谐波传动简介
柔性部分弹性变形，与刚性部分相互作用，达到传递运动或动力的目的。波发生器在传动中每旋转一周，柔性部分上一点循环变形的次数称为波数。柔性零件的变形过程是一个基本对称的谐波(图1)，所以称为谐波传动。常用的谐波传动是双波传动。
图2所示为一个外圆周上有许多齿(大于120)的柔性轮与一个内圆周上有齿的刚性轮啮合进行传动，称为谐波齿轮传动。假设齿数无限增加，齿高无限降低，就变成了柔性轮的外表面和刚性轮的内表面在波发生器的长轴方向接触的谐波摩擦传动。因为这个接触点的摩擦力很小，传递的扭矩不大，容易打滑。其实很少用。谐波传动也可以设计成由旋转变为直线运动，成为谐波螺旋传动。在这三种传动中，谐波齿轮传动的应用最为广泛。图2中的波发生器是机械波发生器，此外还有电磁、液压和气动波发生器，其中机械波发生器应用最广泛。
谐波传动由美国C.W. Mather于1955年获得专利，于1959年获得批准，于1960年在纽约展出。谐波传动的发展是从军用和尖端技术开始的，后来逐渐扩展到民用和通用机械。美国、日本、苏联等一些国家已生产出谐波齿轮减速器系列产品，中国也制定了谐波齿轮的部颁标准。
工作原理以谐波齿轮传动为例。它利用柔轮、刚性滑轮和造波机的相对运动，特别是柔轮的可控弹性变形(形状变化)来实现运动和动力传递。这三个基本部件，一个可以随意固定，一个是主动部分，一个是从动部分。如果三者都不固定，就变成了差速齿轮系。如果刚性轮是固定的，波发生器是主动部分，柔性轮是从动部分，波发生器中的椭圆凸轮在柔性轮中转动，会使柔性轮变形。当波浪发生器的椭圆凸轮的长轴两端的柔性齿轮齿和刚性齿轮齿啮合时，短轴两端的柔性齿轮齿与刚性齿轮齿脱离。对于波发生器的长轴和短轴之间的齿，在沿柔轮和刚轮圆周的不同截面上逐渐处于半啮合状态，称为啮合；处于一种逐渐退出啮合的半啮合状态，称为啮合。波浪发生器的连续转动，使啮合、咬合、脱离四种运动不断改变其原有的工作状态，称为交错运动。交错齿运动将输入旋转转变为输出运动。如果刚性轮是固定的，则柔性轮相对于阿波罗发电机以相反的方向旋转。相反，如果柔性轮是固定的，刚性轮相对于阿波罗发电机以相同的方向旋转。对于双波传动的谐波齿轮传动，其转动规律为:波发生器每转动一周，柔轮相对于刚轮沿圆周方向转动两个齿距的弧长，其传动比计算如下:
刚性轮固定时，柔性轮固定时，柔性轮或刚性轮的齿数大，两者相差小，可以获得大的传动比。
有许多类型的结构谐波齿轮传动。图3显示了单级双波谐波齿轮减速器的结构。
谐波传动
①波形发生器:与输入轴连接，起产生和控制柔轮齿圈变形的作用。它由一个椭圆形凸轮和一个薄壁柔性轴承组成。柔性轴承不同于普通轴承，其外圈很薄，容易产生径向变形。凸轮安装前，圆环是圆形的，安装后是椭圆形的。
②柔性轮:有很多种，如薄壁杯、薄壁筒或平嵌式。薄壁圆柱形柔轮的开口端外有一个齿圈，随着造波机的转动而变形，圆柱体底部与输出轴相连。
③刚性轮:是刚性内齿轮。双波谐波传动的刚性轮通常比柔性轮多两个齿。谐波齿轮减速器多为刚性轮固定，外部与箱体连接。
两个或两个以上的单级谐波齿轮减速器串联组成复合谐波齿轮减速器，其传动比在106 ~ 107之间。造波机、柔轮、刚轮的位置可以对调，即刚轮在内，造波机在外。这种传动称为外谐波齿轮传动。除了径向谐波齿轮传动，还有行星谐波齿轮传动和端面谐波齿轮传动。前者的传动比为150 ~ 4000；后者的波浪发生器、柔性轮和刚性轮沿轴向依次排列，轴向尺寸很短。
谐波传动的特点是:
①传动比大，选择范围广。单级谐波齿轮的传动比一般为60 ~ 320，其中80 ~ 200最常用。
②传递扭矩时啮合齿多。一般双波传动的啮合齿数可占总齿数的30%左右，三波传动则更多。所以传动轮之间的接触是面接触，齿面比压小，所以承载能力高。
③谐波齿轮组成的减速器重量轻、体积小，传动装置所含零件少。
④传动平稳，噪音低。
⑤传动效率高。
⑥运动精度高。起步或倒车时，输出轴瞬间跟随，没有空转，可以实现零侧隙转动。
⑦能形成密封传动，因此能在高温、高压、高真空、有害气体或原子能辐射的环境中传递运动。
⑧输出轴和输入轴位于同一轴线上。
⑨维护方便，易于维修、检查和更换零件。谐波齿轮传动可用于雷达伺服系统、飞机、机械手、假肢等。，也可用于起重运输、化工机械、印刷机械、电动工具中仪器的减速装置和微调机构。