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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。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。

1 變頻器應(yīng)用中的一些問題　　1.1 諧波問題　　變頻器的主電路中起開關(guān)作用的器件，在通斷電路的過程中，都要產(chǎn)生諧波。較低次諧波通常對電動機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動;而較高的諧波則使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動機(jī)出力不足。諧波干擾還會導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的誤動作，使電氣儀表計(jì)量不準(zhǔn)確，甚至無法正常工作。　　

首先，基于車輛減速器的工作原理，結(jié)合車輛減速器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)建了“車輛-鋼軌-減速器”的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型；然后，以21t軸重、走行速度5m/s(18km/h)的車輛為例，利用仿真模型分析減速器的制動能力。結(jié)果表明：該模型的分析結(jié)果與減速器制動性能的理論值和實(shí)測結(jié)果相吻合，可為后續(xù)減速器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供參考。

GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年國產(chǎn)RV減速器份額為41.59%，2024年提升到60.8%。在諧波減速器領(lǐng)域，2020年國產(chǎn)份額為48.71%，2024年進(jìn)一步提升到75.11%。GGII預(yù)計(jì)，2025年國產(chǎn)減速器廠商有望真正進(jìn)入外資廠商的供應(yīng)鏈體系，實(shí)現(xiàn)放量，這也將是國產(chǎn)減速器廠商迎來真正拐點(diǎn)的關(guān)鍵時刻。

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

純電車型減速器減速器結(jié)構(gòu)與原理寶馬 i3 的變速器由寶馬集團(tuán)自行研發(fā), 變速器的生產(chǎn)也由寶馬 Dingolfing 工廠相關(guān)部門負(fù)責(zé)。 變速器總傳動比為 9. 7 ∶ 1, 因此變速器輸入端的轉(zhuǎn)速是變速器輸出端的 9. 7 倍。該傳動比通過兩個圓柱齒輪對來實(shí)現(xiàn), 因此在變速器內(nèi)輸入軸旁還有一個中間軸。

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結(jié)構(gòu)，輸入軸花鍵與電機(jī)連接，動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。

結(jié)合測試結(jié)果與階次跟蹤定理可知，為降低階次噪聲對減速器運(yùn)行的影響程度，在電驅(qū)動系統(tǒng)減速器運(yùn)行期間，技術(shù)人員可以通過優(yōu)化第二季減速器齒輪來提高傳遞準(zhǔn)確率，以此來降低誤差。

電驅(qū)動系統(tǒng)減速器振動噪聲優(yōu)化方法：現(xiàn)階段導(dǎo)致電驅(qū)動系統(tǒng)減速器或變速器產(chǎn)生較為嚴(yán)重的噪聲問題的主要原因有兩種，分別為齒輪嘯叫噪聲與非承載齒輪副出現(xiàn)的齒輪敲擊噪聲。

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）。

該電機(jī)匹配的是一款高轉(zhuǎn)速單檔減速器，采用的是兩級齒輪傳動，結(jié)構(gòu)如圖1所示。經(jīng)過聲學(xué)數(shù)據(jù)采集分析（如圖2），確定齒輪嘯叫的階次為21階，屬于減速器一級齒輪嚙合階次，能量最大的區(qū)域在減速器輸入軸5500～7500rpm，與整車反映的嘯叫問題完全一致，需進(jìn)行高速齒輪NVH優(yōu)化。針對該NVH問題，從齒輪嚙合激勵和傳遞路徑兩個方面進(jìn)行排查分析。

模型背景 近年來電動汽車快速發(fā)展，對包含驅(qū)動電機(jī)、控制器及減速箱的電驅(qū)總成振動噪聲的要求越來越高。對于本身內(nèi)部含有動力源的箱式動力結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工作過程中，由于工況的頻繁改變，柔性較大的構(gòu)件可能產(chǎn)生強(qiáng)度問題。本文基于初始方案減速箱靜力學(xué)建模與仿真，進(jìn)行殼體約束下靜力學(xué)響應(yīng)分析，分析對象為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，為保證最大限度將模型劃分為四邊形網(wǎng)格，需要將模型進(jìn)行適當(dāng)切分。

▲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)到精密級的傳動誤差。

其原因在于，整體考慮電機(jī)與減速器后，系統(tǒng)的振動特性發(fā)生改變，切向電磁力會對減速器產(chǎn)生影響，而且切向電磁力在固有頻率2000Hz和2400Hz處存在諧波分量。

▲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)到精密級的傳動誤差。

上次我們進(jìn)行了減速器的動力學(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情況. 0 仿真流程