一，概述。齒輪減速機(jī)是我國廣泛運(yùn)用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機(jī)機(jī)械的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。
　　在各種儀器和設(shè)備(shèbèi)中齒輪的應(yīng)用是非常廣泛的，在光學(xué)系統(tǒng)中，各種擺鏡，透鏡的運(yùn)動(dòng)一般都采用齒輪方式，由于光學(xué)儀器或設(shè)備本身的外形輪廓小，內(nèi)部空間一般都比較緊張，因此，要求齒輪具有較大的比和較少的齒數(shù)，采用小模數(shù)以最大化減少結(jié)構(gòu)尺寸。材料(Material)一般根據(jù)具體要求選擇鋼，銅，鋁或尼龍，通常情況下，光學(xué)儀器中的速度都不會(huì)很高，因此，除個(gè)別情況外，一般不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
　　在某型紅外目標(biāo)模擬(定義:對(duì)真實(shí)事物或者過程的虛擬)器的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，針對(duì)不同情況(Condition)下的要求，采用了不同形式的齒輪（Gear）結(jié)構(gòu)形式，本文就光學(xué)系統(tǒng)(system)中的齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題(Emerson)進(jìn)行研究。
　　二，目標(biāo)模擬(定義:對(duì)真實(shí)事物或者過程的虛擬)器工作原理。
　　某型紅外目標(biāo)(cause)模擬器是生產(chǎn)裝調(diào)過程中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合測試（TestMeasure)和調(diào)整的主要設(shè)備。它提供在幾種特定技術(shù)狀態(tài)下的主目標(biāo)和兩個(gè)相互獨(dú)立的干擾目標(biāo)。干擾目標(biāo)的能量，運(yùn)動(dòng)方向，運(yùn)動(dòng)速度以及出現(xiàn)的時(shí)間，可以在技術(shù)要求的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定。該設(shè)備所用光學(xué)器件少，光路短，空間尺寸小，控制精度（精確度）高，使用方便。
　　目標(biāo)模擬(定義:對(duì)真實(shí)事物或者過程的虛擬)器采用帶有黑體的平行光管目標(biāo)模擬器，帶兩個(gè)干擾目標(biāo)的目標(biāo)模擬器共用三個(gè)平行光管，即一個(gè)主目標(biāo)模擬，兩個(gè)干擾目標(biāo)模擬。整個(gè)目標(biāo)模擬器安裝在電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)上。
　　三，漸開線齒輪。
　　目標(biāo)模擬器的主目標(biāo)和干擾目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)由光學(xué)擺鏡的擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，比較大。齒輪減速電機(jī)利用各級(jí)齒輪傳動(dòng)來達(dá)到降速的目的.減速器就是由各級(jí)齒輪副組成的.比如用小齒輪帶動(dòng)大齒輪就能達(dá)到一定的減速的目的,再采用多級(jí)這樣的結(jié)構(gòu),就可以大大降低轉(zhuǎn)速了。一般情況(Condition)下齒輪比分配的原則是：盡量采用較大的比，以減少齒輪的級(jí)數(shù)及零件的數(shù)量；單級(jí)比太大，會(huì)使齒輪的外形輪廓尺寸增加，因此，為結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)將過大的比適當(dāng)分級(jí)；在減速中，使最后一級(jí)的減速比最大。這樣使前幾級(jí)的誤差經(jīng)過最后的較大的減速后，減小很多，有利于提高總精度。
　　在光學(xué)儀器中一般只使用漸開線齒形的齒輪，其優(yōu)點(diǎn)是：便于制造；齒輪中心距改變時(shí)，漸開線"嚙合（niè hé） "的比保持不變，便于裝配(assemble)調(diào)整；只要齒形角和模數(shù)相同，任何齒數(shù)的齒輪都可以嚙合，互換性好。
　　齒輪的材料選用錫青銅，重量輕，強(qiáng)度（strength)大，經(jīng)熱處理后齒尖硬度大，耐磨性好。
　　在裝配調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，齒輪始終存在間隙，這是因?yàn)辇X輪的精度再高，受齒輪軸，軸固定孔加工尺寸誤差和裝配誤差的影響，齒輪間隙不可能完全消除。這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮（consider)到怎樣消除齒輪間隙的問題。
　　消除齒輪間隙有以下幾個(gè)措施（指針對(duì)問題的解決辦法)：減小中心距；在齒輪上加彈簧，利用彈簧力消除齒輪間隙，主要適用于直齒；在結(jié)構(gòu)空間許可的情況下，加一級(jí)過渡（transition)齒輪；由于增加了零件數(shù)量，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)高速不利；使用固定雙片分裂齒輪；適用于高轉(zhuǎn)速，大載荷的情況。
　　消除齒輪間隙，只是如何提高齒輪鏈精度的一種方法，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)綜合考慮，怎樣能最大限度的降低各種偏差的影響，以下是目標(biāo)模擬(定義:對(duì)真實(shí)事物或者過程的虛擬)器齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的一些經(jīng)驗(yàn)：應(yīng)盡可能選用圓柱直齒齒輪。在各種形式的中，其經(jīng)濟(jì)加工精度不同。圓柱直齒齒輪的經(jīng)濟(jì)加工精度最高，斜齒次之，以下依次是蝸桿蝸輪，圓錐齒輪和螺旋齒輪。同樣精度等級(jí)的各種其各項(xiàng)精度的偏差值是一樣的；比一定，在滿足結(jié)構(gòu)尺寸條件下，取齒輪分度圓直徑大一些，其角精度高，模數(shù)和齒數(shù)可綜合考慮，以加大分度圓直徑。模數(shù)在0.5mm或0.5mm以下的小模數(shù)齒輪，其運(yùn)動(dòng)精度高于模數(shù)大于0.5mm的齒輪；直徑小的齒輪，精度等級(jí)的降低或增高，其運(yùn)動(dòng)精度的角度值降低或增高比直徑大的齒輪明顯。因此，對(duì)于直徑較小的齒輪，應(yīng)嚴(yán)格控制（control)其尺寸誤差，以降低或增高精度等級(jí)；齒輪的寬度應(yīng)小一些，以減少齒向誤差。但是齒寬不能太窄以免加工中變形；齒輪與軸的連接盡可能消除間隙與偏心，或齒輪與軸做成整體。
　　此外，新型的齒輪方式的應(yīng)用，也可以大幅提高精度（精確度），諧波齒輪就是一種。
　　四，諧波齒輪。
　　諧波齒輪（Gear）是一種依靠彈性變形運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的新型，它突破了機(jī)械采用剛性構(gòu)件機(jī)構(gòu)的模式，而是使用了一個(gè)柔性構(gòu)件機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械。
　　其特點(diǎn)：比大，單級(jí)比為60～3000，最大可以到30000；側(cè)隙小，由于其嚙合原理不同于一般齒輪，側(cè)隙很小，甚至可實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙；精度高，同時(shí)嚙合齒數(shù)可達(dá)到總齒數(shù)的20%，在相隔180°的兩個(gè)對(duì)稱（symmetry)方向上同時(shí)嚙合，因此誤差被平均化，從而達(dá)到高運(yùn)動(dòng)精度；體積小，重量輕，與一般比較，輸出力矩相同，通常其體積可減小2/3，重量可減小1/2；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率(efficiency)高，承載能力大，而且可以在密閉空間傳遞運(yùn)動(dòng)。
　　構(gòu)成諧波齒輪的三個(gè)主要部件是：剛輪，柔輪和波發(fā)生器。諧波齒輪原理如下。
　　當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器為主動(dòng)，柔輪為從動(dòng)時(shí)，柔輪在橢圓凸輪作用下產(chǎn)生變形，在波發(fā)生器長軸兩端處的柔輪輪齒與剛輪輪齒完全嚙合；在短軸兩端處的柔輪輪齒與剛輪輪齒完全脫開；在波發(fā)生器長軸與短軸區(qū)間，柔輪輪齒與剛輪輪齒有的處于半嚙合狀態(tài)，稱為嚙入；有的則逐漸退出嚙合處于半脫開狀態(tài)，稱為嚙出。行星齒輪減速機(jī)是我國廣泛運(yùn)用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機(jī)機(jī)械的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。由于波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得嚙入，完全嚙合，嚙出，完全脫開這四種情況依次變化，循環(huán)不已。由于柔輪比剛輪的齒數(shù)少2，所以當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪向相反方向轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒的角度，從而實(shí)現(xiàn)了大的減速比由此可見，諧波齒輪有普通齒輪所無比的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，只需根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求和技術(shù)指標(biāo)（target aim)，可直接向生產(chǎn)諧波齒輪的廠家購買，既可以買成件的，也可以只買三大部件，根據(jù)自己需要組裝。
　　諧波齒輪設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：采用對(duì)稱原則，保證零件承載均勻，系統(tǒng)平衡和裝置零件的結(jié)構(gòu)工藝性。避免外界的周期作用力與零件的固有振蕩頻率相同，從而產(chǎn)生大幅度的振動(dòng)；當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩確定以后，應(yīng)盡可能增加整個(gè)系統(tǒng)的比。這就要求柔輪齒數(shù)增加，若節(jié)圓直徑不變，柔輪的模數(shù)將減?。ㄓ捎谥C波齒輪多齒嚙合的特性，其輪齒的承載能力相當(dāng)富裕），從而減少了柔輪的變形量，改善了柔輪的疲勞性能；當(dāng)采用多級(jí)，諧波為前級(jí)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的尺寸較大，但諧波所承受的負(fù)載減小。放在后級(jí)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的尺寸較小。設(shè)計(jì)時(shí)，只要諧波的承載能力允許，應(yīng)盡量作為后級(jí)；一般來說，單級(jí)諧波原則上都能實(shí)現(xiàn)增速。增速的難易程度與柔輪的壁厚，波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式及其具體參數(shù)均有關(guān)系。系統(tǒng)經(jīng)跑合后，由于效率的提高，就更容易達(dá)到增速效果。
　　五，結(jié)論。
　　光學(xué)系統(tǒng)中的齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，必須綜合考慮各個(gè)方面的因素和影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮電機(jī)的選用，固定(fixed)及位置的微調(diào)，在安裝調(diào)試過程中還要對(duì)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使系統(tǒng)的低速平穩(wěn)性，高速可靠性及重復(fù)定位精度達(dá)到最佳。裝配的過程也是一個(gè)重要的因素，尤其是諧波齒輪的裝配，對(duì)系統(tǒng)的性能和精度影響都很大。