谐波传动是由美国发明家C.Walt Musser马瑟于上世纪50年代中期发明创造的.

一、谐波传动装置的构成

谐波传动装置主要由三个基本零部件构成，即波发生器、柔轮和刚轮。

波发生器：由柔性轴承与椭圆形凸轮组成。波发生器通常安装在减速器输入端，柔性轴承内圈固定在凸轮上，外圈通过滚珠实现弹性变形成椭圆形。

柔轮：带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件，通常安装在减速器输出端。

刚轮：带有内齿圈的刚性圆环状零件，一般比柔轮多两个轮齿，通常固定在减速器机体上。

二、谐波减速原理

谐波作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。

当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，成为完全啮台状态；而其短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱开状态。由啮合到脱开的过程之间则处于啮出或啮入状态。当波发生器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开的的过程中不断改变各自的工作状态，产生了所谓的错齿运动，从而实现了主动波发生器与柔轮的运动传递。

三、谐波传动特点

1．精度高：多齿在两个180度对称位置同时啮合，因此齿轮齿距误差和累积齿距误差对旋转精度的影响较为平均，可得到极高的位置精度和旋转精度。

2．传动比大：单级谐波齿轮传动的传动比可达i＝30～500，且结构简单，三个在同轴上的基本零部件就可实现高减速比。

3．承载能力高：谐波传动中，齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合数比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较其他传动形式高。

4．体积小、重量轻：相比普通的齿轮装置，体积和重量可大幅降低，实现小型化、轻量化。

5．传动效***、寿命长

6．传动平稳、无冲击，噪音小

谐波齿轮减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，谐波齿轮减速机是齿轮减速机中的一种新型传动结构，它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。这种传动与一般的齿轮传递具有本质上的差别，在啮合理论、集合计算和结构设计方面具有特殊性。谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50%，其体积及重量至少减少1/3。

同行星齿轮传动一样，谐波齿轮传动也是由三个基本构件所组成：固定的内齿刚轮、柔轮（即其基体与从动轴相连的弹性薄壁套杯“在柔轮开端的母线上做出齿圈”）和使柔轮发生径向变形的波发生器。在刚轮和柔轮上切出模数相同的轮齿，但齿数不同，即柔轮的齿数比刚轮的齿数少两个。谐波传动的齿数差表征柔轮的变形波数。最常见的是波数w-2的谐波传动。在自由状态(无发生器)下，两轮处于同心位置，而刚轮和柔轮的各齿间隙均匀。装在柔轮内的发生器使柔轮发生径向变形而成为椭圆形。

这时，在椭圆的长轴上，齿沿整个工作高度啮合，而在短轴上，齿顶之间形成了径向间隙。在发生器的旋转过程中，柔轮的形状始终接近于上述的形状。

谐波齿轮减速机由刚轮、柔轮、和波发生器三个主要构件组成。其中，波发生器是主动件，刚轮和柔轮之一为从动件。固定刚轮是一个刚性的内齿轮，柔轮是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮，它们一同具有三角形（或渐开线）的齿形，且两者的周节相等，但刚轮比柔轮多几个齿（通常为两齿）。波发生器由一个椭圆盘和一个柔性球轴承组成，或者由一个两端均带有滚子的转臂组成。通常波发生器为原动体，柔轮和刚轮之一为从动体，另一个为固定件。

在未装配前，柔轮及其内孔呈圆形，当波发生器装入柔轮的内孔后，由于波发生器的长度略大于柔轮的内孔直径，柔轮撑成椭圆形，迫使柔轮在椭圆的长轴方向与固定的刚轮完全啮合，在短轴方向完全分离，其余各处的齿视柔轮回转位置的不同，或者处于“啮入”状态，或者处于“啮出”状态。由于刚轮固定，波发生器逆时针转动时，柔轮作顺时针转动。当波发生器连续回转时，柔轮长轴和短轴及“啮入”、“啮出”的位置随之不断变化，柔轮齿由啮入转向啮出，又啮合转向啮出，由啮出转向脱开，如此，啮入、啮合、啮出、脱开、啮入、啮合……往复循环，迫使柔轮连续转动。

柔轮随着波发生器转动过程中，其中一个齿从与刚轮的一个齿啮合到再一次与刚轮上的这个齿相啮合时，柔轮恰好旋转一周，而此时波发生器旋转了很多圈，波发生器的旋转圈数与柔轮旋转圈数（1圈）之比，即为谐波齿轮减速器的减速比，故其减速比很大。在整个运动过程中，柔轮的变形在柔轮圆周的展开图上是连续的简谐波形，因此，这一传动称之为谐波齿轮传动。

谐波齿轮减速器按其机械波数目的多少可分为：单波、双波及三波，其中最常用的是双波传达。在谐波传动中，刚轮与柔轮的齿数差应等于机械波数的整数倍，通常取其等于波数。

谐波齿轮减速机在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统中，采用谐波齿轮传动更显示出其优越性。它传递的功率从几十瓦到几十千瓦，但大功率的谐波齿轮传动多用于短期工作场合。

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