一，概述。齿轮减速机是我国广泛运用在华东地区、华东地区、用于塔引入式起重机机械的回转机构，广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。
　　在各种仪器和设备(shèbèi)中齿轮的应用是非常广泛的，在光学系统中，各种摆镜，透镜的运动一般都采用齿轮方式，由于光学仪器或设备本身的外形轮廓小，内部空间一般都比较紧张，因此，要求齿轮具有较大的比和较少的齿数，采用小模数以最大化减少结构尺寸。材料(Material)一般根据具体要求选择钢，铜，铝或尼龙，通常情况下，光学仪器中的速度都不会很高，因此，除个别情况外，一般不进行强度计算。
　　在某型红外目标模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)器的设计开发过程中，针对不同情况(Condition)下的要求，采用了不同形式的齿轮（Gear）结构形式，本文就光学系统(system)中的齿轮结构设计问题(Emerson)进行研究。
　　二，目标模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)器工作原理。
　　某型红外目标(cause)模拟器是生产装调过程中对产品进行综合测试（TestMeasure)和调整的主要设备。它提供在几种特定技术状态下的主目标和两个相互独立的干扰目标。干扰目标的能量，运动方向，运动速度以及出现的时间，可以在技术要求的范围内进行设定。该设备所用光学器件少，光路短，空间尺寸小，控制精度（精确度）高，使用方便。
　　目标模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)器采用带有黑体的平行光管目标模拟器，带两个干扰目标的目标模拟器共用三个平行光管，即一个主目标模拟，两个干扰目标模拟。整个目标模拟器安装在电动转台上。
　　三，渐开线齿轮。
　　目标模拟器的主目标和干扰目标的运动由光学摆镜的摆动来实现，比较大。齿轮减速电机利用各级齿轮传动来达到降速的目的.减速器就是由各级齿轮副组成的.比如用小齿轮带动大齿轮就能达到一定的减速的目的,再采用多级这样的结构,就可以大大降低转速了。一般情况(Condition)下齿轮比分配的原则是：尽量采用较大的比，以减少齿轮的级数及零件的数量；单级比太大，会使齿轮的外形轮廓尺寸增加，因此，为结构紧凑，应将过大的比适当分级；在减速中，使最后一级的减速比最大。这样使前几级的误差经过最后的较大的减速后，减小很多，有利于提高总精度。
　　在光学仪器中一般只使用渐开线齿形的齿轮，其优点是：便于制造；齿轮中心距改变时，渐开线"啮合（niè hé） "的比保持不变，便于装配(assemble)调整；只要齿形角和模数相同，任何齿数的齿轮都可以啮合，互换性好。
　　齿轮的材料选用锡青铜，重量轻，强度（strength)大，经热处理后齿尖硬度大，耐磨性好。
　　在装配调试中发现，齿轮始终存在间隙，这是因为齿轮的精度再高，受齿轮轴，轴固定孔加工尺寸误差和装配误差的影响，齿轮间隙不可能完全消除。这就要求在设计时就要考虑（consider)到怎样消除齿轮间隙的问题。
　　消除齿轮间隙有以下几个措施（指针对问题的解决办法)：减小中心距；在齿轮上加弹簧，利用弹簧力消除齿轮间隙，主要适用于直齿；在结构空间许可的情况下，加一级过渡（transition)齿轮；由于增加了零件数量，使结构复杂，对高速不利；使用固定双片分裂齿轮；适用于高转速，大载荷的情况。
　　消除齿轮间隙，只是如何提高齿轮链精度的一种方法，在进行结构设计时，就应综合考虑，怎样能最大限度的降低各种偏差的影响，以下是目标模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)器齿轮结构设计时的一些经验：应尽可能选用圆柱直齿齿轮。在各种形式的中，其经济加工精度不同。圆柱直齿齿轮的经济加工精度最高，斜齿次之，以下依次是蜗杆蜗轮，圆锥齿轮和螺旋齿轮。同样精度等级的各种其各项精度的偏差值是一样的；比一定，在满足结构尺寸条件下，取齿轮分度圆直径大一些，其角精度高，模数和齿数可综合考虑，以加大分度圆直径。模数在0.5mm或0.5mm以下的小模数齿轮，其运动精度高于模数大于0.5mm的齿轮；直径小的齿轮，精度等级的降低或增高，其运动精度的角度值降低或增高比直径大的齿轮明显。因此，对于直径较小的齿轮，应严格控制（control)其尺寸误差，以降低或增高精度等级；齿轮的宽度应小一些，以减少齿向误差。但是齿宽不能太窄以免加工中变形；齿轮与轴的连接尽可能消除间隙与偏心，或齿轮与轴做成整体。
　　此外，新型的齿轮方式的应用，也可以大幅提高精度（精确度），谐波齿轮就是一种。
　　四，谐波齿轮。
　　谐波齿轮（Gear）是一种依靠弹性变形运动来实现的新型，它突破了机械采用刚性构件机构的模式，而是使用了一个柔性构件机构来实现机械。
　　其特点：比大，单级比为60～3000，最大可以到30000；侧隙小，由于其啮合原理不同于一般齿轮，侧隙很小，甚至可实现无侧隙；精度高，同时啮合齿数可达到总齿数的20%，在相隔180°的两个对称（symmetry)方向上同时啮合，因此误差被平均化，从而达到高运动精度；体积小，重量轻，与一般比较，输出力矩相同，通常其体积可减小2/3，重量可减小1/2；运转平稳，效率(efficiency)高，承载能力大，而且可以在密闭空间传递运动。
　　构成谐波齿轮的三个主要部件是：刚轮，柔轮和波发生器。谐波齿轮原理如下。
　　当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时，柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在波发生器长轴与短轴区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入；有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称为啮出。行星齿轮减速机是我国广泛运用在华东地区、华东地区、用于塔引入式起重机机械的回转机构，广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。由于波发生器的连续转动，使得啮入，完全啮合，啮出，完全脱开这四种情况依次变化，循环不已。由于柔轮比刚轮的齿数少2，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比由此可见，谐波齿轮有普通齿轮所无比的优点，对于设计人员来说，只需根据结构的要求和技术指标（target aim)，可直接向生产谐波齿轮的厂家购买，既可以买成件的，也可以只买三大部件，根据自己需要组装。
　　谐波齿轮设计中应注意的问题：采用对称原则，保证零件承载均匀，系统平衡和装置零件的结构工艺性。避免外界的周期作用力与零件的固有振荡频率相同，从而产生大幅度的振动；当整个系统的输出转矩确定以后，应尽可能增加整个系统的比。这就要求柔轮齿数增加，若节圆直径不变，柔轮的模数将减小（由于谐波齿轮多齿啮合的特性，其轮齿的承载能力相当富裕），从而减少了柔轮的变形量，改善了柔轮的疲劳性能；当采用多级，谐波为前级时，整个系统的尺寸较大，但谐波所承受的负载减小。放在后级时，整个系统的尺寸较小。设计时，只要谐波的承载能力允许，应尽量作为后级；一般来说，单级谐波原则上都能实现增速。增速的难易程度与柔轮的壁厚，波发生器的结构形式及其具体参数均有关系。系统经跑合后，由于效率的提高，就更容易达到增速效果。
　　五，结论。
　　光学系统中的齿轮结构设计是一项非常复杂的工作，必须综合考虑各个方面的因素和影响。结构设计中还应该考虑电机的选用，固定(fixed)及位置的微调，在安装调试过程中还要对电机的技术参数进行调节，以使系统的低速平稳性，高速可靠性及重复定位精度达到最佳。装配的过程也是一个重要的因素，尤其是谐波齿轮的装配，对系统的性能和精度影响都很大。