谐波摩擦传动技术的发展及研究综述

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1、DevelopmentandresearchOverviewonHarmonicFrictionDriving谐波摩擦传动技术的发展及研究综述［摘要］本文全面系统地介绍了谐波摩擦传动技术的兴起背景、发展过程、应用领域及研究现状。讨论了谐波摩擦传动技术存在的问题。最后对谐波摩擦传动技术的发展前景做了展望。［关键词］谐波摩擦传动技术；高精度一、谐波摩擦传动技术兴起的冃艮上世纪五十年代中期，由于空间技术的发展，航天飞行器控制系统的机构和仪表设备对机械传动提出了新的要求。现有的一般传动装置，比如齿轮传动，蜗杆传动，连杆传动，凸轮传动均是具有刚性构件的机

2、械传动已经不能满足，这就促使在机械传动方面出现了新的突破，其中之一,就是谐波传动，它有两个分支:谐波齿轮传动与谐波摩擦传动。由于谐波齿轮传动有其独特的功能，在其出现后的短短二十几年中，世界各工业比较发达的国家都集中了一批研究力量，致力于这类新型传动的研制，几乎对该类传动的全部问题均进行了程度不同的研究。而对谐波摩擦传动的研究毫无进展，直到最近几年,伴随者对传动精度进一步提高的要求，谐波摩擦传动又重新受到科技人员的重视。具体来说，谐波摩擦传动技术重新受到重视，主要原因有：(1)单级传动比大:谐波摩擦传动的单级传动比为50〜1000,而谐波齿轮传动

3、的单级传动比为50〜300；(2)传动中振动较小，传动精度较高：谐波齿轮传动是依靠齿轮的啮合进行传递运动和动力，由于谐波齿轮传动中齿间隙的存在，因而影响其传动精度并引起振动：而在谐波摩擦传动就不会有这种现象，谐波摩擦传动运动平稳，无啮合间隙；(3)无啮合干涉现象：在谐波齿轮传动中，啮合的部分很容易干涉，从而影响精度，如果干涉严重，不能实现运动和动力的传递；而谐波摩擦传动是靠摩擦来传递的，不会出现啮合干涉现象；(4)同一刚轮内径可以得到系列的传动比，换句话说，谐波摩擦传动在外形尺寸不变的情况下，可以做成不同传动比的装置,而谐波齿轮传动则不能。二、

4、谐波摩擦传动的发展、应用及研究现状前苏联工程师A.H.MocKBnrhh于1944年提岀的第一台谐波传动，这种谐波传动是摩擦式的,但传动效率低⑴。为了提高传动能力和传动效率，1959年，美国工程师C.W.Musser发明了具有机械波发生器的谐波齿轮传动⑵。由于谐波齿轮传动有其独特的功能，在其出现后的短短二十几年中，几乎对该类传动的全部问题均进行了程度不同的研究。但是对谐波摩擦传动的研究毫无进展，直到最近几年，伴随者对传动精度进一步提高的要求，谐波摩擦传动又重新受到科技人员的重视。谐波摩擦传动的前身是摩擦传动。虽然谐波摩擦传动是近年来才得到重视，

5、但摩擦传动可以无间隙的实现正反向转动，具有加工简单、误差低⑶，所以在很早就得到应用。下面简单介绍以下国内外几种高精度摩擦传动机构及其应用⑶。早在18世纪的英国,摩擦传动已经在圆刻线机及长刻线机上得到应用；英国EPT公司生产的摩擦传动机构，在电机和驱动轴之间，用相同的摩擦传动得到两级减速，⑷。日本东京京都大学超精密刨床所采用的垂直双圆柱型摩擦传动装置，该装置的主、从动轴直径为C35,由空气静压轴承支撑，它的定位行程为75mm,用激光测长仪进行反馈控制⑷。美国LLNL公司研制的金刚石精密车床上使用了双觀滑尺型摩擦机构，采用了板簧加载，推力达1.3K

6、N的摩擦驱动装置，o国内外从带传动⑸发展到扭轮摩擦传动161和无级摩擦传动171等较为复杂的高精度摩擦传动。摩擦传动带的滑移量大，使传动比变化大，所以在精密机械中用的不是很多，不过，由于传动带能消除振动，在精度要求不高的机床上得到了广泛的应用。扭轮摩擦传动的运动分辨率小于0.2nm,扭轮摩擦传动在精密机床上得到了应用，为摩擦传动展示了新的研究方向。近年来，随着高科技的发展，既要求高精度又要求大动比的传动机构，摩擦传动很难实现这种要求，为此，人们已经开始了对谐波摩擦传动的研究，2000年杨辉的一篇发表在制造技术与机床04期的一篇题为液体静压谐波摩

7、擦传动传动装置的研制的论文，传动精度超过了目前广泛应用的谐波齿轮传动。2005年哈尔滨大学发表的一篇硕士论文，题目为：大速比摩擦传动机构的传动误差分析，其主要内容就是对谐波摩擦传动的传动精度与传动误差做了详细的试验测试与分析。2006年魏勇发表在现代制造工程上的一篇题为谐波摩擦传动单级最小传动比研究的论文，理论上最小传动比可达到3.6,能满足多数减速装置的需求。08年李倩的一篇发表在机床与液压01期的谐波光面摩擦传动三波最小传动比的研究的论文，理论上最小传动比可达10.6921,最低计算值可以达到2.6,能够满足多数减速装置的需求。三'谐波摩擦

8、传动存在的问题冃前，可查的关于谐波摩擦传动的研究主要集中在传动精度论了谐波摩擦传动技术存在的问题。随着科学技术的进步和社会的发展，谐波摩擦传动技术将会