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1.结构简单,体积小,重量轻。
谐波齿轮传动的主要构件只有三个:波发生器、柔轮、刚轮。它与传动比相当的普通减速器比较,其零件减少50%,体积和重量均减少1/3左右或更多。
2.传动比范围大
单级谐波减速器传动比可在50—300之间,优选在75—250之间;
双级谐波减速器传动比可在3000—60000之间;
复波谐波减速器传动比可在200—140000之间。
3.同时啮合的齿数多。
双波谐波减速器同时啮合的齿数可达30%,甚至更多些。而在普通齿轮传动中,同时啮合的齿数只有2—7%,对于直齿圆柱渐开线齿轮同时啮合的齿数只有1—2对。正是由于同时啮合齿数多这一独特的优点,使谐波传动的精度高,齿的承载能力大,进而实现大速比、小体积。
4.承载能力大。
谐波齿轮传动同时啮合齿数多,即承受载荷的齿数多,在材料和速比相同的情况下,受载能力要大大超过其它传动。其传递的功率范围可为几瓦至几十千瓦。
5.运动精度高。
由于多齿啮合,一般情况下,谐波齿轮与相同精度的普通齿轮相比,其运动精度能提高四倍左右。
6.运动平稳,无冲击,噪声小。
齿的啮入、啮出是随着柔轮的变形,逐渐进入和逐渐退出刚轮齿间的,啮合过程中齿面接触,滑移速度小,且无突然变化。
7.齿侧间隙可以调整。
谐波齿轮传动在啮合中,柔轮和刚轮齿之间主要取决于波发生器外形的最大尺寸,及两齿轮的齿形尺寸,因此可以使传动的回差很小,某些情况甚至可以是零侧间隙。
8.传动效率高。
与相同速比的其它传动相比,谐波传动由于运动部件数量少,而且啮合齿面的速度很低,因此效率很高,随速比的不同(u=60-250),效率约在65—96%左右(谐波复波传动效率较低),齿面的磨损很小。
9.同轴性好。
谐波齿轮减速器的高速轴、低速轴位于同一轴线上。
10.可实现向密闭空间传递运动及动力。
采用密封柔轮谐波传动减速装置,可以驱动工作在高真空、有腐蚀性及其它有害介质空间的机构,谐波传动这一独特优点是其它传动机构难于达到的。
11.可实现高增速运动。
由于谐波齿轮传动的效率高及机构本身的特点,加之体积小、重量轻的优点,因此是理想的高增速装置。对于手摇发电机、风力发电机等需要高增速的设备有广阔的应用前景。
12.方便的实现差速传动。
由于谐波齿轮传动的三个基本构件中,可以任意两个主动,第三个从动,那么如果让波发生器、刚轮主动,柔轮从动,就可以构成一个差动传动机构,从而方便的实现快慢速工作状况。这一点对许多机床的走刀机构很有实用价值,经适当设计,可以大大改变机床走刀部分的结构性能。
13.谐波齿轮传动与其它传动性能的具体比较。
当输入转速1500转/分钟,传动比和输出力矩相同的情况下,四种普通减速器与谐波齿轮传动减速器的性能比较为:
| 参 数 | 单 位 | 减 速 器 类 型 | 行星齿轮 | 人字齿轮 | 蜗杆加螺旋齿轮 | 圆柱齿轮 | 谐波齿轮 | 01 | 传动级数 |
| 3 | 2 | 2 | 3 | 1 | 02 | 输出力矩 | N.m | 390 | 390 | 390 | 390 | 390 | 03 | 传 动 比 |
| 97.4 | 96 | 100 | 98.3 | 100 | 04 | 效 率 | % | 85 | 85 | 78 | 93 | 85 | 05 | 齿轮数量 | 个 | 13 | 4 | 4 | 6 | 2 | 06 | 轴承数量 | 套 | 17 | 6 | 6 | 8 | 5 | 07 | 节圆线速度 | M/S | 7.62 | 7.62 | 7.62 | 7.62 | 0.094 | 08 | 齿滑动速度 | M/S | 12.7 | 12.7 | 12.7 | 12.7 | 0.12 | 09 | 同时啮合齿数 | % | 7 | 5 | 3 | 3 | 30 | 10 | 齿面接触应力 | MPA | 345 | 345 | 345 | 345 | 4.12 | 11 | 齿的剪应力 | MPA | 172 | 172 | 172 | 172 | 2.06 | 12 | 安全系数 |
| 3 | 3 | 2 | 5 | 36 | 13 | 齿面接触状态 |
| 线 | 线 | 线 | 线 | 面 | 14 | 运动平稳性 |
| 中 | 好 | 好 | 中 | 好 | 15 | 力的平衡 |
| 好 | 好 | 不好 | 好 | 好 | 16 | 外形尺寸高 | CM | 33.1 | 35.6 | 40.6 | 58.8 | 18.5 | 17 | 外形尺寸长 | CM | 38.1 | 50.8 | 43.2 | 91 | 16 | 18 | 外形尺寸宽 | CM | 33.1 | 25.4 | 25.4 | 34.6 | 16.5 | 19 | 体 积 | 1000CM3 | 40 | 146 | 44 | 185 | 5.5 | 20 | 质 量 | Kg | 111 | 127 | 92.5 | 325 | 25 |
(信息来源:北京谐波传动技术研究所) |