傳動原理
最簡單的諧波減速器右圖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。
諧波傳動減速器波發生器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後，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，由齧入、嚙合、齧出、脫開、再齧入……，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。故為目前套用最廣的一種。
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)
諧波傳動減速器
諧波傳動減速器雙波傳動中，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。
| 波發生器使柔輪產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於完全脫開狀態。 |
| 使剛輪固定，波發生器順時針旋轉，柔輪產生彈性變形，與剛輪輪齒嚙合的部位順次移動。 |
| 波發生器順時針旋轉180度，鋼輪逆時針移動一個輪齒。 |
| 波發生器旋轉一周（360度），由於柔輪的齒數比剛輪少兩個，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，卻能實現高減速比裝置。 2. 齒隙小 Harmonic Drive®不同於與普通的齒輪嚙合，齒隙極小，該特長對於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，並且有兩個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精度的影響較為平均，使位置精度和旋轉精度達到極高的水準。 4. 零部件少、安裝簡便 三個基本零部件實現高減速比，而且它們都在同軸上，所以套件安裝簡便，造型簡捷。 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，卻能獲得相同的轉矩容量和減速比，實現小型輕量化。 6. 轉矩容量高 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，同時嚙合的齒數占總齒數的約30%，而且是面接觸，因此使得每個齒輪所承受的壓力變小，可獲得很高的轉矩容量。 7. 效率高 輪齒嚙合部位滑動甚小，減少了摩擦產生的動力損失，因此在獲得高減速比的同時，得以維持高效率，並實現驅動馬達的小型化。 8. 噪音小 輪齒嚙合周速低，傳遞運動力量平衡，因此運轉安靜，且振動極小。 |
基本特點
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。
諧波傳動減速器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。廣泛套用於電子、航天航空、機器人等行業，由於它的獨特優點，在化工行業的套用也逐漸增多。
型號系列
HMCS系列諧波傳動減速器
HMHS系列諧波傳動減速器
主要優點
(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%)。又由於齧入和齧出時，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。
套用範圍
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、工具機、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、農業機械以及醫療器械等方面得到日益廣泛的套用，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
