Produktdesign av harmoniska reducerare

En harmonisk drivreducerare består huvudsakligen av tre kärnkomponenter: en våggenerator, en flexspline och en cirkulär spline. Våggeneratorn är vanligtvis monterad på ingångsaxeln; det är en elliptisk komponent med ett kullager med tunn-sektion inbäddat i dess yttre ring. Flexspline är monterad på utgående axel; det är en flexibel metallkomponent med en tunn-väggig, kopp-formad struktur, med utvändiga kuggar inskurna i den yttre kanten av dess öppna ände. Den cirkulära splinen är vanligtvis fixerad på plats; det är en styv ringformad komponent med invändiga kuggtänder utskurna i dess inre omkrets-tänder som är av samma storlek som de på flexspline, men två till antalet större.

Funktionsprincipen är som följer: Våggeneratorns rotation inducerar en kontrollerbar, periodisk elastisk deformation i flexspline, vilket gör att den antar en elliptisk form. Den stora axeln för denna ellips ingriper med tänderna på den cirkulära splinesen, medan den mindre axeln förblir helt frikopplad. När den cirkulära splinen hålls stationär och våggeneratorn roteras i en specifik riktning, orsakar den elastiska deformationen av den flexibla splinen att ingreppspunkterna med den cirkulära splinesens tänder förskjuts sekventiellt. Eftersom flexspline har färre tänder än den cirkulära spline (vanligtvis två färre), för varje full rotation av våggeneratorn, avancerar flexspline med ett avstånd motsvarande två tänder i motsatt riktning mot våggeneratorns rotation, och uppnår därmed ett högt reduktionsförhållande.

Dess transmissionsegenskaper inkluderar: ett brett utbud av reduktionsförhållanden (50–300 i ett enda steg, och potentiellt upp till 30 000–60 000); ett stort antal kuggar som är i ingrepp samtidigt (ungefär 30 %), vilket resulterar i hög belastningskapacitet och hög transmissionsprecision; mjuk rörelse med låga ljudnivåer; och förmågan att uppnå noll-backlash engagemang. Dessutom har den en kompakt struktur; för ett likvärdigt utgående vridmoment kan dess volym minskas med två{10}}tredjedelar och dess vikt med hälften.

Konstruktionen och tillverkningen av harmoniska drivreducerare innebär flera utmaningar, inklusive stränga krav på bearbetningsprecision, säkerställande av utmattningslivslängden för flexspline och kontroll av transmissionsfel och spel. Tekniska innovationer inom detta område kretsar främst kring kuggprofiler, material och strukturella konstruktioner. Till exempel utvecklade det japanska företaget Harmonic Drive Systems (Harmonic Drive) dubbla-cirkulära-bågtandsprofiler (som "IH"-profilen) och "P-typ"-tänder för att förbättra ingreppskvaliteten och förbättra last-bärförmågan och vridstyvheten. På liknande sätt utvecklade Suzhou Leader Harmonic Drive självständigt en helt ny "P--typ tand"-struktur och, baserat på forskning om den faktiska ingreppsdynamiken hos flexspline, etablerade en ny teori om kugghjulsingrepp. I designen av flexspline används ett specialiserat stål med hög utmattningshållfasthet, och prestandan förbättras ytterligare genom optimering av väggtjocklek och formningsprocesser. Kärnkomponenten i våggeneratorn är det flexibla lagret, vars utmattningsprestanda optimeras genom noggrant materialval, strukturella förbättringar och ytbehandlingar.

För att möta olika applikationskrav har harmoniska reducerare utvecklats till en mängd olika strukturella konfigurationer. Vanliga integrerade modeller (som LCS-I-serien) har en cylindrisk standardstruktur med en skålformad flexspline; dessa enheter har ett inbyggt-korsande rullager och kännetecknas av en stationär styv spline och en roterande flexspline-utgång. För att tillgodose varierande rumsliga begränsningar och belastningskrav finns andra varianter tillgängliga, inklusive ultra-tunna modeller (t.ex. SHD-serien, med en axiell längdminskning på cirka 50 %), ihåliga-axelmodeller (t.ex. CPL-serien) och versioner med hög-lastning (t.ex. 1 SGU-serier med 7} externa lager). Produktportföljen spänner över ett brett spektrum av storlekar-från miniatyr till storskaliga-enheter – och erbjuder ett omfattande spektrum av reduktionsförhållanden.