諧波傳動是50niandaizhongqisuizhekongjiankexuejishudefazhanzaibokedanxingbianxinglilunjichushangfazhanqilaideyizhongxinxingchuandong。gaichuandongdejibenyuanliyoumeiguolianhezhixiegongsiyanjiuguwenC. Walt Musser (1909~1998)於1955年提出。1960年，C. Walt Musser在發表於美國機械設計雜誌的論文中使用了Harmonic Drive一詞
，中文翻譯為諧波傳動或諧波齒輪傳動。

　　諧波傳動通常由柔輪（Flexible Spline-FS）
、剛輪(Circular Spline-CS)和波發生器(Wave Generator-WG)（稱為諧波傳動三大件）組成，當波發生器順時針轉動時
，如果剛輪固定，則柔輪逆時針旋轉；如果柔輪固定，則剛輪順時針旋轉。由於柔輪與剛輪齒數相差很少
，因此可獲得很大的傳動比。

　　經過使用證實，諧波傳動與一般的齒輪傳動相比較，具有運動精度高、傳動比大、重量輕、體積小
、承載能力大、效率高、容易實現零回差、並能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作等優點。諧波齒輪傳動的主要失效形式是柔輪疲勞斷裂
、柔性軸承損壞、齒麵磨損或傳動滑移，不過現有的設計規範和工藝可以保證諧波齒輪傳動具有額定的工作壽命。

　　因此
，諧波傳動一出現即引起了各國的重視，目前在中國、日本、美國
、英國、俄羅斯

、烏克蘭和印度等國都有研究機構在進行此領域的研究工作。

　　諧波傳動的應用

　　目前，諧波傳動廣泛應用於航空航天、機器人
、加工中心、雷達設備

、造紙機械、紡織機械
、半導體工業晶圓傳送裝置、印刷包裝機械
、醫療器械
、金屬成型機械、儀器儀表
、光學製造設備
、核設施以及空氣動力實驗研究等領域。例如：日本本田公司仿生機器人ASIMO的手臂與腿部至少使用了24套諧波傳動裝置；美國NASA發射的火星機器人（圖2）每個則使用了19套諧波傳動裝置；德法英聯合研製的空中客車上使用了諧波傳動陣列來檢測飛機著陸時副翼的位置；安裝於夏威夷Mauna Kea山的Subaru望遠鏡係統采用了264套諧波傳動裝置
，將8.2m口徑主鏡鏡麵精度保持在0.1μm；為確保手術係統高精度定位與配合作業，在外科手術係統中應用了各種型號的諧波傳動。現在
，約有90％的諧波傳動應用在機器人工業和精密定位係統中，諧波傳動已成為現代工業重要的基礎部件。

　　諧波傳動的國內發展現狀與趨勢

　　我國從1961年開始諧波傳動方麵的研製工作，並且在研究
、試shi製zhi和he使shi用yong方fang麵mian取qu得de了le較jiao大da的de成cheng績ji。到dao目mu前qian為wei止zhi，我wo國guo有you幾ji十shi家jia單dan位wei從cong事shi這zhe方fang麵mian的de研yan究jiu工gong作zuo，並bing先xian後hou研yan製zhi成cheng了le多duo種zhong類lei型xing的de諧xie波bo齒chi輪lun傳chuan動dong裝zhuang置zhi。如ru傳chuan動dong誤wu差cha小xiao於yu9"、回差小於4"的高精度諧波齒輪傳動裝置
，噪聲小於45dBdegaolingminduxiaoxingxiebochilunchuandongzhuangzhi，yongyushuixiajiguangtanceyidexiebochuandongzhuangzhi，yijiyongyudaodanfashejiaheleidachuandongxitongzhongdedonglixiebochuandongzhuangzhideng
，weiwoguoxiebochuandongdeyanzhihekaifagongzuodaxialejianshidejichu。

火星機器人

　　北京市是中國重要的諧波傳動產品生產基地

，擁有以北京中技克美諧波傳動有限公司、北(bei)京(jing)諧(xie)波(bo)傳(chuan)動(dong)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)北(bei)京(jing)天(tian)階(jie)科(ke)技(ji)工(gong)業(ye)公(gong)司(si)等(deng)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)諧(xie)波(bo)傳(chuan)動(dong)產(chan)品(pin)的(de)主(zhu)要(yao)生(sheng)產(chan)單(dan)位(wei)。國(guo)內(nei)諧(xie)波(bo)傳(chuan)動(dong)公(gong)司(si)的(de)產(chan)品(pin)已(yi)經(jing)長(chang)期(qi)應(ying)用(yong)於(yu)國(guo)防(fang)工(gong)業(ye)和(he)多(duo)種(zhong)民(min)用(yong)機(ji)械(xie)產(chan)品(pin)領(ling)域(yu)
，部(bu)分(fen)產(chan)品(pin)已(yi)出(chu)口(kou)國(guo)外(wai)
，並(bing)開(kai)發(fa)成(cheng)功(gong)固(gu)體(ti)潤(run)滑(hua)諧(xie)波(bo)傳(chuan)動(dong)和(he)短(duan)杯(bei)諧(xie)波(bo)傳(chuan)動(dong)產(chan)品(pin)。

　　2006年，北京工商大學基於橢圓凸輪波發生器，開發成功了具有自主知識產權的諧波齒輪傳動雙圓弧基本齒廓、諧波齒輪加工刀具以及雙圓弧諧波齒輪傳動裝置。經FEM分(fen)析(xi)顯(xian)示(shi)，雙(shuang)圓(yuan)弧(hu)齒(chi)形(xing)有(you)效(xiao)減(jian)小(xiao)了(le)柔(rou)輪(lun)齒(chi)根(gen)應(ying)力(li)。對(dui)比(bi)試(shi)驗(yan)則(ze)表(biao)明(ming)，雙(shuang)圓(yuan)弧(hu)諧(xie)波(bo)齒(chi)輪(lun)傳(chuan)動(dong)的(de)運(yun)動(dong)精(jing)度(du)和(he)傳(chuan)動(dong)剛(gang)度(du)明(ming)顯(xian)優(you)於(yu)漸(jian)開(kai)線(xian)諧(xie)波(bo)齒(chi)輪(lun)傳(chuan)動(dong)
，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)低(di)載(zai)荷(he)段(duan)

，傳(chuan)動(dong)剛(gang)度(du)增(zeng)加(jia)了(le)40%以上。

　　諧波傳動的國外發展現狀與趨勢

　　日本的諧波傳動技術和產業發展較快。1964年，日本Hasegawa齒輪公司生產了實用化諧波傳動減速器；1970年，Hasegawa公司與USM公司在日本東京合資創立了諧波傳動係統有限公司（Harmonic Drive System Inc.）。根據合作協議
，諧波傳動係統公司從Hasegawa公司獲得諧波傳動機構商業權益。1976年9月
，公司資本金降至1億日元，諧波傳動係統公司成為USM公司的全資子公司。1977年，諧波傳動係統有限公司開始生產銷售驅動器和控製器等工廠自動化設備。1984年12月，為了拓展市場，諧波傳動係統有限公司在台灣和韓國設置了銷售代理。1987年，其為拓展美國市場，創建了子公司HD System公司

，與Mitsui & Co. Ltd 簽署了在韓國的產品分銷協議。1988年
，開始生產具有新開發的IH齒形的諧波傳動減速器。1989年，其創建全資子公司，即 “新的”諧波傳動係統有限公司，並轉移商業權益。以前的諧波傳動係統有限公司被Koden電子公司接手。1990年
，公司將生產基地從日本Matsumoto轉移至位於Nagano的Hotaka工廠，1996年與德國Harmonic Drive Antriebstechnik 公司（現在的Harmonic Drive 公司）簽署排他性分銷協議，後者負責在歐洲、中東

、非洲、印度和拉丁美洲的產品銷售
，同年12月簽署授權與技術支持協議。

微型諧波傳動裝置

　　1998年，諧波傳動係統有限公司進入日本證券交易協會場外交易市場；1999年
，創立了HD物流和Harmonic Precision等子公司。2002年，其獲得了Harmonic Drive 公司25%流通股權；2004年12月，進入了Jasdaq證券交易市場；2005年，在美國創建Harmonic Drive L.L.C公司，該公司是HD Systems與Harmonic Drive Technologies Nabtesco的合資公司。

　　Harmonic Drive AG成立了子公司——Micromotion公司，專門負責用直接LIG工藝開發與製造微型諧波齒輪傳動（圖3）及其傳動方案，在微型諧波傳動領域，於2005年向市場推出了“P”齒形

，目前開發出了MHD8和MHD10兩個係列的產品，外徑最小為8mm
，采用行星齒輪傳動式波發生器

，傳動比為160、500和1000


，質量最小為2.2g，重複精度可達10弧秒。

　　由於傳統工藝能加工齒輪的最小模數為60~100m，因此微型諧波齒輪傳動元件采用了LIGA工藝製造。LIGA工藝可以獲得高深寬比微結構
，它於1980年代起源於德國Karlsruhe原子核研究中心，是目前微型機係統（MEMS）加工的重要工藝。子公司Harmonic Drive Polymer公司專門負責用熱塑性塑料製造大減速比精密諧波齒輪傳動的開發與製造，子公司Ovalo公司則負責大批量的生產與應用
，開發或將用戶定製的諧波傳動產品工業化。Harmonic Drive 公司還分別在英國、法國
、意大利、澳大利亞和西班牙創建了另外5個子公司，以加強國際銷售和本土化服務。

CSD長度為R係列的1/3

　　在諧波齒輪傳動中采用雙圓弧齒廓
，可以有效改善柔輪齒根的應力狀況和傳動齧合質量，提高承載能力、扭轉剛度和柔輪疲勞壽命，並可降低最小傳動比。日本的IH齒形是基於餘弦凸輪波發生器開發的雙圓弧齒形，由於采用近似方法設計

，應用初期出現了齒廓幹涉等問題
，但是到1990年代初期已經基本完善。目前，日本諧波傳動係統有限公司的諧波產品有十幾個類型
，二十多個係列
，最小傳動比為30，型號中帶有字母“S”的
，其齒形為雙圓弧齒形，產品壟斷了主要國際市場。其中超短杯型號CSD（圖4）和SHD，其柔輪長度僅有常規諧波傳動柔輪的1/3，既(ji)增(zeng)加(jia)傳(chuan)動(dong)剛(gang)度(du)，又(you)大(da)幅(fu)度(du)減(jian)輕(qing)了(le)諧(xie)波(bo)減(jian)速(su)器(qi)重(zhong)量(liang)。此(ci)外(wai)，在(zai)諧(xie)波(bo)傳(chuan)動(dong)輕(qing)量(liang)化(hua)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)，采(cai)用(yong)鋁(lv)等(deng)輕(qing)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)製(zhi)造(zao)波(bo)發(fa)生(sheng)器(qi)與(yu)減(jian)速(su)器(qi)殼(ke)體(ti)等(deng)方(fang)式(shi)
，減(jian)薄(bo)剛(gang)輪(lun)外(wai)緣(yuan)以(yi)及(ji)改(gai)進(jin)連(lian)接(jie)結(jie)構(gou)等(deng)形(xing)式(shi)
，使(shi)整(zheng)機(ji)重(zhong)量(liang)大(da)幅(fu)度(du)減(jian)輕(qing)
，在(zai)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)和(he)機(ji)器(qi)人(ren)領(ling)域(yu)

，其(qi)輕(qing)量(liang)化(hua)諧(xie)波(bo)傳(chuan)動(dong)產(chan)品(pin)係(xi)列(lie)的(de)應(ying)用(yong)日(ri)益(yi)廣(guang)泛(fan)。

　　自2000年開始，日本諧波傳動係統有限公司還在中國大陸注冊了11項與諧波傳動相關的商標
，其中，僅2006年就申請注冊了10項。在研究投入方麵，根據公司（Harmonic Drive System Inc.）2007年財報
，減速器銷售額為150億日元
，占公司產品的75.7%；公司有研究開發人員55人
，占員工比例14.9%；研究開發費用11.85億日元
，占淨銷售額的6.2%。 

　　日本諧波傳動係統有限公司通過持續深入的研究開發
、guimohuajingyingyuzibenyunzuo，cujinlexinchanpindekaifaheshengjihuandai。muqian，qixiebochuandongchanpinbujinlongduanlezhuyaoguojishichang
，bingqiejinrulezhongguoshichang。yuguowai，zhuyaoshiribenxiangbi
，guoneixiebochuandongchanyeguimopianxiaoqiechanpinzhongleishao，yanjiukaifarenyuanhetourubuzu，zaijiaqiangzhishichanquanbaohu、加快新產品開發、產品升級換代以及經營管理等方麵
，日本諧波傳動係統有限公司的發展可以作為有益的借鑒。