諧波齒輪減速機由固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪、和使柔輪發(fā)生徑向變形的波發(fā)生機組成，諧波齒輪減速機是齒輪減速機中的一種新型傳動結(jié)構(gòu)，它是利用柔性齒輪產(chǎn)生可控制的彈性變形波，引起剛輪與柔輪的齒間相對錯齒來傳遞動力和運動。
這種傳動與一般的齒輪傳遞具有本質(zhì)上的差別，在嚙合理論、集合計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面具有特殊性。
諧波齒輪減速機具有高精度、高承載力等優(yōu)點，和普通減速機相比，由于使用的材料要少50%，其體積及重量至少減少1/3。
組成與結(jié)構(gòu)
諧波齒輪減速機由剛輪、柔輪、和波發(fā)生機三個主要構(gòu)件組成。
固定剛輪是一個剛性的內(nèi)齒輪
柔輪是一個容易變形的薄壁圓筒外齒輪，它們一同具有三角形的齒形，且兩者的周節(jié)相等，但剛輪比柔輪多幾個齒
波發(fā)生機由一個橢圓盤和一個柔性球軸承組成，或者由一個兩端均帶有滾子的轉(zhuǎn)臂組成。通常波發(fā)生機為原動體，柔輪和剛輪之一為從動體，另一個為固定件。
諧波齒輪減速機的結(jié)構(gòu)組成
在未裝配前，柔輪及其內(nèi)孔呈圓形，當波發(fā)生機裝入柔輪的內(nèi)孔后，由于波發(fā)生機的長度略大于柔輪的內(nèi)孔直徑，柔輪撐成橢圓形，迫使柔輪在橢圓的長軸方向與固定的剛輪完全嚙合，在短軸方向完全分離，其余各處的齒視柔輪回轉(zhuǎn)位置的不同，或者處于“嚙入”狀態(tài)，或者處于“嚙出”狀態(tài)。由于剛輪固定，波發(fā)生機逆時針轉(zhuǎn)動時，柔輪作順時針轉(zhuǎn)動。當波發(fā)生機連續(xù)回轉(zhuǎn)時，柔輪長軸和短軸及“嚙入”、“嚙出”的位置隨之不斷變化，柔輪齒由嚙入轉(zhuǎn)向嚙出，又嚙合轉(zhuǎn)向嚙出，由嚙出轉(zhuǎn)向脫開，如此，嚙入、嚙合、嚙出、脫開、嚙入、嚙合……往復循環(huán)，迫使柔輪連續(xù)轉(zhuǎn)動。
柔輪隨著波發(fā)生機轉(zhuǎn)動過程中，其中一個齒從與剛輪的一個齒嚙合到再一次與剛輪上的這個齒相嚙合時，柔輪恰好旋轉(zhuǎn)一周，而此時波發(fā)生機旋轉(zhuǎn)了很多圈，波發(fā)生機的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與柔輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)之比，即為諧波齒輪減速機的減速比，故其減速比很大。在整個運動過程中，柔輪的變形在柔輪圓周的展開圖上是連續(xù)的簡諧波形，因此，這一傳動稱之為諧波齒輪傳動。
諧波齒輪減速機按其機械波數(shù)目的多少可分為：單波、雙波及三波，其中最常用的是雙波傳達。機器人關(guān)節(jié)減速器這是一種精密的動力傳達機構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。在諧波傳動中，剛輪與柔輪的齒數(shù)差應(yīng)等于機械波數(shù)的整數(shù)倍，通常取其等于波數(shù)。
優(yōu)點
1、傳動速比大。
單級諧波齒輪傳動速比范圍為70~320，在某些裝置中可達到1000，多級傳動速比可達30000以上。它不僅可用于減速，也可用于增速的場合。
2、承載能力高。
這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多，雙波傳動同時嚙合的齒數(shù)可達總齒數(shù)的30％以上，而且柔輪采用了高強度材料，齒與齒之間是面接觸。
3、傳動精度高。諧波減速器價格在傳動過程中，波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周，柔輪上某點變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù)，以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動的柔輪應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，易于獲得大的傳動比。故為目前應(yīng)用最廣的一種。
這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)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。同時可采用微量改變波發(fā)生機的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無側(cè)隙嚙合，故諧波齒輪減速機傳動空程小，適用于反向轉(zhuǎn)動。
4、傳動效率高、運動平穩(wěn)。
由于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，所以，輪齒磨損小，效率高。又由于嚙入和嚙出時，齒輪的兩側(cè)都參加工作，因而無沖擊現(xiàn)象，運動平穩(wěn)。
5、結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)少、安裝方便。
僅有三個基本構(gòu)件，且輸入與輸出軸同軸線，所以結(jié)構(gòu)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(yōu)點是現(xiàn)有其他傳動無法比擬的。
缺點
1、柔輪周期性地發(fā)生變形，因而產(chǎn)生交變應(yīng)力，使之易于產(chǎn)生疲勞破壞。
2、轉(zhuǎn)動慣量和起動力矩大，不宜用于小功率的跟蹤傳動。
3、不能用于傳動速比小于35的場合。
4、采用滾子波發(fā)生機的諧波傳動，其瞬時傳動比不是常數(shù)。
5、散熱條件差。
應(yīng)用場合
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、機床、儀表、電子設(shè)備、礦山冶金、交通運輸、起重機械、石油化工機械、紡織機械、農(nóng)業(yè)機械以及醫(yī)療機械等方面得到日益廣泛的應(yīng)用，特別是在高動態(tài)性能的伺服系統(tǒng)中，采用諧波齒輪傳動更顯示出其優(yōu)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于短期工作場合。