Harmonic Drive 谐波齿轮装置采用基于金属弹性力学的独特工作原理。 与其他齿轮相比，最大的优点是零齿隙功能，以及节省重量和空间，因为该齿轮机构仅由三个基本部件组成。 它们是：波发生器、柔轮和刚轮。
主要成分
这种简单的三元件结构与独特的工作原理相结合，可在非常紧凑和轻便的外壳中实现极高的减速比。 齿轮的尺寸和重量均不随减速比的变化而变化。 这种齿轮技术的高性能特性，包括零齿隙、高扭矩、紧凑的尺寸、出色的定位精度和重复性，都是独特工作原理的结果。
谐波减速器动画
我们来详细讨论一下这三个组件：
波发生器由安装在椭圆形轮毂上的专门设计的薄型滚珠轴承组成。 它充当高效变矩器，并用作连接到电机轴的齿轮的输入。 波形发生器插头的外表面是椭圆形的，并经过精心加工以达到精确的规格。 波发生器通常用作输入，通常连接到伺服电机。
柔轮是一种由合金钢制成的薄圆柱形杯，杯的开口端有外齿。 柔轮具有径向顺应性，但扭转刚性非常大。 当波发生器插入柔轮时，齿轮呈现椭圆形。 柔轮用作输出并连接到输出法兰。
注意：虽然钢制柔轮在正常运行时会弯曲，但无需担心疲劳失效。 由此产生的应力远低于材料的耐受极限。 因此，当按照目录层次结构使用时，Flexspline 将实现较长的使用寿命。
圆形刚性轮是带有内齿的刚性环。 齿轮组装后，与波发生器椭圆长轴上的柔轮齿啮合。 这种啮合就像一个内切同心圆的椭圆。 从数学上讲，内切椭圆将在两个点处与圆相切。 然而，齿轮齿的高度有限。 因此，实际上有两个牙齿啮合区域（而不是两个点）。 圆形花键比柔轮多两个齿，并固定在变速箱上。
它是如何工作的？
下面是一个放大的二维图，显示了三个齿轮元件如何啮合和旋转。
柔性齿轮的直径稍小，并且比圆形刚性齿轮少两个齿。 波发生器的椭圆形状使得柔性齿轮的齿在椭圆长轴上的两个相对区域中与刚性齿轮啮合。 波形发生器每顺时针旋转 180 度，柔轮齿相对于刚性花键逆时针前进一齿。 波形发生器每次顺时针旋转都会导致柔轮相对于圆形花键从其原始位置逆时针移动两个齿。 谐波传动齿轮具有零齿隙，因为齿轮齿始终在沿主轴的区域完全啮合。
运动过程分解
采用 S 齿设计，具有卓越的齿轮性能
Harmonic Drive 开发了一种独特的齿轮齿形，可优化齿轮齿的啮合。 具有S齿形特有的特殊曲面，可与齿形连续接触。 它还根据齿轮齿厚加宽齿槽宽度和增大基部半径来缓解应力集中。 这种齿形能够同时实现高达总齿数的 30%。 此外，与渐开线齿相比，较大的根部半径提高了齿的强度。 这项技术创新可实现高扭矩、高扭转刚度、长寿命和平稳旋转。
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