英文名稱：harmonic gear drive 定義：主要由波發(fā)生器、柔性齒輪和剛性齒輪三個基本構件組成，諧波傳動減速器，是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合來傳遞運動和動力的齒輪傳動。 應用學科：機械工程（一級學科）；傳動（二級學科）；齒輪傳動（三級學科）諧波齒輪傳動減速器是利用行星齒輪傳動原理發(fā)展起來的一種新型減速器。諧波齒輪傳動（簡稱諧波傳動）。
傳動原理
它主要由三個基本構件組成：
作為
減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動、
剛輪固定、
柔輪輸出形式。
波發(fā)生器H是一個桿狀部件，其兩端裝有滾動軸承構成滾輪，與
柔輪1的內(nèi)壁相互壓緊。
柔輪為可產(chǎn)生較大
彈性變形的薄壁
齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的總長。波發(fā)生器是使
柔輪產(chǎn)生可控
彈性變形的構件。當波發(fā)生器裝入
柔輪后，迫使
柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長軸兩端附近的齒與
剛輪的齒完全
嚙合，而短軸兩端附近的齒則與
剛輪完全脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于
嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時，
柔輪的變形不斷改變，使
柔輪與
剛輪的
嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、
嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……，周而復始地進行，從而實現(xiàn)
柔輪相對
剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。工作時，固定
剛輪，由電機帶動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動，
柔輪作為從動輪，輸出轉(zhuǎn)動，帶動負載
運動。在
傳動過程中，波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周，
柔輪上某點變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù)，以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波
傳動的
柔輪應力較小，
結構比較簡單，易于獲得大的
傳動比。故為目前應用 廣的一種。
z2－z1=n
式中 z2、z1--分別為
剛輪與
柔輪的齒數(shù)。
i=-z1/(z2-z1)
雙波
傳動中，z2－z1=2，
柔輪齒數(shù)很多。上式負號表示
柔輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相反。由此可看出，
諧波減速器可獲得很大的
傳動比。
波發(fā)生器使 柔輪產(chǎn)生 彈性變形而呈橢圓狀。為此，橢圓的長軸部分與 剛輪完全 嚙合，而短軸部分兩輪輪齒處于完全脫開狀態(tài)。 |
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波發(fā)生器順時針旋轉(zhuǎn)180度， 柔輪逆時針移動一個輪齒。 |
波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)一周（360度），由于 柔輪的齒數(shù)比 剛輪少兩個，因此逆時針移動兩個輪齒。通常將該 運動傳遞作為輸出。 |
1.減速比高 單級同軸可獲得1/30～1/320的高減速比。 結構、構造簡單，卻能實現(xiàn)高減速比裝置?！ ?strong>2. 齒隙小 Harmonic Drive®不同于與普通的 齒輪嚙合，齒隙極小，該特長對于控制器領域而言是不可或缺的要素。 3.精度高 多齒同時 嚙合，并且有兩個180度對稱的 齒輪嚙合，因此 齒輪齒距誤差和累積齒距誤差對旋轉(zhuǎn)精度的影響較為平均，使位置精度和旋轉(zhuǎn)精度達到極高的水準?！ ?strong>4. 零部件少、安裝簡便 三個基本零部件實現(xiàn)高減速比，而且它們都在同軸上，所以套件安裝簡便，造型簡捷?！ ?strong>5. 體積小、重量輕 與以往的 齒輪裝置相比，體積為1/3，重量為1/2，卻能獲得相同的轉(zhuǎn)矩容量和減速比，實現(xiàn)小型輕量化?！ ?strong>6. 轉(zhuǎn)矩容量高 柔輪材料使用疲勞強度大的特殊鋼。與普通的 傳動裝置不同，同時 嚙合的齒數(shù)占總齒數(shù)的約30%，而且是面接觸，因此使得每個 齒輪所承受的壓力變小，可獲得很高的轉(zhuǎn)矩容量?！ ?strong>7. 效率高 輪齒 嚙合部位滑動甚小，減少了摩擦產(chǎn)生的 動力損失，因此在獲得高減速比的同時，得以維持高效率，并實現(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化?！ ?strong>8. 噪音小 輪齒 嚙合周速低，傳遞 運動力量平衡，因此運轉(zhuǎn)安靜，且振動極小。
基本特點
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1．承載能力高
諧波傳動中，齒與齒的
嚙合是面接觸，加上同時
嚙合齒數(shù)（重疊系數(shù)）比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他
傳動形式高。
3．體積小、重量輕。
5．
傳動平穩(wěn)、無沖擊，無噪音，
運動精度高。
6．由于
柔輪承受較大的交變載荷，因而對
柔輪材料的抗疲勞強度、加工和熱處理要求較高，工藝復雜。
諧波減速器在國內(nèi)于六七十年代才開始研制，已有不少廠家專門生產(chǎn)，并形成系列化。廣泛應用于電子、航天航空、機器人等行業(yè)，由于它的獨特 點，在化工行業(yè)的應用也逐漸增多。
型號系列
主要 點
(1)傳動速比大。單級諧波齒輪傳動速比范圍為70~320，在某些裝置中可達到1000，多級傳動速比可達30000以上。它不僅可用于減速，也可用于增速的場合。
(2)承載能力高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多，雙波傳動同時嚙合的齒數(shù)可達總齒數(shù)的30%以上，而且柔輪采用了高強度材料，齒與齒之間是面接觸。
(3)
傳動精度高。這是因為
諧波齒輪傳動中同時
嚙合的齒數(shù)多，誤差平均化，即多齒
嚙合對誤差有相互補償作用，故
傳動精度高。在
齒輪精度等級相同的情況下，
傳動誤差只有普通圓柱
齒輪傳動的1/4左右。同時可采用微量改變波發(fā)生器的半徑來增加
柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無側(cè)隙
嚙合，故
諧波齒輪減速機
傳動空程小，適用于反向轉(zhuǎn)動。
(4)
傳動效率高、
運動平穩(wěn)。由于
柔輪輪齒在
傳動過程中作均勻的徑向移動，因此，即使輸入速度很高，輪齒的相對滑移速度仍是極低(故為普通漸開線
齒輪傳動的百分之—)，所以，輪齒磨損小，效率高(可達69%~96%)。又由于嚙入和嚙出時，
齒輪的兩側(cè)都參加工作，因而無沖擊現(xiàn)象，
運動平穩(wěn)。
(5)
結構簡單、零件數(shù)少、安裝方便。僅有三個基本構件，且輸入與輸出軸同軸線，所以
結構簡單，安裝方便。
(6)體積小、重量輕。與一般減速機比較，輸出力矩相同時，
諧波齒輪減速機的體積可減小2/3，重量可減輕1/2。
(7)可向密閉空間傳遞
運動。利用
柔輪的柔性特點，輪
傳動的這一可貴 點是現(xiàn)有其他
傳動無法比擬的。
應用范圍
諧波齒輪減速機在航空、航天、能源、航海、造船、仿生機械、常用軍械、機床、儀表、電子設備、礦山冶金、交通運輸、起重機械、石油化工機械、紡織機械、農(nóng)業(yè)機械以及醫(yī)療器械等方面得到日益廣泛的應用，特別是在高動態(tài)性能的伺服系統(tǒng)中，采用
諧波齒輪傳動更顯示出其 越性。它傳遞的功率從幾十瓦到幾十千瓦，但大功率的
諧波齒輪傳動多用于短期工作場
