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類型、特點和適用范圍
諧波傳動減速器是利用柔性元件可控制的彈性變形來傳遞運動和動力的機械傳動裝置。
它具有傳動比大并且范圍廣、精度高、空回小、承載能力大、效率高、體積小、重量輕、傳動平穩、噪聲小、可向密封空間傳遞運動等特點。
由于諧波傳動減速器具有許多優點，現已廣泛應用于空間技術、能源、電子工業、石油化工、軍事工業、機器人、假肢、機床、儀器儀表、紡織機械、印刷機械、包裝機械、起重運輸機械、醫療器械、食品加工機械等領域。
(1) 結構型式
諧波傳動減速器包括三個基本構件：波發生器、柔輪、剛輪(如圖1所示)。三個構件中可任意固定一個，其余兩個一為主動，一為從動，可實現減速或增速(固定傳動比)，也可變成兩個輸入，一個輸出，組成差動傳動。
圖1
(2) 工作原理
諧波傳動減速器的工作原理如圖2a、b、c、d所示，當剛輪固定，波發生器為主動，柔輪為從動時，柔輪在橢圓形的波發生器作用下產生變形，在波發生器長軸兩端處的柔輪輪齒與剛輪輪齒完全嚙合；在波發生器短軸兩端處，柔輪輪齒與剛輪輪齒完全脫開；在橢圓長軸兩側，柔輪輪齒與剛輪輪齒處于不完全嚙合狀態。在波發生器長軸旋轉的正方向一側，稱為嚙入區；在長軸旋轉的反方向一側，稱為嚙出區。由于波發生器的連續轉動，使得嚙入、完全嚙合、嚙出、完全脫開這四種情況依次變化，循環不已。由于柔輪比剛輪的齒數少2個，所以當波發生器轉動一周時，柔輪向相反方向轉過兩個齒的角度，從而實現了大的減速比。
圖2
(1) 產品的分類及結構特點
1) XB1系列(GB/T14118-93) XBI系列是諧波傳動減速器中是最常見，也是使用最廣泛的一類，其主要結構特點是采用杯狀柔輪，剛輪比柔輪多兩個齒，見圖3及圖4所示。
2) XB3系列 XB3系列為扁平式，采用齒環柔輪，和兩個剛輪，其中輸入剛輪比柔輪多兩個齒，輸出剛輪的齒數與柔輪的相同。整體軸向尺寸較短，適用于軸向尺寸較受限制的場合，其結構及主要特點如圖5、圖6、圖7所示。
3) XBF系列 XBF系列中包括XBF2和XBF3系列，均為相位調節器用諧波傳動減速器系列，多用于印刷包裝機械之中，其規格和額定值可參考XB3扁平式諧波傳動減速器的規格和額定數值表，其結構是采用齒環柔輪、雙排柔輪軸承，結構特點見圖8及9所示。
4) XB2系列 XB2系列即速比在2000～100000范圍內的內嚙復波諧傳動減速器，其主要特點是傳動比特大，采用雙排齒環形柔輪，雙排柔性軸承結構。
5) R系列 R系列諧波傳動減速器是高精度諧波傳動產品，其外形及安裝與XB1系列相同，但精度較高(空回及運動誤差均小于3′)，選用時規格及其他技術能可參考XB1系列單級諧波傳動減速器的規格及額定數值表。
用戶可根據自身需要選擇以上各系列產品，即可選用減速器整機也可根據需要選用減速器組件。
XB1單級諧波傳動減速器的規格和額定數值見表1。
表1 單級諧波傳動減速器的規格和額定數值表
|
機型 |
傳動比 |
輸入轉速3000r/min |
輸入轉速1500r/min |
輸入轉速1000r/min | ||||||
|
輸出轉矩/(N·m) |
輸出轉速/(r/min) |
輸入功率/kw |
輸出轉矩/(N·m) |
輸出轉速/(r/min) |
輸入功率/kw |
輸出轉矩/(N·m) |
輸出轉速/(r/min) |
輸入功率/kw | ||
|
25 |
63 |
2.0 |
47.6 |
0.031 |
2.5 |
23.8 |
0.008 |
2.5 |
15.9 |
0.005 |
|
32 |
64
80 |
4.5
5.0 |
46.9
37.5 |
0.025
0.025 |
4.5
5.5 |
23.4
18.8 |
0.012
0.013 |
4.5
5.5 |
15.6
12.5 |
0.008
0.009 |
|
40 |
80
100 |
12.0
15.0 |
37.5
30 |
0.059
0.059 |
12.0
16.5 |
18.8
15 |
0.029
0.031 |
12.0
17.0 |
12.5
10 |
0.019
0.021 |
|
50 |
80
84
100
125 |
25
25
30
30 |
37.5
35.7
30
24 |
0.123
0.117
0.118
0.097 |
25
25
33
37.5 |
18.8
17.9
15
12 |
0.059
0.056
0.062
0.058 |
25
25
33.6
43.5 |
12.5
11.9
10
8 |
0.039
0.037
0.041
0.044 |
|
60 |
80
100
120
150
160 |
40
50
50
50
50 |
37.5
30
25
20
18.8 |
0.197
0.197
0.169
0.140
0.139 |
40
55
62.5
62.5
62.5 |
18.8
15
12.5
10
9.4 |
0.094
0.104
0.101
0.085
0.078 |
40.0
56.0
72.5
72.5
72.5 |
12.5
10
8.3
6.7
6.3 |
0.062
0.069
0.074
0.062
0.057 |
|
80 |
80
100
135
160
200 |
100
120
120
120
120 |
37.5
30
22.2
18.8
15 |
0.493
0.473
0.363
0.312
0.264 |
100
132
150
150
150 |
18.8
15
11.2
9.4
7.5 |
0.235
0.248
0.215
0.185
0.156 |
100
135
175
175
175 |
12.5
10
7.5
6.3
5 |
0.153
0.165
0.163
0.140
0.118 |
|
100 |
80
84
100
125
160
168
200 |
200
200
240
240
240
240
240 |
37.5
35.7
30
24
18.8
17.9
15 |
0.986
0.939
0.947
0.777
0.624
0.594
0.527 |
200
200
265
300
300
300
300 |
18.8
17.9
15
12
9.4
8.9
7.5 |
0.469
0.447
0.497
0.462
0.370
0.352
0.312 |
200
200
270
300
300
300
300 |
12.5
11.9
10
8
6.3
5.95
5 |
0.305
0.291
0.330
0.300
0.240
0.228
0.202 |
|
120 |
80
100
120
150
160
200 |
360
450
450
450
450
450 |
37.5
30
25
20
18.8
15 |
1.775
1.775
1.518
1.25
1.169
0.989 |
360
495
550
550
550
550 |
18.8
15
12.5
10
9.4
7.5 |
0.844
0.929
0.881
0.723
0.678
0.572 |
360
505
600
600
600
600 |
12.5
10
8.3
6.67
6.3
5 |
0.549
0.617
0.625
0.513
0.481
0.405 |
|
160 |
80
100
134
160
200
267 |
|
|
|
800
900
1000
1000
1000
1000 |
18.8
15
11.2
9.4
7.5
5.6 |
1.876
1.689
1.435
1.233
1.040
0.823 |
800
1015
1150
1150
1150
1150 |
12.5
10
7.5
6.3
5
3.8 |
1.221
1.282
1.073
0.921
0.776
0.614 |
|
200 |
80
100
125
168
200
250 |
|
|
|
1500
1800
2000
2000
2000
2000 |
18.8
15
12
8.9
7.5
6 |
3.518
3.377
3.077
2.348
2.079
1.758 |
1500
2000
2300
2300
2300
2300 |
12.5
10
8
6
5
4 |
2.289
2.442
2.301
1.755
1.552
1.311 |
|
250 |
80
100
120
150
160
200
250
315 |
|
|
|
2500
3500
3500
3500
3500
3500
3500
3500 |
18.8
15
12.5
10
9.4
7.5
6
4.8 |
5.863
6.567
5.609
4.602
4.315
3.638
3.077
2.514 |
2500
3650
4000
4000
4000
4000
4000
4000 |
12.5
10
8.3
6.7
6.3
5
4
3.17 |
3.816
4.457
4.169
3.419
3.205
2.699
2.280
1.920 |
XB1系列單級諧波傳動減速器外形及安裝尺寸見圖3和表2。
圖3
表2 XB1系列諧波傳動減速器外形及安裝尺寸 (mm)
|
機型 |
d
(h7) |
d1
(js6) |
d2
(h7) |
d3 |
D |
D1
(h7) |
D2 |
D3 |
L |
L1 |
L2 |
L3 |
H |
H1 |
A |
C |
|
25 |
4 |
6 |
8 |
M4 |
25 |
30 |
40 |
43 |
85 |
8 |
12 |
22 |
45 |
50 |
鍵1×1.4×4 |
鍵C2×10 |
|
32 |
6 |
10 |
12 |
M5 |
32 |
45 |
50 |
55 |
115 |
12 |
16 |
33 |
55 |
60 |
鍵2×8 |
鍵C4×14 |
|
40 |
8 |
12 |
15 |
M5 |
40 |
50 |
60 |
66 |
140 |
16 |
22 |
38 |
65 |
72 |
鍵3×12 |
鍵C5×18 |
|
50 |
10 |
14 |
18 |
M6 |
50 |
60 |
70 |
76 |
170 |
18 |
30 |
43 |
75 |
82 |
鍵3×15 |
鍵C6×25 |
|
60 |
14 |
18 |
22 |
M6 |
60 |
68 |
85 |
100 |
194 |
18 |
35 |
47 |
90 |
98 |
鍵5×14 |
鍵C6×32 |
|
80 |
14 |
18 |
30 |
M10 |
80 |
85 |
115 |
130 |
243 |
20 |
44 |
62 |
122 |
144 |
鍵5×16 |
鍵C8×40 |
|
100 |
16 |
24 |
35 |
M12 |
100 |
100 |
135 |
155 |
293 |
24 |
53 |
67 |
145 |
167 |
鍵5×20 |
鍵C10×50 |
|
120 |
18 |
24 |
45 |
M14 |
120 |
120 |
170 |
195 |
350 |
28 |
68 |
82 |
185 |
240 |
鍵6×24 |
鍵C14×62 |
|
160 |
24 |
40 |
60 |
M20 |
160 |
140 |
220 |
245 |
443 |
38 |
88 |
91 |
235 |
290 |
鍵8×32 |
鍵C18×80 |
|
200 |
30 |
50 |
80 |
M24 |
200 |
180 |
270 |
300 |
538 |
48 |
108 |
115 |
285 |
340 |
鍵8×40 |
鍵C22×100 |
|
250 |
35 |
60 |
95 |
M27 |
240 |
215 |
330 |
360 |
669 |
60 |
128 |
156 |
345 |
423 |
鍵10×50 |
鍵C25×120 |
注：1. 25機型A欄：鍵按GB1109-96選用。
2. 其余的鍵按GB1096-96選用。
XB1單級諧波傳動減速器組件外形及安裝尺寸見圖4和表3
圖4
表3 XB1系列諧波傳動減速器 (mm)
|
機型 |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
|
50 |
φ70-0.010-0.029 |
50 |
φ50.9 |
φ32 |
Φ16+0.0180 |
4 |
1.5 |
12 |
φ24 |
16 |
5±0.015 |
|
60 |
φ85-0.012-0.034 |
55 |
φ61 |
φ40 |
φ25+0.0210 |
5 |
2 |
14 |
φ28 |
18 |
6±0.015 |
|
80 |
φ115-0.012-0.034 |
70 |
φ82 |
φ52 |
φ30+0.0210 |
5 |
2 |
18 |
φ28 |
20 |
6±0.015 |
|
100 |
φ135-0.014-0.039 |
95 |
φ102 |
φ65 |
φ32+0.0250 |
10 |
2 |
24 |
φ36 |
24 |
8±0.018 |
|
120 |
φ170-0.014-0.039 |
110 |
φ123 |
φ80 |
φ40+0.0250 |
10 |
2 |
28 |
φ36 |
28 |
8±0.018 |
|
160 |
φ220-0.015-0.044 |
155 |
φ163 |
φ104 |
φ56+0.0300 |
15 |
2 |
38 |
φ56 |
40 |
12±0.021 |
|
200 |
φ270-0.017-0.049 |
185 |
φ204 |
φ130 |
φ70+0.0300 |
15 |
2 |
46 |
φ70 |
50 |
14±0.021 |
|
250 |
φ330-0.017-0.049 |
230 |
φ245 |
φ160 |
φ80+0.0350 |
20 |
6.5 |
55 |
φ85 |
60 |
18±0.021 |
|
機型 |
L |
M |
N |
O |
P |
Q |
R |
S |
T |
U |
X |
|
50 |
16.3+0.10 |
φ14+0.0180 |
φ24 |
φ62 |
φ4.5 |
M4 |
φ4+0.120 |
φ3+0.120 |
φ4.5 |
M3 |
12 |
|
60 |
20.8+0.10 |
φ18+0.0180 |
φ32.5 |
φ75 |
φ5.5 |
M5 |
φ5+0.120 |
φ4+0.120 |
φ5.5 |
M5 |
13.5 |
|
80 |
20.8+0.10 |
φ18+0.0180 |
φ41 |
φ100 |
φ6.5 |
M6 |
φ6+0.120 |
φ5+0.120 |
φ6.5 |
M6 |
14 |
|
100 |
27.3+0.20 |
φ24+0.0210 |
φ48 |
φ120 |
φ9 |
M8 |
φ8+0.150 |
φ8+0.150 |
φ9 |
M8 |
16.5 |
|
120 |
27.3+0.20 |
φ24+0.0210 |
φ60 |
φ150 |
φ11 |
M10 |
φ10+0.150 |
φ10+0.150 |
φ13 |
M10 |
19 |
|
160 |
43.3+0.20 |
φ40+0.0250 |
φ80 |
φ195 |
φ13 |
M12 |
φ12+0.180 |
φ10+0.150 |
φ13 |
M10 |
28 |
|
200 |
53.8+0.20 |
φ50+0.0250 |
φ100 |
φ240 |
φ18 |
M16 |
φ16+0.180 |
φ12+0.180 |
φ17 |
M12 |
35 |
|
250 |
64.4+0.20 |
φ60+0.0250 |
φ120 |
φ295 |
φ21 |
M18 |
φ12+0.180 |
φ20+0.0210 |
φ21 |
M20 |
42 |
扁平式諧波減速器的規格和額定數值見表4。
表4 XB3扁平式諧波傳動減速器的規格和額定數值
|
機型XB3 |
傳動比 |
最高輸入轉速/(r/min) |
輸入轉速3000r/min | |||
|
半流體潤滑脂 |
油潤滑 |
輸入功率/kw |
輸出轉速 |
輸出轉矩/(N·m) | ||
|
25 |
64 |
3500 |
8000 |
0.09 |
46.88 |
1.2 |
|
32 |
64
80 |
3500 |
6000 |
0.023
0.022 |
46.88
37.50 |
3.0
3.5 |
|
40 |
66
80
102 |
3500 |
6000 |
0.060
0.051
0.051 |
45.45
37.50
29.41 |
8.0
8.0
10 |
|
50 |
80
84
100
120
126 |
3500 |
5000 |
0.096
0.092
0.092
0.085
0.081 |
37.50
35.71
30
25
23.81 |
15
15
18
20
20 |
|
60 |
80
100
120
150
160 |
3000 |
5000 |
0.160
0.154
0.137
0.134
0.126 |
37.50
30
25
20
18.75 |
25
30
32
36
36 |
|
80 |
80
100
135
160
200 |
3000 |
4500 |
0.353
0.359
0.332
0.297
0.238 |
37.50
30
22.22
18.75
15 |
55
70
80
85
85 |
|
100 |
80
84
100
125
160
168 |
3000 |
4500 |
0.641
0.610
0.615
0.554
0.524
0.499 |
37.50
35.71
30
24
18.75
17.86 |
100
100
120
135
150
150 |
|
120 |
80
100
120
150
160
200 |
2500 |
3500 |
1.154
1.128
1.068
1.044
0.979
0.783 |
37.50
30
25
20
18.75
15 |
180
220
250
280
280
280 |
|
*160 |
80
100
135
160
200 |
1750 |
2500 |
1.420
1.278
1.148
1.041
0.833 |
18.75
15
11.19
9.38
7.50 |
480
540
625
650
650 |
注：*160機型為輸入轉速為1500r/minj時的數值。
XB3扁平式諧波傳動減速器(25～60機型)外形及安裝尺寸見圖5和表5。
圖5
表5 XB3扁平式諧波傳動減速器(25～60機型)外形及安裝尺寸 (mm)
|
機型 |
d
(h7) |
d1
(js6) |
d2
(h7) |
d3 |
D |
D1
(h7) |
D2 |
D3 |
L |
L1 |
L2 |
L3 |
H |
H1 |
A |
C |
|
25 |
4 |
6 |
8 |
M4 |
25 |
30 |
40 |
53 |
71 |
8 |
12 |
17.5 |
50 |
59 |
鍵1×1.4×4 |
鍵C2×10 |
|
32 |
6 |
10 |
12 |
M5 |
32 |
45 |
50 |
64 |
98.5 |
12 |
16 |
30 |
60 |
69 |
鍵2×8 |
鍵C4×14 |
|
40 |
8 |
12 |
15 |
M5 |
40 |
50 |
60 |
76 |
114 |
14.5 |
20 |
31 |
70 |
82 |
鍵3×12 |
鍵C5×18 |
|
50 |
10 |
14 |
18 |
M5 |
50 |
60 |
70 |
85 |
134 |
18 |
24 |
39 |
81 |
93 |
鍵3×15 |
鍵C6×25 |
|
60 |
14 |
18 |
22 |
M6 |
60 |
68 |
85/87 |
104 |
150 |
18 |
30 |
42 |
98 |
111 |
鍵5×14 |
鍵C6×32 |
XB3扁平式諧波傳動減速器(80～160機型)外形及安裝尺寸見圖6和表6。
圖6
表6 扁平式諧波傳動減速器(80～160)機型外形及安裝尺寸 (mm)
|
機型 |
d
(h7) |
d1
(js6) |
d2
(h7) |
d3 |
D |
D1
(h7) |
D2 |
D3 |
L |
L1 |
L2 |
L3 |
H |
H1 |
A |
C |
|
80 |
14 |
18 |
30 |
M10 |
80 |
85 |
115 |
140 |
174 |
19.5 |
36 |
48 |
130 |
148 |
鍵5×16 |
鍵C8×40 |
|
100 |
16 |
24 |
35 |
M12 |
100 |
100 |
135 |
165 |
229 |
24 |
45 |
62 |
155 |
182 |
鍵5×20 |
鍵C10×50 |
|
120 |
18 |
24 |
45 |
M14 |
120 |
120 |
170 |
205 |
274 |
27.5 |
58 |
73 |
190 |
250 |
鍵6×24 |
鍵C14×62 |
|
160 |
24 |
40 |
60 |
M20 |
160 |
140 |
220 |
260 |
322 |
37.5 |
68 |
84 |
245 |
308 |
鍵8×32 |
鍵C18×80 |
XB3扁平式諧波傳動減速器組件外形及安裝尺寸見圖7和表7。
圖7
表7 XB3扁平式諧波傳動減速器組件外形及安裝尺寸 (mm)
|
機型 |
傳動比 |
A
(G6) |
B |
C |
C1 |
D |
E |
F | |
|
LH |
SH | ||||||||
|
25 |
64 |
φ40 |
4.5 |
0.5 |
9.5 |
7 |
10 |
2.5 |
φ12 |
|
32 |
64
80 |
φ50 |
5 |
0.5 |
10.5 |
8 |
11 |
2.5 |
φ16 |
|
40 |
66 80
102 |
φ60 |
6 |
0.5 |
12.5 |
9.5 |
3 |
φ21 | |
|
50 |
80 120
84 100 126 |
φ70 |
7 |
0.5 |
14.5 |
11.5 |
3 |
φ25 | |
|
60 |
10 120 150
80 160 |
φ85
φ87 |
8
8 |
0.5
0.5 |
16.5
16.5 |
13
13 |
3.5
3.5 |
φ30
φ30 | |
|
80 |
80 100 135
160 200 |
φ115 |
10 |
0.5 |
20.5 |
16.5 |
4 |
φ48 | |
|
100 |
84 100 125 168
80 160 |
φ135 |
13 |
1 |
27 |
21 |
6 |
φ58 | |
|
120 |
80 160
100 120 150 200 |
φ170 |
16 |
1 |
33 |
25.5 |
7.5 |
φ72 | |
|
160 |
80 135 200
100 160 |
φ220 |
22 |
1 |
45 |
34.5 |
10.5 |
φ94 | |
|
機型 |
傳動比 |
LH |
SH |
O |
P |
Q |
R | ||||||
|
HL |
KL |
LL |
ML |
HS |
KS |
LS |
MS | ||||||
|
25 |
64 |
φ11 |
2±0.012 |
7+0.10 |
φ6+0.120 |
φ10 |
M3 |
|
φ4+0.0100 |
φ34 |
M3 |
M3 |
φ3+0.0100 |
|
32 |
64
80 |
φ15 |
3±0.012 |
11.4+0.10 |
φ10+0.0180 |
φ13 |
M3 |
|
φ5+0.0100 |
φ43 |
M3 |
M3 |
φ3+0.0100 |
|
40 |
66 80
102 |
φ20 |
4±0.015 |
13.8+0.10 |
φ12+0.0180 |
φ16 |
2±0.012 |
7+0.10 |
φ6+0.0120 |
φ51 |
M4 |
M4 |
φ4+0.0120 |
|
50 |
80 120
84 100 126 |
φ24 |
5±0.015 |
16.3+0.10 |
φ14+0.0180 |
φ19 |
3±0.012 |
10.4+0.10 |
φ9+0.0150 |
φ62 |
M4 |
M4 |
φ4+0.0120 |
|
60 |
10 120 150
80 160 |
φ28
φ28 |
6±0.015
6±0.015 |
20.8+0.10
20.8+0.10 |
φ18+0.0180
φ18+0.0180 |
φ21
φ21 |
4±0.015
4±0.015 |
12.8+0.10
12.8+0.10 |
φ11+0.0180
φ11+0.0180 |
φ75
φ77 |
M5
M5 |
M5 |
φ5+0.0120
φ5+0.0120 |
|
80 |
80 100 135
160 200 |
φ28 |
6±0.015 |
20.8+0.10 |
φ18+0.0180 |
φ26 |
5±0.015 |
16.3+0.10 |
φ14+0.0180 |
φ100 |
M6 |
M6 |
φ6+0.0120 |
|
100 |
84 100 125 168
80 160 |
φ36 |
8±0.018 |
27.3+0.20 |
φ24+0.0210 |
φ26 |
5±0.015 |
16.3+0.10 |
φ14+0.0180 |
φ120 |
M8 |
M8 |
φ8+0.0120 |
|
120 |
80 160
100 120 150 200 |
φ36 |
8±0.018 |
27.3+0.20 |
φ24+0.0210 |
φ35 |
6±0.015 |
21.8+0.10 |
φ19+0.0210 |
φ150 |
M10 |
M10 |
φ10+0.0180 |
|
160 |
80 135 200
100 160 |
φ56 |
12±0.021 |
43.3+0.20 |
φ40+0.0250 |
φ44 |
8±0.018 |
27.3+0.10 |
φ24+0.0210 |
φ190 |
M12 |
M12 |
φ12+0.0180 |
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