在工业机器人中，减速器是连接机器人动力源和执行机构的中间装置，是保证工业机器人实现到达目标位置的精确度的核心部件。通过合理地选用减速器，可精确地将机器人动力源转速降到工业机器人各部位所需要的速度。与通用减速器相比，应用于机器人关节处的减速器应当具有传动链短、体积小、功率大、重量轻和易于控制等特点。

目前应用于工业机器人的减速器产品主要有三类，分别是谐波减速器、RV减速器和摆线针轮减速器，关节机器人主要采用谐波减速器和RV减速器。在关节机器人中，由于RV减速器具有更高的刚度和回转精度，一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部等轻负载的位置。

谐波减速器是利用行星轮传动原理发展起来的一种新型减速器，是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星轮传动。谐波减速器由固定的内齿刚轮、柔轮和使柔轮发生径向变形的波发生器三个基本构件组成。该减速器广泛用于航空、航天、工业机器人、机床微量进给、通信设备、纺织机械、化纤机械、造纸机械、差动机构、印刷机械、食品机械和医疗器械等领域。

1.谐波减速器的特点

1）结构简单、体积小、重量轻。它与传动比相当的普通减速器比较，体积和重量均减少1/3左右或更多。

2)传动比范围大。单级谐波减速器传动比可在50~300之间，优选在75~250之间;双级谐波减速器传动比可在3000 ~60 000之间;复波谐波减速器传动比可在200~140 000之间。

3）同时啮合的齿数多，传动精度高,承载能力大。

4）运动平稳、无冲击、噪声小。谐波减速器齿轮间的啮人、啮出是随着柔轮的变形，逐渐进入和逐渐退出刚轮齿间的，啮合过程中以齿面接触，滑移速度小，且无突然变化。

5）传动效率高,可实现高增速运动。

6）可实现差速传动。由于谐波齿轮传动的三个基本构件中，可以任意两个主动、第三个从动，因此如果让波发生器和刚轮主动、柔轮从动，就可以构成一个差动传动机构，从而方便实现快、慢速工作状况的转换。

2.谐波减速器的结构

如图所示，谐波减速器由具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和波发生器组成。通常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。

谐波减速器的结构

(1）波发生器波发生器与输入轴相连，对柔轮齿圈的变形起产生和控制的作用。它由一个椭圆形凸轮和一个薄壁的柔性轴承组成。柔性轴承不同于普通轴承，它的外环很薄，容易产生径向变形，在未装入凸轮之前环是圆形的，装上之后为椭圆形。

(2）柔轮―柔轮有薄壁杯形、薄壁圆筒形或平嵌式等多种。薄壁圆筒形柔轮的开口端外面有齿圈，它随波发生器的转动而变形,筒底部分与输出轴连接。

(3)刚轮﹑刚轮是一个刚性的内齿轮。双波谐波传动的刚轮通常比柔轮多两齿。谐波齿轮减速器多以刚轮固定,外部与箱体连接。

3.谐波减速器的工作原理

波发生器通常是椭圆形的凸轮，将凸轮装人薄壁轴承内，再将它们装入柔轮内。此时柔轮由原来的圆形变成椭圆形，椭圆长轴两端的柔轮与刚轮轮齿完全啮合，形成啮合区（一般有30%左右的齿处在啮合状态);椭圆短轴两端的柔轮齿与刚轮齿完全脱开。在波发生器长轴和短轴之间的柔轮齿，沿柔轮周长的不同区段内，有的逐渐退出刚轮齿间，处在半脱开状态，称为啮出;有的逐渐进入刚轮齿间，处在半啮合状态，称为啮人。波发生器在柔轮内转动时，迫使柔轮产生连续的弹性变形，波发生器的连续转动使柔轮齿循环往复地进行啮人—啮合—啮出—脱开这四种状态，不断改变各自原来的啮合状态，如图所示。

谐波减速器的工作原理

4.谐波减速器的传动形式

单级谐波齿轮常见的传动形式如图所示。( 1)刚轮固定，柔轮输出﹑刚轮固定不变，以波发生器为主动件，柔轮为从动件，如图a所示。该输出形式结构简单，传动比范围较大，效率较高，应用广泛，传动比 i=75~500。

单级谐波齿轮常见的传动形式
a〕刚轮固定，柔轮输出b）柔轮固定，刚轮输出c）发生器固定，刚轮输出

(2）柔轮固定，刚轮输出波发生器主动，单级减速，如图b所示。该输出形式结构简单，传动比范围较大，效率较高，可用于中小型减速器，传动比i=75~500.

(3)波发生器固定，刚轮输出柔轮主动，单级微小减速，如图c所示。该输出形式传动比准确，适用于高精度微调传动装置,传动比 i=1.002~1.015。