本文讲述谐波减速机的基本结构。
谐波减速机是谐波齿轮传动装置（Harmonic Gear Drive）的俗称。谐波齿轮传动装置实际上既可用于减速，也可用于升速，但由于其传动比很大（通常为50～160），因此，在工业机器人、数控机床等机电产品上应用时，多用于减速，故习惯上称谐波减速机。
谐波齿轮传动装置是美国发明家C.W.Musser（马瑟，1909—1998年）在1955年发明的一种特殊齿轮传动装置，最初称变形波发生器（Strain Wave Gearing）。该技术在1957年获美国发明专利；1960年，美国United Shoe Machinery公司（USM）率先研制出样机。1964年，日本的株式会社长谷川齿车（Hasegawa Gear Works，Ltd.）和USM合作，开始对其进行产业化研究和生产，并将产品定名为谐波齿轮传动装置（Harmonic Gear Drive）；1970年，长谷川齿车和USM合资，在东京成立了Harmonic Drive（哈默纳科）公司；1979年，公司更名为现在的Harmonic Drive System Co.Ltd。
因此，Harmonic Drive System（哈默纳科）既是全球最早研发生产谐波减速机的企业，也是目前全球最大、最著名的谐波减速机生产企业，其产量占全世界总量的15%左右。世界著名的工业机器人几乎都使用Harmonic Drive System谐波减速机。
谐波减速机的基本结构如图4.4-1所示，它主要由刚轮（Circular Spline）、柔轮（Flex Spline）、谐波发生器（Wave Generator）3个基本部件构成。刚轮、柔轮、谐波发生器可任意固定其中1个，其余2个部件一个连接输入（主动），另一个即可作为输出（从动），以实现减速或增速。
图4.4-1 谐波减速机的基本结构
（1）刚轮
刚轮（Circular Spline）是一个圆周上加工有连接孔的刚性内齿圈，其齿数比柔轮略多（一般多2个或4个）。当刚轮固定、柔轮旋转时，刚轮的连接孔用来连接安装座；当柔轮固定、刚轮旋转时，连接孔可用来连接输出。为了减小体积，在薄形、超薄形或微型谐波减速机上，刚轮有时和减速器CRB轴承设计成一体，构成谐波减速机单元。
（2）柔轮
柔轮（Flex Spline）是一个可产生较大变形的薄壁金属弹性体，它既可被制成水杯形，也可被制成礼帽形、薄饼形等其他形状。弹性体与刚轮啮合的部位为薄壁外齿圈；水杯形柔轮的底部是加工有连接孔的圆盘；外齿圈和底部间利用弹性膜片连接。当刚轮固定、柔轮旋转时，底部安装孔可用来连接输出；当柔轮固定、刚轮旋转时，底部安装孔可用来固定柔轮。
（3）谐波发生器
谐波发生器（Wave Generator）一般由凸轮和滚珠轴承构成。谐波发生器的内侧是一个椭圆形的凸轮，凸轮的外圆上套有一个能弹性变形的薄壁滚珠轴承，轴承的内圈固定在凸轮上、外圈与柔轮内侧接触。凸轮装入轴承内圈后，轴承将产生弹性变形成为椭圆形，并迫使柔轮外齿圈变成椭圆形；从而使椭圆长轴附近的柔轮齿与刚轮齿完全啮合，短轴附近的柔轮齿与刚轮齿完全脱开。当凸轮连接输入轴旋转时，柔轮齿与刚轮齿的啮合位置可不断变化。
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