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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 關于諧波減速器的資料 。 什么是諧波齒輪？ 諧波齒輪是一種獨特的機械齒輪系統，在緊湊輕便的包裝中允許很高的減速比。

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

圖1 AVL 新能源動力系統動力學解決方案 作為車用動力總成動力學分析領域的專業級工具，AVL EXCITE M 具備全面且深度的仿真分析能力：不僅可精準實現傳統發動機領域的核心動力學分析（包括彈性液力潤滑（EHD）仿真、振動噪聲（NVH）性能預測、扭轉振動特性分析及載荷傳遞路徑仿真等），還能針對新能源動力系統中的關鍵部件（如發動機、電機、減速器總成）開展精細化動力學評估，涵蓋發動機動力學、電機轉子動力學特性

分別是諧波轉矩引起的強迫振動問題、加減速引起的顫振、扭轉共振問題、轉矩脈動引起的齒輪嘯叫問題。我們一一道來： 諧波轉矩引起的強迫振動問題這個問題很容易理解，理想電機軸系旋轉轉矩是只有一階，而工程中由于各種機械、電氣誤差不可避免的會產生更多階次的轉矩成分，這些階次的轉矩會產生額外的振動階次，在一些特別的場合諧波轉矩還會使得齒輪嘯叫，降低舒適感。

因此,5.94階噪聲為減速器中間軸主動齒與減速器輸出軸從動齒的嚙合噪聲;11.88階噪聲為減速器中間軸主動齒與減速器輸出軸從動齒嚙合噪聲的2次諧波;22.00階噪聲為電機輸出軸主動齒與減速器中間軸從動齒的嚙合噪聲。利用錘擊法測得蓋板自由模態的一階彎曲頻率為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。

通過將仿真得到的結果與現場雷達測速曲線統計數據進行對比，結果顯示通過動力學模擬仿真求解的方法能較好地反映實際的減速器制動性能。本文提供的減速器動力學仿真過程可以應用于重力鉗夾式減速器制動性能的研究，可為不同類型減速器的設計和改進提供參考。參考文獻[1] 李岱峰,郭祥熹,張樸,等.T·JK T·JY系列車輛減速器[M].北京:中國鐵道出版社,2002.

應變波齒輪傳動也被稱為諧波齒輪傳動(Harmonic Gearing)。應變波齒輪利用橢圓形變形的柔性輪 (Flex Spline)和圓形Circular Spline之間的齒數差異，能在非常小、輕的結構中達到很高的減速比，多用于機器人等小型、高精度產品。

▲諧波減速器內部結構 為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。

▲諧波減速器內部結構 為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。

文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。

GGII數據顯示，2022年國產RV減速器份額為41.59%，2024年提升到60.8%。在諧波減速器領域，2020年國產份額為48.71%，2024年進一步提升到75.11%。GGII預計，2025年國產減速器廠商有望真正進入外資廠商的供應鏈體系，實現放量，這也將是國產減速器廠商迎來真正拐點的關鍵時刻。

文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。

根據麥克斯韋定律可得徑向電磁力波表達式如下[4-6]：式中，Pn代表單位面積上的徑向電磁力；b1為氣隙基波磁場；bν為定子電樞繞組諧波磁場；bu為轉子諧波磁場；B1為氣隙基波磁場幅值；Bν為定子電樞繞組諧波磁場幅值；Bμ為氣隙均勻情況下轉子諧波磁場幅值；Λ0為氣隙平均磁導；Λk為定子第k次齒諧波磁導；k為齒諧波磁導階數；μ為轉子磁場諧波次數；ν為定子電樞磁場諧波次數；p為極對數；Z1為定子槽數

目標：1、理解在 ANSYS 中進行諧波分析的工作流程；2、加深對共振與阻尼原理的理解，并掌握二者在工程實際中的應用方法。步驟：1、打開 ANSYS Workbench，新建諧波響應分析項目，并檢查單位設置。2、為所有零部件定義材料屬性。材料詳細參數可參考模型文件；本次仿真僅用于演示操作流程，非精密工程設計，因此所有材料參數均為假設取值。

這些變化被稱為高次諧波，出現在一次諧波的倍數頻率處，并且可以顯著改變電動機的噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）性能。正像本文的教程模型所演示的，仿真可以計算電磁力并提取一次和隨后的諧波。這些諧波力激勵結構振動，振動穿過電機外殼，并在空氣中產生壓力波，這通常是我們聽到的噪聲部分。由于電動機的轉速是可變的，隨著電動機旋轉速度的加快，每個諧波產生的聲音量將使用仿真來確定。