

独特的内齿圈形变工艺，可以使得行星齿轮啮合得更紧、消除背隙，从而将传动误差控制在精密范围内。

RV减速器和谐波减速器的机械结构

RV减速器的机械结构

RV减速器可以分为两部分，第一部分分为正齿轮减速机构，输入轴的旋转从输入齿轮传递到直齿轮，按齿数比进行减速。

。

第二部分为差动齿轮减速机构，直齿轮与曲柄轴相连接，变为第二减速部的输入。

在曲柄轴的偏心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮。

另外，在外壳内侧仅比RV齿轮数多一个的针齿，以同等的齿距排列。

如果固定外壳转动直齿轮，则RV齿轮由于曲柄轴的偏心运动也进行偏心运动。

此时如果曲柄轴转动一周，则RV齿轮就会沿与曲柄轴相反的方向转动一个齿。

这个转动被输出到第2减速部的轴。

将轴固定时，外壳侧成为输出侧。

谐波减速的机械结构

谐波减速器主要由三个基本构件组成：

（1）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮），它相当于行星系中的中心轮；

（2）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮），它相当于行星齿轮；

（3）波发生器H，它相当于行星架。

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。

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。

工作时，固定刚轮，由电机带动波发生器转动，柔轮作为从动轮，输出转动，带动负载运动。

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）刚轮固定，柔轮输出

波发生器主动，单级减速，结构简单，传动比范围较大，效率较高，应用极广，i=75~500。

（2）柔轮固定,刚轮输出

波发生器主动，单级减速，结构简单，传动比范围较大，效率较高，可用于中小型减速器，i=75~500。

（3）波发生器固定—刚轮输出

柔轮主动，单级微小减速，传动比准确，适用于高精度微调传动装置，i=1.002~1.015。

RV减速器与谐波减速器的性能对比

RV减速器的性能

主要优点

（l）传动比范围大；

（2）扭转刚度大，输出机构即为两端支承的行星架，用行星架左端的刚性大圆盘输出，大圆盘与工作机构用螺栓联结，其扭转刚度远大于一般摆线针轮行星减速器的输出机构。

在额定转矩下，弹性回差小；

（3）只要设计合理，制造装配精度保证，就可获得高精度和小间隙回差；

（4）传动效率高；

（5）传递同样转矩与功率时的体积小（或者说单位体积的承载能力大），RV减速器由于第一级用了三个行星轮，特别是第二级，摆线针轮为硬齿面多齿啮合，这本身就决定了它可以用小的体积传递大的转矩，又加上在结构设计中，让传动机构置于行星架的支承主轴承内，使轴向尺寸大大缩小，所有上述因素使传动总体积大为减小。

主要缺点

RV减速器的技术难点在于该部件需要保证传递很大的扭矩，承受很大的过载冲击，并保证预期的工作寿命，因而在设计上使用了过定位结构，这使得零件加工精度要求极高，加工十分困难。

应用范围

RV系列蜗轮减速机可广泛应用于冶金、矿山、输送、水利、化工、食品、饮料、纺织、烟草、包装、环保等众多行业和领域工艺装备的机械减速装置，深受用户的好评、是目前现代工业装备实现大速比低噪音、高稳定机械减速传动控制装置的最佳选择。

特别是对于工业机器人，机床加工台，焊接定位器，自动托盘，运输机械手，数控机床刀库，等需要精密定位又需要传递大扭矩的设备，RV减速器更是显现出来无可比拟的优势。

谐波减速器的性能

主要优点    

（1）传动速比大。

单级谐波齿轮传动速比范围为70~320，在某些装置中可达到1000，多级传动速比可达30000以上。

它不仅可用于减速，也可用于增速的场合。

（2）承载能力高。

这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多，双波传动同时啮合的齿数可达总齿数的30％以上，而且柔轮采用了高强度材料，齿与齿之间是面接触。

（3）传动精度高。

这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多，误差平均化，即多齿啮合对误差有相互补偿作用，故传动精度高。

在齿轮精度等级相同的情况下，传动误差只有普通圆柱齿轮传动的1/4左右。

同时可采用微量改变波发生器的半径来增加柔轮的变形使齿隙很小，甚至能做到无侧隙啮合，故谐波齿轮减速机传动 空程小，适用于反向转动。

（4）传动效率高、运动平稳。

由于柔轮轮齿在传动过程中作均匀的径向移动，因此，即使输入速度很高，轮齿的相对滑移速度仍是极低（故为普通渐开线齿轮传动的百分之—），所以，轮齿磨损小，效率高（可达69%~96％）。

又由于啮入和啮出时，齿轮的两侧都参加工作，因而无冲击现象，运动平稳。

（5）结构简单、零件数少、安装方便。

仅有三个基本构件，且输入与输出轴同轴线，所以结构简单，安装方便。

（6）体积小、重量轻。

与一般减速机比较，输出力矩相同时，谐波齿轮减速机的体积可减小2／3，重量可减轻1／2.    

（7）可向密闭空间传递运动。

利用柔轮的柔性特点，轮传动的这一可贵优点是现有其他传动无法比拟的。

主要缺点   

（1）柔轮周期性地发生变形，因而产生交变应力，使之易于产生疲劳破坏。

（2）转动惯量和起动力矩大，不宜用于小功率的跟踪传动。

（3）不能用于传动速比小于35的场合。

（4）采用滚子波发生器（自由变形波）的谐波传动，其瞬时传动比不是常数。

（5）散热条件差。

应用范围    

谐波齿轮减速机在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统中，采用谐波齿轮传动更显示出其优越性。

它传递的功率从几十瓦到几十千瓦，但大功率的谐波齿轮传动多用于短期工作场合。