諧波減速器的原源

諧波減速器是諧波齒輪傳動裝置（Harmonic gear drive）的簡稱。諧波齒輪傳動既可以減速，又可以加速，但是傳動比很大（50-160），因此，常用于減速，尤其是在工業(yè)機器人領(lǐng)域。

1955年，由美國發(fā)明家C.W.Musser 發(fā)明，然后在1970年，在東京，Harmonic Drive （哈默納克）公司成立，是目前世界上最大的諧波減速器技術(shù)和生產(chǎn)商。

結(jié)構(gòu)和原理

諧波減速器一般由三部分構(gòu)成，剛輪、柔輪、諧波發(fā)生器。

剛輪，簡而言之，就是一個剛性內(nèi)齒圈，在薄型或者微型的諧波減速器中，剛輪會和CRB軸承設(shè)計成一體。

柔輪，有效工作區(qū)域結(jié)構(gòu)上類似于一個輪轂特別窄的齒輪，柔度較大，薄壁柔性金屬體。齒數(shù)要比剛輪少一些（一般是2或者4個齒）。

剛輪和柔輪都有結(jié)構(gòu)上的孔，便于固定時固定用，也不影響自由式正常運轉(zhuǎn)。

諧波發(fā)生器（Wave Generator），諧波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)上類似于一個焦距適當(dāng)小的橢圓凸輪嚙合在一個滾珠軸承里，在這里，關(guān)于為什么要有這個滾珠軸承，在原理上的必要性目前認為是因為為了隔離諧波發(fā)生器和柔輪，從力學(xué)優(yōu)化上可以看出來似乎是為了減少摩擦，降低能量損耗，減少熱量。

變速原理

類似于初學(xué)者呼啦圈，呼啦圈轉(zhuǎn)得很快，而轉(zhuǎn)的人會磕磕絆絆的緩慢反轉(zhuǎn)以至于摔倒。想象這樣一個場景，會更容易上手理解，

三個傳動原件，是三個部件傳動嚙合，剛輪、柔輪、諧波發(fā)生器三者均可以作為輸入或者輸出，由于柔輪相比于剛輪少了幾個齒，而柔輪與剛輪的捏合關(guān)系，所以就會有差速出現(xiàn)，并且，選擇不同部件作為輸入和輸出，減速比會會差距極大。

這里分別介紹

三個部件，分別為輸入輸出，固定端。有排列規(guī)律可知，A33 = 6 共有六種排列方式，設(shè)定基本減速比為R，

1）剛輪固定（Zc），柔輪輸出(Zf)，諧波產(chǎn)生器輸入：

i =（Zf - Zc）/Zf = -1/R

2）（標(biāo)準(zhǔn)減速）剛輪固定（Zc），柔輪輸入(Zf)，諧波產(chǎn)生器輸出：

i = Zf /（Zf - Zc）= R

3）剛輪輸入（Zc），柔輪固定(Zf)，諧波產(chǎn)生器輸出：

i = Zc / (Zc - Zf ) = R + 1

4)?剛輪輸出（Zc），柔輪固定(Zf)，諧波產(chǎn)生器輸入：

i = (Zc - Zf ) / Zc = 1 / (R+1)

5）剛輪輸入（Zc），柔輪輸出(Zf)，諧波產(chǎn)生器固定：

i = -Zc / Zf = (R+1) / R?

6) 剛輪輸出（Zc），柔輪輸入(Zf)，諧波產(chǎn)生器固定：

i = - Zf / Zc = R/(R+1)

性質(zhì)特點

1）承載能力強，傳動精度高

普通直齒圓柱漸開線齒輪，嚙合齒數(shù)只有1-2個，嚙合率通常只有2%-7%，而諧波齒輪嚙合率高達30%，故承載能力顯著高，齒距誤差，和累計齒距誤差，相對要小很多，大約是普通傳動齒輪的1/4。但是相比于高精度數(shù)控機床回轉(zhuǎn)軸來說，諧波減速器（角分級）還是不如角秒級，這是工業(yè)機器人定位精度落后于數(shù)控機床的主要原因。

2）傳動比大

可以根據(jù)原理圖刻出來傳動比大。

3）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，傳動平穩(wěn)，使用壽命長

諧波減速器零件少，只有三個，而且由于都是內(nèi)嚙合的，所以體積小，質(zhì)量小，重量也輕，嚙合齒多，沖擊小，所以壽命就長。