工作原理与特点

谐波传动包括三个基本构件：柔轮1、刚轮2和波发生器3(图1)。三个构件中可以任意固定一个，其余两个一个固定，一个从动，可以实现

图1  谐波传动

1一柔轮：2--刚轮：3--波发生器

减速或增速(固定传动比)，也可以换成两个输入、一个输出，组成差动传动。谐波传动减速器主要用于军工、精密仪器生产、医疗器械、起重机、船舶柴油机辅机、卷帘门、电动闸门的传动及机器人、天线的传动

柔轮轮体很薄，其上有特制的完整的齿圈(360°)，轮齿模数较小，一般为0.2~1.5mm。波发生器的径向最大尺寸稍大于柔轮内孔直径，装配时把它放入柔轮内孔，使柔轮齿圈段变形成为椭圆形，并使椭圆长轴处A、B两点的轮齿与刚轮相啮合，而短轴处的轮齿脱开。若波发生器顺时针方向旋转，则柔轮1和刚轮2(固定轮)的啮合区也随着变化，轮齿依次进入啮合和脱离状态。柔轮的变形过程基本上是一个对称的谐波，因此称为谐波齿轮传动。对于双波传动其特点是发生器转一转，柔轮相对于刚轮在圆周方向转过两个齿距的弧长，它有两个啮合区。双波谐波齿轮传动变形时柔轮表面应力小，易获得大的传动比，结构较简单。对于三波传动则齿数差为3，有三个啮合区。三波传动其特点是作用于轴上的径向力小，内应力较平衡，精度较高，变形时柔轮表面应力较双波的大，而且结构较为复杂

波发生器常有三种结构型式，如图2所示，但作用原理相同。为了减少波发生器对柔轮内表面产生过大摩擦，通常在波发生器上装弹性滚动轴承(图2e)。

图2  波发生器

1一柔轮；2--刚轮；3--波发生器；4--压轮；5--轴承

因柔轮、刚轮齿数不等(通常柔轮比刚轮齿数少2齿)，在传动过程中，若刚轮固定，波发生器为主动转动一圈时，柔轮只能相对刚轮向反方向位移。当波发生器以ω_H方向转动至相当于柔轮一周的A₁点(图2a)时，啮合经过z₁个齿，波发生器继续转动至相当于刚轮2一周回到A点时，啮合经过的齿数为z₂，此时柔轮1相对于刚轮2向ω₁方向转动名。z₂-z₁个齿，显然传动比为

传动比与两个齿轮的齿数差成反比，而传动比与波发生器的波数无关。三个基本构件若固定其中任一构件，则传动比和转动方向也各不相同，见下表

谐波齿轮传动的特点如下

1) 结构简单，重量轻、体积小。由于谐波齿轮传动比普通齿轮传动的零件数目大大减少，其体积可比普通齿轮传动体积小20%~50%

2) 传动比范围大，一般单级谐波齿轮传动，传动比为60~500；当采用行星发生器时，传动比为150~4000；而采用复波传动时，传动比可达10⁷

3) 承载能力高。由于谐波齿轮传动同时啮合齿数多，即同时承受载荷的齿数多，在材料的力学性能和传动比相同的情况下，齿的强度保持一定时，其承载能力比其他型式的传动大大地提高

4) 损耗小，效率高。这是因为齿的相对滑动速度极低。因此，它可在加工粗糙度和润滑条件差的情况下工作

序号

传动简图

固 定 件

主、从动件

的转向关系

传动比计算公式

1

刚轮

反向

2

柔轮

同向

3

波发生器

同向

5) 齿的磨损小且均匀。由于齿的啮合是面接触，啮合齿数多，齿面比压小，滑动速度低，所以对于齿的磨损小且均匀

6) 运动平稳，无冲击。由于柔轮与刚轮啮合时，齿与齿间均匀接触，同时齿的啮入和啮出是随柔轮的变形逐渐进入和退出刚轮齿间的

7) 可以向密封空间传递运动。由于弹性件(柔轮)被固定后，它既可以作为封闭传动的壳体，又可以产生弹性变形，即产生错齿运动，从而达到传递运动的目的。因此，它可用在操纵高温、高压的管道以及用来驱动工作在高真空、有原子辐射和有害介质空间的机构

在谐波齿轮传动中，柔轮加工较困难，对柔性轴承的材料及制造精度要求较高