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动力谐波齿轮传动工作过程跳齿问题

       谐波传动的主要特征是弹性变形,且齿形较小,因此必须将变形量控制在设计要求的范围内,超出控制范围就会造成传动装置的失效。在动力传动中,弹性变形的控制更是至关重要,经常会出现跳齿现象,这也是众多谐波传动装置承载能力无法提高的关键因素。一旦跳齿现象产生,若不及时采取措施,传动装置很快就会损坏。

       跳齿问题的实质是:刚轮、柔轮与发生器组成的系统中,在外载荷作用时,轮齿中产生径向啮合力。刚轮、柔轮与发生器三者互为支承,各自产生一定的变形量。当刚轮与柔轮之间的相对变形量超过轮齿高度后:在切向分力的作用下产生跳齿现象。当载荷较大时,剧烈的冲击将产生巨大的响声,并损坏轮齿。

       控制变形的关键有三个。一个是控制载荷,不要因为谐波传动有较大的承载能力而无限制的超载;一个是加强支承:再一个是必须对有关结构进行刚度设计,避免过大的变形产生。由于问题的复杂性,要得到一些简单的、通用的计算公式是困难的,具体设计时可采用下面的一些方法与措施。

1、刚轮径向刚度不足是引起跳齿现象的关键因素。在大载荷条件下,径向刚度差的刚轮至会像柔轮一样发生变形 · 使承载能力大为下降。刚轮径向变形可参照弹性力中圆环的径向变形进行粗略估算。

2、发生器对柔轮的支承刚度也是影响跳齿现象的重要因素。试验证明:在使用双触头波发生器时,由于柔轮的支点仅二个,承载后柔轮变形很难控制,在较小负载时就产生跳皆现象。在使用四触头波发生器时,柔轮支承点为四个,且支承点与外载荷的作用点较为接近,因此承载能力有所提高。在使用薄壁轴承发生器时,对变形状态的控制有了进一步的提高,但由于轴承极限填充角的限制,承载能力可得到较大的提高。在大载荷条件下,发生器形式可采用圆盘式波发生器,它对柔轮的变形有较大的控制,特别是加工方便,便于更改设计参数,使用的轴承也是标准轴承,因此工艺性较好。

3、在允许范围内增加波高也是解决跳齿现象的重要手段,当发生跳齿现象后,采用增加波高的方法,也是进行修复的重要手段,效果比较显著。

4、在设计、加工、安装过程中,还必须单边偏离都会引起跳齿现象。在采用圆盘式发生器时,特别要注意偏心轴的对称性、不然会引起单边轮齿受载而发生跳齿。

5、在结构设计时,也可以考虑适当增加抗弯环的厚度,以控制柔轮的变形量。此外,合理的齿测间隙与齿顶修正在设计时也要加以控制。

       鉴于谐波齿轮传动的传动性能,对于工艺等方面的要求较高,且比较敏感。因此有必要对所制造的谐波齿轮在使用前进行常规实验。一般应进行空载和负载跑合试验、传动效率实验、负载=温升实验、转速-效率与转速-温升实验,以及按设计要求必须进行的载荷试验,这些实验均可在通用机械实验台上进行。

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