GB/T 14118-1993 谐波传动减速器

　　UDC 621.8

　　J 19

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 14118—93

　　谐 波 传 动 减 速 器

　　Harmonic drive reducers

　　1 9 9 3 - 0 3 - 1 8 发 布

　　国 家 技 术 监 督 局 发布

　　中华人民共和国国家标准

　　GB/T 14118-93

　　谐 波 传 动 减 速 器

　　Harmonic drive reducers

　　1 主题内容与适用范围

　　本标准规定了谐波传动减速器的分类原则、技术要求、试验方法和检验规则等主要技术内容。 本标准主要适用于电子、航空、航天、机器人、机床、纺织、医疗、冶金、矿山等行业的产品。

　　2 引用标准

　　GB 699 优质碳素结构钢 技术条件

　　GB 976 灰铸铁分类及技术条件

　　GB 1096 普通平键 型式尺寸

　　GB 1099 半圆键 型式尺寸

　　GB 2423.10 电工电子产品基本环境试验规程 试验Fc: 振动(正弦)试验方法

　　GB 2828 逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查)

　　GB 2829 周期检查计数抽样程序及抽样表(适用于生产过程稳定性检查)

　　GB 6404 齿轮装置噪声声功率级测定方法

　　YB6 合金钢技术条件

　　3 术语

　　3.1 谐波传动 harmonic drive

　　是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控的弹性变形波实现运动和动力传递的传动。

　　3.2 谐波传动减速器 harmonic drive reducers

　　波发生器输入，刚轮固定，柔轮输出，输入和输出转向相反的传动装置。

　　3.3 波发生器 wave generator

　　使柔性齿轮产生可控弹性变形的构件。

　　3.4 椭圆凸轮波发生器 elliptical wave generator 椭圆凸轮与柔性轴承所构成的波发生器。

　　3.5 波数 wave number

　　当波发生器转一整转时，柔轮上某点重复变形的次数。

　　3.6 柔性齿轮 flexible gear

　　在波发生器作用下，能产生可控弹性变形的薄壁齿轮，简称柔轮。

　　3.7 刚性齿轮 rigid gear

　　相对于柔性齿轮而言，它和普通齿轮一样，工作时始终保持不变形，简称刚轮。

　　3.8 柔性滚动轴承 flexible ball bearing

　　内外环较薄，套装于凸轮上，能随凸轮轮廓曲线形状而产生相应变形的滚动轴承。

　　国家技术监督局1993-03-18批准 1993-08-01实施

　　3.9 扭转刚度 torsional spring

　　额定负载扭矩与相应弹性变形转角之比值。

　　3.10 启动转矩 starting torque

　　空载静态启动时在输入轴上施加的转矩。

　　3.11 传动精度 drive accuracy 空程和传动误差的总称。

　　3.12 空程 lost motion

　　在工作状态下，输入轴由正向改为反向旋转时，输出轴在转角上的滞后量。

　　3.13 传动误差 drive error

　　在工作状态下，当输入轴单向旋转时，输出轴的实际转角与理论转角之差。

　　4 符号、代号

　　4.1 XB——杯型柔轮谐波传动减速器;

　　4.2 XBZ——带支座杯型柔轮谐波传动减速器;

　　4.3 A——传动精度1级;

　　4.4 B——传动精度2级;

　　4.5 C——传动精度3级;

　　4.6 D——传动精度4级;

　　4.7 A/B——传动精度混合级，A 表示空程1级，B 表示传动误差2级;

　　4.8 Y——润滑油;

　　4.9 ZH——润滑脂。

　　5 产品分类

　　5.1 品种规格

　　本标准谐波传动减速器有十二个机型六十种传动比规格。同一种机型包括若干传动比(见表3)。

　　5.2 型式

　　本标准为单级卧式双轴伸型谐波传动减速器，分大小两种机型。大型机：柔轮和输出轴为组装式(见 图1);小机型：柔轮和输出轴为整体式(见图2)。

　　5.3 型号

　　产品型号由产品代号、规格代号和传动精度等级三部分组成。各部分之间空一个字。

　　5.3.1 产品代号用汉语拼音大写字母XB、XBZ 表示。其中字母Z 表示与支座连接。

　　5.3.2 规格代号由机型号、传动比组成。它们之间用短划线分开。机型号由柔轮内径表示。

　　5.3.3 传动精度等级用汉语拼音大写字母A、B、C、D 表示。依次为1级、2级、3级和4级。

　　型号示例1:

　　XB 50-100

　　传动精度。表示I 级

　　一规格代号。表示柔轮内径为50mm, 传动比为100

　　产品代号。表示谐波传动减速器

　　GB/T 14118—93

　　XBZ 100-125 A/B

　　传动精度混合级。 A 表示空程1级，B 表示传动误差2级

　　-规格代号。表示柔轮内径为100 mm, 传动比为125

　　—产品代号。表示带支座谐波传动减速器

　　5.4 结构尺寸

　　5.4.1 结构尺寸图见图1、图2;支座外形图见图3。

　　5.4.2 结构尺寸系列见表1、表2。

　　5.5 基本参数见表3。

　　B向

　　图 1

　　GB/T 14118—93

　　A向

　　图 2

　　4-d,

　　d.

　　图 3

　　表1

　　注：①25～50机型，A 键按GB 1099选用;60～320机型，A 键按GB1096 选用。

　　②25～320机型，C 键按GB 1096选用。

　　表2 mm

　　表3

　　O

　　续表3

　　续表3

　　0

　　6 技术要求和试验方法

　　6.1 环境条件

　　要求：使用环境温度为一40～+55℃;相对湿度为95%±3%(20℃);振动频率为10～500 Hz, 加速 度为2g, 扫频循环次数为10次。

　　试验：高低温环境试验，一般应放在控温箱(室)中进行。对大机型允许在局部控温环境或控温后的 保温条件下进行。在—40℃保温2 h 能正常空载启动，在+55℃保温条件下，以额定转速、额定负载正常 运转约2h, 其热平衡温度不超过100℃(温升45℃)。对振动试验按GB 2423.10进行试验。

　　6.2 使用性能

　　6.2.1 效率

　　要求：额定负载下效率见表4。

　　表4

　　试验：试验测试效率是在装有调速电机、转矩转速测量仪、转矩转速传感器、加载器等的试验台上进 行。调整减速器、传感器及加载器的同轴度，并反复空载启动减速器确认无附加安装应力才允许加载运 行。在额定转速和额定负载下连续运转约4h 热平衡后测出效率。

　　6.2.2 使用寿命

　　要求：在额定转速和额定负载的正常工作条件下，当柔性轴承不低于5000 h, 使用寿命为

　　10000h。

　　试验：试验寿命装置和调试同6.2.1。其试验方法步骤：

　　a. 加载运行前，应检查减速器的润滑和加载器的冷却是否正常。

　　b. 启动电机，在额定转速和额定负载下连续运转500h。

　　c. 在运行过程中，每0.5 h 检查一次样机温度，温升不得超过45℃。

　　6.2.3 超载性能

　　要求：超载50%时，能正常运转30 min, 超载150%时，能正常运转1min。

　　试验：超载性能试验必须在空载跑合试验和负载跑合试验的基础上进行。

　　空载跑合试验：试验装置同6.2.1,将调试好的减速器，在额定转速下正、反转空载跑合各2 h 。检 查：接合处不得漏油，联接件不得松动，运转平稳，无异常响声。

　　负载跑合试验：将空载跑合完的减速器在额定转速下，施加额定负载的50%,75%,100%,均正反 转 各 2h, 检查项目同空载跑合试验。

　　超载性能试验：将负载跑合完的减速器，在额定转速下，超载50%,正、反转各30 min; 超载150%, 正、反转各1min。

　　检 查 ：

　　a. 启动时不允许有滑齿现象，启动后应能正常运转;

　　b. 减速器在超载运行时，不允许有异常的振动、噪声和零件的损坏。

　　c. 试验后，将减速器拆洗干净，换油(脂)重新装配。检查启动转矩、刚度和传动精度应符合规定。

　　6.2.4 启动转矩

　　要求;启动转矩见表5。

　　表 5

　　试验：空载跑合后启动转矩测试。一般采用加载盘、砝码等。测试时，在输入轴上固定一个圆盘，圆 盘上绕一个加载盘，供加砝码用。加载时防止冲击。当所加砝码驱动输入轴转动时的转矩，即为启动转 矩。然后，反方向重复上述步骤。在正、反方向不同位置测若干点，取其最大值。

　　6.2.5 刚度

　　要求：每种减速器在额定负载下扭转刚度见表6。

　　表6

　　测 试 ：

　　测量刚度是在装有转矩转速传感器、转矩转速仪、角位移传感器、转角测量秆、加载杆、磁粉加载器 等的试验台上进行。将被测减速器输入轴固定，将转角测量杆固定在减速器输出轴上，通过联轴节将减 速器输出轴与转矩转速传感器输出轴联接。转矩转速传感器输入端与加载器及加载杆联接。角位移传 感器信号输出端连在X-Y 记录仪的Y 轴上，转矩转速传感器的负载电压信号输出端连在X-Y 记录仪 的 X 轴上。测试时，加载杆通过磁粉加载器使减速器输出轴产生扭转变形，转角测量杆随输出轴转动， 使角位移传感器触头产生切向位移，位移量与扭转角成正比。将这种相应的变化记录在X-Y 记录仪的 Y 方向上，转矩转速传感器表示负载大小的电压信号记录在X-Y 记录仪的Y 方向上。这样，在加载杆正 反连续改变加载的过程中，X-Y 函数记录仪自动绘制出谐波减速器刚度曲线。典型的谐波传动刚度曲 线为非线性滞回曲线。

　　6.2.6 传动精度

　　6.2.6.1 空程

　　要求：≤1′为1级;≤3'为2级;≤6′为3级;≤9′为4级。

　　测试：用静态或动态测量法。静态测量采用光学分度头、准直光管、光学多面棱体等。测量时光学分 度头安装在减速器输入轴上，多面棱体固定在输出轴上，并调整准直光管垂直多面棱体的一个面。当输 入轴由正转改为反转时的两极限转角之差，除以传动比，即为输出轴空程。其测量采样点不少于72点。 动态测量采用光栅式传动链检查仪。输入轴连接高频光栅头，输出轴连接低频光栅头。在光栅数字显微 仪上，读出二极限位置的信号数，再换算成空程的角值。

　　6.2.6.2 传动误差

　　要求：≤1′为1级;≤3'为2级;≤6′为3级;≤9′为4级。

　　测试：用静态或动态测量法。静态测量采用光学分度头准直光管、光学多面棱体等。测量时光学分 度头连接在减速器的输入轴上，多面棱体固定在减速器的输出轴上，并调整准直光管垂直对准多面棱体 的某一面。输出轴相对于输入轴的理论转角与实际转角之差，即为传动误差。其测量采样点，不少于72 点。动态测量一般采用光栅式传动链检查仪。输入轴连接高频光栅头，输出轴连接低频光栅头，其输入 与输出的信号差值，由自动记录仪描绘成误差曲线，取其最大值。

　　6.2.7 波发生器转动惯量

　　要求：每种机型波发生器的转动惯量见表7。

　　续 表 7

　　测试：测试转动惯量采用平行线悬挂法。测试需用长度相同直径相等的软钢丝三根，秒表一只，测试 架 A”、B“、C”一台。构成如图4所示：扭振轴00垂直波发生器，钢丝的位置应以扭振轴00作对称分布， 用钢丝连接 AA”、BB”、CC”将发生器挂起来。钢丝与波发生器连接点半径a 与测试架挂悬点半径b 不等 (防止测试时横向摆动)。连接点和悬挂点对应，互成120°;测试时，将波发生器转过一个微小角度φ(3°~ 4°),放开后，波发生器作微振动，需测得30～50周期，取平均值，每个周期为2～3s。按下列公式(推导 略)计算波发生器转动惯量。

　　式中：J—— 转动惯量，kg·m²;

　　G—— 波发生器质量，kg;

　　a—— 钢丝连接点到扭振轴00距离，m; b—— 钢丝悬挂点到扭振轴00距离，m; l—— 钢丝长度，m;

　　T ——振动周期，s。

　　图 4

　　6.2.8 接口和零部件互换性

　　要求：减速器与支座或与系统装置连接，均不低于T10 基轴制动配合连接。同一种机型的减速器零 部件，均能通用互换。

　　测试：测量接口尺寸在平台上进行。用0.02 mm 游标卡尺，按图纸要求进行测量。

　　6.3 环境保护 噪声

　　要求：在额定转速和额定负载下噪声不大于60 dB。

　　测试：按GB6404 规定测试。

　　6.4 润滑

　　要求：各种润滑油及润滑脂见表8。

　　测试：按6.1条进行试验测试。

　　6.5 外观

　　要求：外观应光滑、无毛刺、划伤和锈蚀;壳体和端盖表面上的涂层颜色应一致，壳体与端盖结合处 边缘应平齐。

　　测试：用目测法检查。

　　6.6 材料

　　6.6.1 柔轮用合金钢的化学成分、机械性能要求和测试，按YB6 规定。

　　原材料进厂和零件热处理后，均要进行探伤，有裂纹者，均不得用。

　　6.6.2 刚轮用优质碳素结构钢的化学成分、机械性能要求和测试，均按GB 699规定。

　　6.6.3 壳体及支座用灰铸铁的化学成分、机械性能要求和测试，均按GB 976规定。

　　7 检验规则

　　7.1 对减速器要进行交收检验和例行检验。

　　7.2 所有检验均在供货单位质管部门进行。必要时订货单位亦可派人共同进行。供货单位提供检验必 要条件，并对检验结果负责。

　　7.3 订货单位有权按本规则对提交批进行复验。

　　7.4 交收检验按GB 2828。其检验项目、检查水平(IL)、合格质量水平(AQL) 按表9。

　　表9

　　7.5若交收检验不合格，该批减速器应进行100%挑选后，再次提交验收，但必须使用加严检查。若加 严检查不合格，则不得再次提交验收。

　　7.6 例行检验按GB 2829。其判别水平(DL)、不合格质量水平(RQL) 和抽样方案按表10。

　　表 1 0

　　7.7 例行检验的样件，在本季度计划生产的全部单位产品完成一半后，从交收检验合格的批中随机抽 取。

　　7.8 若例行检验合格，则本周期生产的该代表产品经交收检验合格的批，作为合格产品可以出厂或入 库。

　　7.9 若例行检验不合格，允许重复进行例行检验，若确属产品质量问题，则该代表类产品停止交收，并 将已验收而未出厂产品停止出厂，已出厂产品，原则上应退回供货方，或双方协商解决。

　　7.10 例行检验每半年一次。当现行产品结构、主要工艺、主要材料改变或停产三个月以上又恢复生产 时亦应进行。

　　8 标志、包装、运输、贮存

　　8.1 标志

　　8.1.1 每台减速器必须检查合格后才能标志出厂。

　　8.1.2 每台减速器应有铭牌标记。铭牌标记上应标明制造厂名、产品名称、产品编号、型号和出厂日期。

　　8.2 包装

　　8.2.1 减速器检查合格后，应加注润滑油或润滑脂。

　　8.2.2 减速器伸出轴和连接键部涂黄油，并包扎防锈纸。

　　8.2.3 减速器用加固的包装木箱，应附加定位和固定措施。

　　8.2.4 木箱外应标有产品名称、质量、放置方向、防潮标记、制造厂名和出厂日期。

　　8.2.5 木箱内必须附有产品合格证、产品说明书和装箱清单。

　　8.3 运输

　　8.3.1 运输过程中要小心轻放，不得倒置。

　　8.3.2 运输过程中要避免外力冲击和相互碰撞。

　　8.4 贮 存

　　8.4.1 减速器应在室内常温条件下存放。减速器在仓库贮存期为一年，满一年后，必须逐台进行检查。 必要时更换伸出轴的黄油和壳体内的润滑油。

　　8.4.2 在贮存期间，要采取防潮、防锈、防火、防碰撞等措施，使减速器处于良好状态。

　　8.4.3 减速器要保持清洁、排放整齐。

　　附加说明：

　　本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出。

　　本标准由机械电子工业部电子标准化研究所负责起草。 本标准主要起草人周廷彦、李克美、姚汝平、刘军。