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今天分享一下諧波減速器的原理，來自國外專家Jetpack Academy的講解，翻譯來自B站@一碗洲。 靜下心來，是不是都能聽明白了，講解的很直觀生動(dòng)。接下來，分享一下 關(guān)于諧波減速器的資料 。 什么是諧波齒輪？ 諧波齒輪是一種獨(dú)特的機(jī)械齒輪系統(tǒng)，在緊湊輕便的包裝中允許很高的減速比。

從控制角度考慮，減速器的制動(dòng)能力一般以減速度表示，單臺減速器制動(dòng)單個(gè)車輛時(shí)可達(dá)到的減速度為式中：B軸為減速器作用在一根車軸上的制動(dòng)力；Q軸為被制動(dòng)車輛的軸重；g′為考慮車輛車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響的重力加速度，一般取9.5m/s2；h為減速器的單位制動(dòng)能高。

▲諧波減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 為了涵蓋諧波減速機(jī)所不能做到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(jī)Harmonic Planetary。獨(dú)特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達(dá)到精密級的傳動(dòng)誤差。

▲諧波減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 為了涵蓋諧波減速機(jī)所不能做到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(jī)Harmonic Planetary。獨(dú)特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達(dá)到精密級的傳動(dòng)誤差。

常用減速器的特點(diǎn)：▲一級斜齒圓柱齒輪減速器▲一級圓柱蝸桿減速器▲二級斜齒圓柱齒輪減速器▲二級圓柱齒輪電動(dòng)機(jī)減速器（同軸式）▲二級斜齒圓柱齒輪減速器（軸裝式）▲擺線針輪減速器▲諧波齒輪減速器▲行星減速器減速器裝配一般步驟：安裝底座→輸入軸軸部裝配→中間軸軸部裝配→輸出軸軸部裝配→安裝各軸

2.2 彈性軸段單元?jiǎng)恿W(xué)建模 技術(shù)人員在面對減速器傳動(dòng)軸、簡化型電機(jī)轉(zhuǎn)子、規(guī)則化齒輪輪輻等類型部件時(shí)，可使用鐵木辛柯梁單元完成動(dòng)力學(xué)建模。之所以選擇該建模方式，主要是因?yàn)榻柚祟愋湍Ｐ涂梢詭椭夹g(shù)人員實(shí)時(shí)掌控構(gòu)件情況，了解其運(yùn)行狀態(tài)，提高減速器運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2 彈性軸段單元?jiǎng)恿W(xué)建模 技術(shù)人員在面對減速器傳動(dòng)軸、簡化型電機(jī)轉(zhuǎn)子、規(guī)則化齒輪輪輻等類型部件時(shí)，可使用鐵木辛柯梁單元完成動(dòng)力學(xué)建模。之所以選擇該建模方式，主要是因?yàn)榻柚祟愋湍Ｐ涂梢詭椭夹g(shù)人員實(shí)時(shí)掌控構(gòu)件情況，了解其運(yùn)行狀態(tài)，提高減速器運(yùn)行穩(wěn)定性。

文獻(xiàn)［5］對電動(dòng)汽車動(dòng)力總成的振動(dòng)噪聲的特性進(jìn)行了研究，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)放置在系統(tǒng)中同減速器、懸置、傳動(dòng)軸等作為一個(gè)整體研究及解決振動(dòng)噪聲問題，單單只分析驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器已不再合理。文獻(xiàn)［6］基于振動(dòng)噪聲傳遞路徑分析，使用對電機(jī)及減速器進(jìn)行聲學(xué)包裹的方法實(shí)際驗(yàn)證對改善車內(nèi)高頻嘯叫有明顯效果。

應(yīng)變波齒輪傳動(dòng)也被稱為諧波齒輪傳動(dòng)(Harmonic Gearing)。應(yīng)變波齒輪利用橢圓形變形的柔性輪 (Flex Spline)和圓形Circular Spline之間的齒數(shù)差異，能在非常小、輕的結(jié)構(gòu)中達(dá)到很高的減速比，多用于機(jī)器人等小型、高精度產(chǎn)品。

因此,5.94階噪聲為減速器中間軸主動(dòng)齒與減速器輸出軸從動(dòng)齒的嚙合噪聲;11.88階噪聲為減速器中間軸主動(dòng)齒與減速器輸出軸從動(dòng)齒嚙合噪聲的2次諧波;22.00階噪聲為電機(jī)輸出軸主動(dòng)齒與減速器中間軸從動(dòng)齒的嚙合噪聲。利用錘擊法測得蓋板自由模態(tài)的一階彎曲頻率為712.3 Hz,二階彎曲頻率為1 213.5 Hz,其一階彎曲振型和二階彎曲振型如圖4所示。

電驅(qū)橋總成一般包括電機(jī)、減速器、橋管、半軸等主要部件。考慮體積、成本和可靠性等因素，將電機(jī)與減速器同時(shí)集成在電驅(qū)橋上是目前的趨勢。 目前市場上的大多數(shù)電驅(qū)橋減速器為偏軸式（展開式）減速器，采用定軸式圓柱齒輪的兩級減速結(jié)構(gòu)，其電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸相對輸出軸（差速器）的中心線是偏置布置的（如圖1）。

文獻(xiàn)［5］對電動(dòng)汽車動(dòng)力總成的振動(dòng)噪聲的特性進(jìn)行了研究，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)放置在系統(tǒng)中同減速器、懸置、傳動(dòng)軸等作為一個(gè)整體研究及解決振動(dòng)噪聲問題，單單只分析驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器已不再合理。文獻(xiàn)［6］基于振動(dòng)噪聲傳遞路徑分析，使用對電機(jī)及減速器進(jìn)行聲學(xué)包裹的方法實(shí)際驗(yàn)證對改善車內(nèi)高頻嘯叫有明顯效果。

傳動(dòng)橋?yàn)槿S結(jié)構(gòu): 復(fù)合齒輪裝置、 變速器輸入減振器總成、 油泵、 MG1 和 MG2 安裝在輸入軸上; 中間軸從動(dòng)齒輪和減速主動(dòng)齒輪安裝在第二軸上; 減速從動(dòng)齒輪和差速器齒輪機(jī)構(gòu)安裝在第三軸上; 齒輪組組成如圖 3-83 所示。發(fā)動(dòng)機(jī)、 MG1 和 MG2 通 過 復(fù) 合 齒 輪 裝 置 機(jī) 械 連 接。

本文將建立好減速器實(shí)體模型導(dǎo)入ADAMS/View中后，然后對這些對仿真結(jié)果影響不大的零件進(jìn)行忽略處理。

上次我們進(jìn)行了減速器的動(dòng)力學(xué)仿真，得出仿真輸出轉(zhuǎn)速與理論輸出轉(zhuǎn)速一致的結(jié)論，驗(yàn)證了齒輪模型的可靠性，本次分析以上次分析為基礎(chǔ)，將箱體進(jìn)行柔性體化，來研究齒輪運(yùn)行過程中箱體的振動(dòng)情況. 0 仿真流程

下圖是一張軋機(jī)振動(dòng)頻譜圖，傳感器安裝到了一個(gè)軸的齒輪箱上，我們可以看到圖中有很多頻率成分，有一些我們是能夠從頻率表中找到的，更多的是無法直接識別到的成分。振動(dòng)信號頻譜圖（來源：頭條號 小波律動(dòng)）齒輪箱內(nèi)部包含多組齒輪和多個(gè)軸承，各個(gè)零部件的特征頻率就不一一列出了。下表為軸轉(zhuǎn)速為1135（當(dāng)前轉(zhuǎn)速）時(shí)，能夠在頻譜圖中找到的頻率成分。

一般可替代齒輪行星減速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、多級圓柱齒輪減速機(jī)等使用。其基本形式是由一根低速軸和二根高速軸及三片傳動(dòng)環(huán)板構(gòu)成，各軸均平行配置，相同的二根高速軸帶動(dòng)三片傳動(dòng)環(huán)板呈120度相位差作平面運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)環(huán)板內(nèi)圈與低速軸的外圈內(nèi)接，通過齒與齒或針銷與齒相咬合，形成大傳動(dòng)比；各軸的軸端可以單獨(dú)同時(shí)傳輸動(dòng)力。

為了提高齒輪的承載能力和壽命，減速器齒輪采用低碳合金鋼20CrMo滲碳淬火加磨齒工藝。如圖2所示，減速器為兩級平行軸斜齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，輸入軸花鍵與電機(jī)連接，動(dòng)力通過差速器與半軸連接傳遞給車輪。圖2 減速器結(jié)構(gòu)方案表1為減速器齒輪參數(shù)對比。從表1中可以看出，采用細(xì)高齒的減速器兩級齒輪的齒頂高系數(shù)均不小于1.4，超過標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)40%；端面重合度都超過2，滿足細(xì)高齒設(shè)計(jì)方法。