今天咱們展示一下諧波減速機的原理，并3D打印制作一個：

什么是諧波齒輪？

諧波齒輪是一種獨特的機械齒輪系統(tǒng)，在緊湊輕便的包裝中允許很高的減速比。與傳統(tǒng)的齒輪系統(tǒng)（例如斜齒輪或行星齒輪）相比，它在相同的空間內(nèi)可實現(xiàn)高達30倍的更高減速比。除此之外，它還具有零齒隙特性，高扭矩，準確性和可靠性。因此，該齒輪系統(tǒng)可用于許多應(yīng)用，包括機器人技術(shù)，航空航天，醫(yī)療機器，銑床，制造設(shè)備等。

諧波傳動是1957年由沃爾頓·穆塞發(fā)明的。

它是如何工作的

諧波傳動有三個關(guān)鍵部件，一個波形發(fā)生器，一個撓性花鍵和一個圓形花鍵。

波形發(fā)生器為橢圓形，由一個橢圓形輪轂和一個特殊的薄壁軸承組成，軸承遵循輪轂的橢圓形。這是齒輪組的輸入，它連接到電機軸上。

當波形發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時，它產(chǎn)生波浪運動。

撓性花鍵有一個圓柱形的杯狀結(jié)構(gòu)，由柔韌但抗扭的合金鋼材料制成。杯子的側(cè)面很薄，但是底部又厚又硬。

杯子的開口端是柔性的，但是封閉端是相當剛性的，因此我們可以將它用作輸出端，并將輸出法蘭連接到其上。撓性花鍵在杯的開口端有外齒。另一方面，圓形花鍵是一個內(nèi)部有齒的剛性環(huán)。圓弧花鍵比柔輪花鍵多兩個齒，這實際上是應(yīng)諧波傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計。

因此，當我們將波形發(fā)生器插入Flex樣條曲線時，F(xiàn)lex樣條曲線將采用波形發(fā)生器的形狀。

當波形發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時，它會使撓性花鍵的開口端徑向變形。波形發(fā)生器和撓性花鍵然后被放置在圓形花鍵內(nèi)，將齒嚙合在一起。

由于彈性花鍵的橢圓形狀，牙齒僅在彈性花鍵的相對兩側(cè)的兩個區(qū)域嚙合，并且這兩個區(qū)域跨越波發(fā)生器橢圓的主軸。

現(xiàn)在，隨著波形發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)，與圓形花鍵嚙合的撓性花鍵齒將慢慢改變位置。由于柔性花鍵和圓形花鍵之間的齒數(shù)不同，對于波形發(fā)生器每旋轉(zhuǎn)180度，齒嚙合將導(dǎo)致?lián)闲曰ㄦI相對于波形發(fā)生器向后少量旋轉(zhuǎn)。換句話說，隨著波形發(fā)生器每旋轉(zhuǎn)180度，與圓形花鍵嚙合的撓性花鍵齒將僅前進一個齒。

因此，波形發(fā)生器旋轉(zhuǎn)360度時，撓性花鍵將改變位置或前進兩個齒。

例如，如果撓性花鍵有200個齒，波形發(fā)生器必須旋轉(zhuǎn)100圈，柔輪花鍵才能前進200個齒，或者柔輪花鍵只能旋轉(zhuǎn)一圈。這是100:1的比例。在這種情況下，圓弧花鍵將有202個齒，因為圓弧花鍵的齒數(shù)總是比撓性花鍵的齒數(shù)多兩個。

我們可以用下面的公式很容易地計算出減速比。該比率等于撓性花鍵齒–圓形花鍵齒除以撓性花鍵齒。

因此，以撓性花鍵上的200個齒和圓形花鍵上的202個齒為例，減速比為-0.01。這是波發(fā)生器速度的1/100，減號表示輸出方向相反。

通過改變齒數(shù)，我們可以得到不同的減速比。