谐波减速器扭转刚度与疲劳失效

宿鹏飞，刘积昊，管恩广,赵言正

(上海交通大学机器人研究所，上海 200240)

0 引言

谐波减速器传动效率高，运行稳定，精度高，负载能力强，被广泛应用在机器人、航天航空、能源以及精密机床等领域[1]。谐波减速器主要靠柔轮的弹性变形实现动力传递，其主要的失效形式有柔轮疲劳断裂，波发生器柔性轴承破坏，柔轮内壁或齿面的磨损等[2]，表现为传动效率、扭转刚度和回差等主要传动性能的下降，当主要传动性能下降到低于某一阈值之后即认为谐波减速器失效。针对谐波减速器的扭转刚度性能指标，刘云庆等[3]对谐波减速器的输入端的扭转刚度和回差进行了测试，提出谐波齿轮传动的回差曲线是一条机械滞后曲线，并且提出该回差主要来自弹性回差。谭立等[4]利用电机施加弯矩，利用激光干涉仪测量谐波减速器输出端受力弯曲后的偏转角，实现谐波减速器等部件在高低温环境下的扭曲刚度测试。但是现有的扭转刚度和回差检测系统大都只实现半自动化，不能进行连续加载和卸载，且通过连续改变力矩来测试谐波减速器扭转刚度和失效的研究很少。

本文设计了一种利用直线模组对谐波减速器进行连续加载和卸载的扭转刚度测试系统，并进行了刚度和失效分析。

1 研究与方法

1.1 谐波减速器失效机理

1.1.1 谐波减速器工作原理

如图1所示，谐波减速器主要由波发生器、柔轮和刚轮组成，波发生器一般是椭圆形的凸轮，柔轮是薄壁的圆柱外齿轮，刚轮是圆柱外齿轮。……