今天咱們展示一下諧波減速機(jī)的原理，并3D打印制作一個(gè)：

什么是諧波齒輪？

諧波齒輪是一種獨(dú)特的機(jī)械齒輪系統(tǒng)，在緊湊輕便的包裝中允許很高的減速比。與傳統(tǒng)的齒輪系統(tǒng)（例如斜齒輪或行星齒輪）相比，它在相同的空間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)30倍的更高減速比。除此之外，它還具有零齒隙特性，高扭矩，準(zhǔn)確性和可靠性。因此，該齒輪系統(tǒng)可用于許多應(yīng)用，包括機(jī)器人技術(shù)，航空航天，醫(yī)療機(jī)器，銑床，制造設(shè)備等。

諧波傳動(dòng)是1957年由沃爾頓·穆塞發(fā)明的。

它是如何工作的

諧波傳動(dòng)有三個(gè)關(guān)鍵部件，一個(gè)波形發(fā)生器，一個(gè)撓性花鍵和一個(gè)圓形花鍵。

波形發(fā)生器為橢圓形，由一個(gè)橢圓形輪轂和一個(gè)特殊的薄壁軸承組成，軸承遵循輪轂的橢圓形。這是齒輪組的輸入，它連接到電機(jī)軸上。

當(dāng)波形發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，它產(chǎn)生波浪運(yùn)動(dòng)。

撓性花鍵有一個(gè)圓柱形的杯狀結(jié)構(gòu)，由柔韌但抗扭的合金鋼材料制成。杯子的側(cè)面很薄，但是底部又厚又硬。

杯子的開口端是柔性的，但是封閉端是相當(dāng)剛性的，因此我們可以將它用作輸出端，并將輸出法蘭連接到其上。撓性花鍵在杯的開口端有外齒。另一方面，圓形花鍵是一個(gè)內(nèi)部有齒的剛性環(huán)。圓弧花鍵比柔輪花鍵多兩個(gè)齒，這實(shí)際上是應(yīng)諧波傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)。

因此，當(dāng)我們將波形發(fā)生器插入Flex樣條曲線時(shí)，F(xiàn)lex樣條曲線將采用波形發(fā)生器的形狀。

當(dāng)波形發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)使撓性花鍵的開口端徑向變形。波形發(fā)生器和撓性花鍵然后被放置在圓形花鍵內(nèi)，將齒嚙合在一起。

由于彈性花鍵的橢圓形狀，牙齒僅在彈性花鍵的相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)區(qū)域嚙合，并且這兩個(gè)區(qū)域跨越波發(fā)生器橢圓的主軸。

現(xiàn)在，隨著波形發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)，與圓形花鍵嚙合的撓性花鍵齒將慢慢改變位置。由于柔性花鍵和圓形花鍵之間的齒數(shù)不同，對(duì)于波形發(fā)生器每旋轉(zhuǎn)180度，齒嚙合將導(dǎo)致?lián)闲曰ㄦI相對(duì)于波形發(fā)生器向后少量旋轉(zhuǎn)。換句話說，隨著波形發(fā)生器每旋轉(zhuǎn)180度，與圓形花鍵嚙合的撓性花鍵齒將僅前進(jìn)一個(gè)齒。

因此，波形發(fā)生器旋轉(zhuǎn)360度時(shí)，撓性花鍵將改變位置或前進(jìn)兩個(gè)齒。

例如，如果撓性花鍵有200個(gè)齒，波形發(fā)生器必須旋轉(zhuǎn)100圈，柔輪花鍵才能前進(jìn)200個(gè)齒，或者柔輪花鍵只能旋轉(zhuǎn)一圈。這是100:1的比例。在這種情況下，圓弧花鍵將有202個(gè)齒，因?yàn)閳A弧花鍵的齒數(shù)總是比撓性花鍵的齒數(shù)多兩個(gè)。

我們可以用下面的公式很容易地計(jì)算出減速比。該比率等于撓性花鍵齒–圓形花鍵齒除以撓性花鍵齒。

因此，以撓性花鍵上的200個(gè)齒和圓形花鍵上的202個(gè)齒為例，減速比為-0.01。這是波發(fā)生器速度的1/100，減號(hào)表示輸出方向相反。

通過改變齒數(shù)，我們可以得到不同的減速比。