Продуктов дизайн на хармонични редуктори

Редукторът на хармонично задвижване се състои основно от три основни компонента: генератор на вълни, гъвкав шлиц и кръгъл шлиц. Генераторът на вълни обикновено е монтиран на входящия вал; това е елипсовиден компонент с тънък-сачмен лагер, вграден във външния му пръстен. Гъвкавият шлиц е монтиран на изходящия вал; това е гъвкав метален компонент с тънко-стенна, чашообразна-структура, включваща външни зъби на зъбно колело, врязани във външния ръб на отворения му край. Кръговият шлиц обикновено е фиксиран на място; това е твърд пръстеновиден компонент с вътрешни зъби на зъбно колело, врязани във вътрешната му обиколка-зъби, които са със същия размер като тези на гъвкавия шпон, но два на брой по-големи.

Принципът на работа е следният: въртенето на вълновия генератор предизвиква контролируема, периодична еластична деформация във flexspline, което го кара да приеме елипсовидна форма. Голямата ос на тази елипса се зацепва със зъбците на кръговия шлиц, докато малката ос остава напълно незацепена. Когато кръговият шлиц се държи неподвижен и генераторът на вълни се върти в определена посока, еластичната деформация на гъвкавия шлиц кара точките на зацепване със зъбите на кръговия шлиц да се изместват последователно. Тъй като гъвкавият шлиц притежава по-малко зъбци от кръговия шлиц (обикновено два по-малко), за всяко пълно завъртане на вълновия генератор, гъвкавият шлиц се придвижва на разстояние, еквивалентно на два зъба в посока, противоположна на въртенето на вълновия генератор, като по този начин се постига високо съотношение на намаляване.

Неговите трансмисионни характеристики включват: широк диапазон от редукционни съотношения (50–300 на един етап и потенциално достигане на 30 000–60 000); голям брой едновременно зацепени зъби (приблизително 30%), което води до висока-носеща способност и висока прецизност на предаване; плавно движение с ниски нива на шум; и способността за постигане на нулево-включване на обратна реакция. Освен това се характеризира с компактна структура; за еквивалентен изходен въртящ момент обемът му може да бъде намален с две-трети, а теглото му наполовина.

Проектирането и производството на редуктори за хармонично задвижване представляват няколко предизвикателства, включително строги изисквания за прецизност на обработката, осигуряване на издръжливостта на умора на гъвкавия шлиц и контролиране на грешките при предаване и луфтовете. Технологичните иновации в тази област се въртят предимно около профилите на зъбните колела, материалите и структурните дизайни. Например японската компания Harmonic Drive Systems (Harmonic Drive) разработи двойни-кръгови-дъгови профили на зъбите (като профила "IH") и "P-тип" зъби, за да подобри качеството на зацепване и да подобри-носещата-капацитет на натоварване и устойчивост на усукване. По подобен начин, Suzhou Leader Harmonic Drive независимо разработи изцяло нова структура на "зъб от тип P-" и въз основа на изследване на действителната динамика на зацепване на flexspline създаде нова теория за зацепване на зъбни колела. При проектирането на flexspline е използвана специализирана стомана с висока якост на умора и производителността е допълнително подобрена чрез оптимизиране на дебелината на стената и процесите на формоване. Основният компонент на генератора на вълни е гъвкавият лагер, чиято устойчивост на умора е оптимизирана чрез внимателен избор на материал, структурни усъвършенствания и повърхностни обработки.

За да отговорят на изискванията на различни приложения, хармоничните редуктори са еволюирали в различни структурни конфигурации. Често срещаните интегрирани модели (като серията LCS-I) се отличават със стандартна цилиндрична структура с гъвкава шлица с форма на чаша-; тези модули включват вграден-напречен ролков лагер и се характеризират със стационарен твърд шлиц и въртящ се гъвкав шлиц. За да се приспособят към различни пространствени ограничения и изисквания за натоварване, се предлагат други варианти, включително ултра-тънки модели (напр. серията SHD, характеризираща се с намаляване на аксиалната дължина от приблизително 50%), модели с кух-вал (напр. серията CPL) и версии с високо-натоварване, оборудвани с външни лагери (напр. серията CSG-2UH). Продуктовото портфолио обхваща широк диапазон от размери-от миниатюрни до-големи{19}}мащабни единици и предлага широк спектър от съотношения на редукция.