動力諧波傳動工作過程中的跳齒問題

    諧波傳動的主要特征是彈性變形，且齒形較小，
因此必須將變形量控制在設計要求的范圈內，超出控
制范圍就會造成傳動裝置的失敗。在動力傳動中，彈
性變形的控制更是至關重要，經常會出現跳齒現象，
這也是眾多諧波傳動裝置承載能力無法提高的關鍵因
素。一旦跳齒現象產生，若不及時采取措施，傳動裝
置很快就會損壞。
    跳齒間題的實質是:剛輪、柔輪與發生器組成的
系統中，在外載荷作用時,輪齒中產生徑向嚙合力。
剛輪、柔輪與發生器三者互為支承，各自產生一定的
變形量。當剛輪與柔輪之間的相對變形童超過輪齒高
度后，在切向分力的作用下產生跳齒現象。當載荷較
大時，劇烈的沖擊將產生巨大的響聲,并損壞輪齒。
    控制變形的關鍵有3個:一個是控制載荷，不要
因為諧波傳動有較大的承載能力而無限制的超載;一
個是加強支承;再一個是必須對有關結構進行剛度設
計，避免過大的變形產生。由于問題的復雜性，要得
到一些簡單的、通用的計算公式是困難的，具體設計
時可采用下面的一些方法與措施。
    1)剛輪徑向剛度不足是引起跳齒現象的關鍵因
素，在大載荷條件下，徑向剛度差的剛輪甚至會像柔
輪一樣發生變形，使承載能力大為下降。剛輪徑向變
形可參照彈性力中國環的徑向變形進行粗略估算。
    2)發生器對柔輪的支承剛度也是影響跳齒現象
的重要因素。試驗證明:在使用雙觸頭波發生器時，
由于柔輪的支點僅兩個，承載后柔輪變形很難控制，
在較小負載時就產生跳齒現象。在使用四觸頭波發生
器時，柔輪支承點為4個，且支承點與外載荷的作用
點較為接近，因此承載能力有所提高。在使用薄壁軸
承發生器時，對變形狀態的控制有工進一步的提高，
但由于軸承極限填充角的限制，承載能力也提高不
多。有效的方法是采用特殊的工藝手段來增加軸承的
滾球數，承載能力可得到較大的提高。在大載荷條件
下，發生器形式可采用圓盤式波發生器，它對柔輪的
變形有較好的控制，特別是加工方便，便于更改設計
參數，使用的軸承也是標準軸承，因此工藝性較好。
    3)在允許范圍內增加波高也是解決跳齒現象的
重要手段，當發生跳齒現象后，采用增加波高的方
法，也是進行修復的重要手段，效果比較顯著。
    4)在設計、加工、安裝過程中，還必須注意波發
生器、柔輪及剛輪的同軸度，任何單邊偏離都會引起
跳齒現象。在采用圓盤式波發生器時，特別要注意偏
心軸的對稱性，不然會引起單邊輪齒受載而發生跳齒。
    5)在結構設計時，也可考慮適當增加抗彎環的
厚度，以控制柔輪的變形量。此外，合理的齒側間隙
與齒頂修正在設計時也要加以控制。
(責任編輯：laugh521521)

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