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类型、特点和适用范围
谐波传动减速器是利用柔性元件可控制的弹性变形来传递运动和动力的机械传动装置。
它具有传动比大并且范围广、精度高、空回小、承载能力大、效率高、体积小、重量轻、传动平稳、噪声小、可向密封空间传递运动等特点。
由于谐波传动减速器具有许多优点，现已广泛应用于空间技术、能源、电子工业、石油化工、军事工业、机器人、假肢、机床、仪器仪表、纺织机械、印刷机械、包装机械、起重运输机械、医疗器械、食品加工机械等领域。
(1) 结构型式
谐波传动减速器包括三个基本构件：波发生器、柔轮、刚轮(如图1所示)。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)，也可变成两个输入，一个输出，组成差动传动。
图1
(2) 工作原理
谐波传动减速器的工作原理如图2a、b、c、d所示，当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时，柔轮在椭圆形的波发生器作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在波发生器短轴两端处，柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在椭圆长轴两侧，柔轮轮齿与刚轮轮齿处于不完全啮合状态。在波发生器长轴旋转的正方向一侧，称为啮入区；在长轴旋转的反方向一侧，称为啮出区。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个，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。
图2
(1) 产品的分类及结构特点
1) XB1系列(GB/T14118-93) XBI系列是谐波传动减速器中是最常见，也是使用最广泛的一类，其主要结构特点是采用杯状柔轮，刚轮比柔轮多两个齿，见图3及图4所示。
2) XB3系列 XB3系列为扁平式，采用齿环柔轮，和两个刚轮，其中输入刚轮比柔轮多两个齿，输出刚轮的齿数与柔轮的相同。整体轴向尺寸较短，适用于轴向尺寸较受限制的场合，其结构及主要特点如图5、图6、图7所示。
3) XBF系列 XBF系列中包括XBF2和XBF3系列，均为相位调节器用谐波传动减速器系列，多用于印刷包装机械之中，其规格和额定值可参考XB3扁平式谐波传动减速器的规格和额定数值表，其结构是采用齿环柔轮、双排柔轮轴承，结构特点见图8及9所示。
4) XB2系列 XB2系列即速比在2000～100000范围内的内啮复波谐传动减速器，其主要特点是传动比特大，采用双排齿环形柔轮，双排柔性轴承结构。
5) R系列 R系列谐波传动减速器是高精度谐波传动产品，其外形及安装与XB1系列相同，但精度较高(空回及运动误差均小于3′)，选用时规格及其他技术能可参考XB1系列单级谐波传动减速器的规格及额定数值表。
用户可根据自身需要选择以上各系列产品，即可选用减速器整机也可根据需要选用减速器组件。
XB1单级谐波传动减速器的规格和额定数值见表1。
表1 单级谐波传动减速器的规格和额定数值表
|
机型 |
传动比 |
输入转速3000r/min |
输入转速1500r/min |
输入转速1000r/min | ||||||
|
输出转矩/(N·m) |
输出转速/(r/min) |
输入功率/kw |
输出转矩/(N·m) |
输出转速/(r/min) |
输入功率/kw |
输出转矩/(N·m) |
输出转速/(r/min) |
输入功率/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系列单级谐波传动减速器外形及安装尺寸见图3和表2。
图3
表2 XB1系列谐波传动减速器外形及安装尺寸 (mm)
|
机型 |
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 |
键1×1.4×4 |
键C2×10 |
|
32 |
6 |
10 |
12 |
M5 |
32 |
45 |
50 |
55 |
115 |
12 |
16 |
33 |
55 |
60 |
键2×8 |
键C4×14 |
|
40 |
8 |
12 |
15 |
M5 |
40 |
50 |
60 |
66 |
140 |
16 |
22 |
38 |
65 |
72 |
键3×12 |
键C5×18 |
|
50 |
10 |
14 |
18 |
M6 |
50 |
60 |
70 |
76 |
170 |
18 |
30 |
43 |
75 |
82 |
键3×15 |
键C6×25 |
|
60 |
14 |
18 |
22 |
M6 |
60 |
68 |
85 |
100 |
194 |
18 |
35 |
47 |
90 |
98 |
键5×14 |
键C6×32 |
|
80 |
14 |
18 |
30 |
M10 |
80 |
85 |
115 |
130 |
243 |
20 |
44 |
62 |
122 |
144 |
键5×16 |
键C8×40 |
|
100 |
16 |
24 |
35 |
M12 |
100 |
100 |
135 |
155 |
293 |
24 |
53 |
67 |
145 |
167 |
键5×20 |
键C10×50 |
|
120 |
18 |
24 |
45 |
M14 |
120 |
120 |
170 |
195 |
350 |
28 |
68 |
82 |
185 |
240 |
键6×24 |
键C14×62 |
|
160 |
24 |
40 |
60 |
M20 |
160 |
140 |
220 |
245 |
443 |
38 |
88 |
91 |
235 |
290 |
键8×32 |
键C18×80 |
|
200 |
30 |
50 |
80 |
M24 |
200 |
180 |
270 |
300 |
538 |
48 |
108 |
115 |
285 |
340 |
键8×40 |
键C22×100 |
|
250 |
35 |
60 |
95 |
M27 |
240 |
215 |
330 |
360 |
669 |
60 |
128 |
156 |
345 |
423 |
键10×50 |
键C25×120 |
注：1. 25机型A栏：键按GB1109-96选用。
2. 其余的键按GB1096-96选用。
XB1单级谐波传动减速器组件外形及安装尺寸见图4和表3
图4
表3 XB1系列谐波传动减速器 (mm)
|
机型 |
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 |
|
机型 |
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 |
扁平式谐波减速器的规格和额定数值见表4。
表4 XB3扁平式谐波传动减速器的规格和额定数值
|
机型XB3 |
传动比 |
最高输入转速/(r/min) |
输入转速3000r/min | |||
|
半流体润滑脂 |
油润滑 |
输入功率/kw |
输出转速 |
输出转矩/(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机型为输入转速为1500r/minj时的数值。
XB3扁平式谐波传动减速器(25～60机型)外形及安装尺寸见图5和表5。
图5
表5 XB3扁平式谐波传动减速器(25～60机型)外形及安装尺寸 (mm)
|
机型 |
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 |
键1×1.4×4 |
键C2×10 |
|
32 |
6 |
10 |
12 |
M5 |
32 |
45 |
50 |
64 |
98.5 |
12 |
16 |
30 |
60 |
69 |
键2×8 |
键C4×14 |
|
40 |
8 |
12 |
15 |
M5 |
40 |
50 |
60 |
76 |
114 |
14.5 |
20 |
31 |
70 |
82 |
键3×12 |
键C5×18 |
|
50 |
10 |
14 |
18 |
M5 |
50 |
60 |
70 |
85 |
134 |
18 |
24 |
39 |
81 |
93 |
键3×15 |
键C6×25 |
|
60 |
14 |
18 |
22 |
M6 |
60 |
68 |
85/87 |
104 |
150 |
18 |
30 |
42 |
98 |
111 |
键5×14 |
键C6×32 |
XB3扁平式谐波传动减速器(80～160机型)外形及安装尺寸见图6和表6。
图6
表6 扁平式谐波传动减速器(80～160)机型外形及安装尺寸 (mm)
|
机型 |
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 |
键5×16 |
键C8×40 |
|
100 |
16 |
24 |
35 |
M12 |
100 |
100 |
135 |
165 |
229 |
24 |
45 |
62 |
155 |
182 |
键5×20 |
键C10×50 |
|
120 |
18 |
24 |
45 |
M14 |
120 |
120 |
170 |
205 |
274 |
27.5 |
58 |
73 |
190 |
250 |
键6×24 |
键C14×62 |
|
160 |
24 |
40 |
60 |
M20 |
160 |
140 |
220 |
260 |
322 |
37.5 |
68 |
84 |
245 |
308 |
键8×32 |
键C18×80 |
XB3扁平式谐波传动减速器组件外形及安装尺寸见图7和表7。
图7
表7 XB3扁平式谐波传动减速器组件外形及安装尺寸 (mm)
|
机型 |
传动比 |
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 | |
|
机型 |
传动比 |
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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