諧波傳動減速器

右圖1示出一種最簡單的諧波傳動減速器基本結構，圖2表示諧波傳動工作原理圖。

它主要由三個基本構件組成：

（1）帶有內齒圈的剛性齒輪（剛輪），它相當於行星系中的中心輪；

（2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），它相當於行星齒輪；

（3）波發生器H，它相當於行星架。

作為減速器使用，通常採用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。

波發生器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的內壁相互壓緊。柔輪為可產生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內孔直徑略小于波發生器的總長。波發生器是使柔輪產生可控彈性變形的構件。當波發生器裝入柔輪后，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。周長上其他區段的齒處於嚙合和脫離的過渡狀態。當波發生器沿圖示方向連續轉動時，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……，周而復始地進行，從而實現柔輪相對剛輪沿波發生器H相反方向的緩慢旋轉。工作時，固定剛輪，由電機帶動波發生器轉動，柔輪作為從動輪，輸出轉動，帶動負載運動。在傳動過程中，波發生器轉一周，柔輪上某點變形的循環次數稱為波數，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，易於獲得大的傳動比。故為目前應用最廣的一種。

諧波齒輪傳動的柔輪和剛輪的齒距相同，但齒數不等，通常採用剛輪與柔輪齒數差等於波數，即

z2－z1=n

式中 z2、z1--分別為剛輪與柔輪的齒數。

當剛輪固定、發生器主動、柔輪從動時，諧波齒輪傳動的傳動比為

i=-z1/(z2-z1)

雙波傳動中，z2－z1=2，柔輪齒數很多。上式負號表示柔輪的轉向與波發生器的轉向相反。由此可看出，諧波減速器可獲得很大的傳動比。

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（重疊係數）比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動形式高。

2．傳動比大 單級諧波齒輪傳動的傳動比，可達 i=70～500。

3．體積小、重量輕。

4．傳動效率高、壽命長。

5．傳動平穩、無衝擊，無噪音，運動精度高。

6．由於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，工藝複雜。

諧波減速器在國內於六七十年代才開始研製，已有不少廠家專門生產，並形成系列化。廣泛應用於電子、航天航空、機器人等行業，由於它的獨特優點，在化工行業的應用也逐漸增多。

HMCS系列諧波傳動減速器

HMHS系列諧波傳動減速器

(1)傳動速比大。單級諧波齒輪傳動速比範圍為70~320，在某些裝置中可達到1000，多級傳動速比可達30000以上。它不僅可用於減速，也可用於增速的場合。

(2)承載能力高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數多，雙波傳動同時嚙合的齒數可達總齒數的30%以上，而且柔輪採用了高強度材料，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。同時可採用微量改變波發生器的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無側隙嚙合，故諧波齒輪減速機傳動空程小，適用於反向轉動。

(4)傳動效率高、運動平穩。由於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%)。又由於嚙入和嚙出時，齒輪的兩側都參加工作，因而無衝擊現象，運動平穩。

(5)結構簡單、零件數少、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，輪傳動的這一可貴優點是現有其他傳動無法比擬的。

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、儀錶、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、農業機械以及醫療器械等方面得到日益廣泛的應用，特別是在高動態性能的伺服系統中，採用諧波齒輪傳動更顯示出其優越性。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於短期工作場