유연한 부분 탄성 변형은 강성 부분과 상호 작용하여 운동이나 동력을 전달하는 목적을 달성합니다. 웨이브 발생기가 전동에서 1 주마다 회전하며, 유연성 있는 부분의 한 점에서 반복되는 변형 횟수를 웨이브 수라고 합니다. 유연성 있는 부품의 변형 과정은 기본 대칭 고조파 (그림 1) 이므로 고조파 전달이라고 합니다. 일반적으로 사용되는 고조파 전동은 쌍파 전동이다.
그림 2 는 외부 원주에 많은 톱니 (120 보다 큼) 이 있는 플렉시블이 내부 원주에 톱니가 있는 강성 기어와 맞물려 전동되는 것을 보여 줍니다. 이를 고조파 기어 전동이라고 합니다. 톱니 수가 무한히 증가하고 톱니 높이가 무한히 낮아진다고 가정하면 플렉시블 휠의 외부 표면과 강성 휠의 내부 표면이 웨이브 발생기의 장축 방향으로 접촉하는 고조파 마찰 전동이 됩니다. 이 접촉점의 마찰력은 매우 작아서 전달된 토크가 크지 않아 미끄러지기 쉽다. 사실 거의 사용되지 않습니다. 고조파 전동은 회전에서 직선 동작으로 설계되어 고조파 나선형 전동이 될 수도 있습니다. 이 세 가지 전동 중 고조파 기어 전동의 응용이 가장 광범위하다. 그림 2 의 웨이브 발생기는 기계파 발생기이며 전자기, 유압 및 공압파 발생기도 있습니다. 이 중 기계파 발생기가 가장 널리 사용되고 있습니다.
고조파 전달은 미국 C.W. Mather 가 1955 년 특허를 획득했고 1959 년 승인을 받았고 1960 년 뉴욕에서 전시되었습니다. 고조파 전동의 발전은 군용과 첨단 기술로 시작되었다가 나중에는 민용과 범용 기계로 점차 확장되었다. 미국, 일본, 소련 등 일부 국가에서는 이미 해파 기어 감속기 시리즈 제품을 생산했고, 중국도 해파 기어의 부 발행 기준을 제정했다.
작동 원리는 고조파 기어 변속기를 예로 들 수 있다. 그것은 플렉스, 강성 풀리 및 웨이브 기계의 상대 운동, 특히 플렉스의 제어 가능한 탄성 변형 (모양 변경) 을 이용하여 움직임과 동력 전달을 실현한다. 이 세 가지 기본 부품 중 하나는 임의로 고정할 수 있고, 하나는 활성 부분이고, 하나는 연계 부분입니다. 세 가지 모두 고정되지 않으면 차동 기어 시스템이 됩니다. 리지드 휠이 고정되어 있는 경우 웨이브 생성기는 구동 부분, 플렉시블 휠은 연계 부분, 웨이브 발생기의 타원형 캠이 플렉시블 휠에서 회전하면 플렉시블 휠이 변형됩니다. 웨이브 발생기의 타원형 캠의 장축 양쪽 끝에 있는 플렉시블 기어 톱니와 리지드 기어 톱니가 맞물릴 때 단축 양쪽 끝에 있는 플렉시블 기어 톱니가 리지드 기어 톱니에서 분리됩니다. 웨이브 발생기의 장축과 단축축 사이의 톱니의 경우 플렉스와 강륜 원주를 따라 서로 다른 단면에서 점차 반맞물려 있는 상태를 맞물림이라고 합니다. 맞물림을 차츰차츰 빠져나가는 반맞물림 상태에 있는 것을 맞물림이라고 한다. 파도 발생기의 연속 회전은 맞물림, 교합, 이탈 네 가지 운동으로 인해 원래의 작업 상태를 끊임없이 변경하는데, 이를 인터레이스 운동이라고 합니다. 톱니 스태거 동작은 입력 회전을 출력 동작으로 변환합니다. 리지드 휠이 고정되어 있는 경우 플렉시블 휠은 아폴로 발전기를 기준으로 반대 방향으로 회전합니다. 반대로 플렉서블 휠이 고정되면 강성 휠은 아폴로 발전기를 기준으로 같은 방향으로 회전합니다. 쌍파 전동의 고조파 기어 전동의 경우 회전 법칙은 웨이브 발생기가 1 주마다 회전하고, 플렉스는 원주를 기준으로 두 톱니거리를 회전하는 호 길이이며, 전동비는 다음과 같이 계산됩니다.
리지드 휠이 고정되면 플렉시블 휠이 고정되면 플렉시블 휠 또는 리지드 휠의 톱니 수가 크며 차이가 작아 큰 전동비를 얻을 수 있습니다.
많은 유형의 구조 고조파 기어 변속기가 있습니다. 그림 3 은 단일 단계 2 파 고조파 기어 감속기의 구조를 보여줍니다.
고조파 구동
① 파형 발생기: 입력 축에 연결하여 플렉스 링 링의 변형을 생성하고 제어하는 역할을 합니다. 타원형 캠과 얇은 벽 플렉시블 베어링으로 구성됩니다. 플렉서블 베어링은 일반 베어링과 달리 외부 링이 얇아 반지름 변형이 발생하기 쉽습니다. 캠이 설치되기 전에 고리는 원형이고 설치 후에는 타원형이다.
② 플렉서블 휠: 얇은 벽 컵, 얇은 벽 튜브 또는 플랫 임베디드 등 여러 가지가 있습니다. 얇은 원통형 플렉스의 열린 끝 밖에는 톱니바퀴가 있는데, 파동기가 회전하면서 변형되고 원통의 아래쪽이 출력 축에 연결됩니다.
③ 강성 휠: 강성 내부 기어입니다. 쌍파 고조파 전동의 강성 바퀴는 일반적으로 유연성 있는 바퀴보다 두 개 더 많은 톱니를 가지고 있습니다. 고조파 기어 감속기는 대부분 강성 바퀴로 고정되어 있고 외부는 상자체에 연결되어 있다.
두 개 이상의 단일 단계 고조파 기어 감속기가 106 ~ 107 사이에 전동비가 있는 복합 고조파 기어 감속기를 연결합니다. 조파기, 플렉스, 강륜의 위치를 조정할 수 있습니다. 즉, 강륜을 포함해서 조파기가 밖에 있습니다. 이런 전동을 외파 기어 전동이라고 한다. 레이디얼 파형 기어 전동 외에도 행성 파형 기어와 끝면 파형 기어가 있습니다. 전자의 전동비는150 ~ 4000 입니다. 후자의 웨이브 생성기, 플렉시블 휠 및 강성 휠은 축을 따라 순차적으로 정렬되며 축 치수는 매우 짧습니다.
고조파 변속기의 특징은 다음과 같습니다.
① 전동비가 커서 선택의 폭이 넓다. 단일 단계 고조파 기어의 전동비는 일반적으로 60 ~ 320 이며, 이 중 80 ~ 200 이 가장 많이 사용됩니다.
② 토크를 전달할 때 맞물린 이가 많다. 일반 2 파 전동의 맞물린 톱니 수는 전체 톱니 수의 약 30% 를 차지할 수 있으며 3 파 전동은 더 많습니다. 따라서 전동륜 사이의 접촉은 면 접촉이고, 톱니면은 압력보다 작기 때문에 운반 능력이 높다.
③ 고조파 기어로 구성된 감속기는 무게가 가볍고 부피가 작으며 전동장치에 포함된 부품이 적다.
④ 전동이 원활하고 소음이 적다.
⑤ 높은 전송 효율.
⑥ 높은 운동 정확도. 시작 또는 후진할 때, 출력축은 순식간에 따라가며 공회전 없이 제로 사이드 회전을 할 수 있다.
⑦ 밀봉 전동을 형성할 수 있어 고온, 고압, 고진공, 유해 가스 또는 원자력 복사 환경에서 운동을 전달할 수 있다.
⑧ 출력 축과 입력 축은 같은 축에 있습니다.
⑨ 유지 보수가 쉽고 부품을 수리, 검사 및 교체하기 쉽습니다. 고조파 기어 전동은 레이더 서보 시스템, 항공기, 로봇, 의족 등에 사용할 수 있습니다. 리프팅 운송, 화학 기계, 인쇄 기계, 전동 공구의 기기 감속 장치 및 미세 조정 메커니즘에도 사용할 수 있습니다.