由于諧波齒輪傳動(dòng)在實(shí)際使用中的突出優(yōu)點(diǎn)，近幾十年來，這種傳動(dòng)已由在航天飛行器和飛機(jī)上的應(yīng)用，迅速推廣到了能源、雷達(dá)、通訊、機(jī)床、儀表、造船、汽車、常規(guī)武器、紡織、冶金、起重運(yùn)輸機(jī)、醫(yī)療器械以及其他一些相關(guān)的部門。國內(nèi)外通過實(shí)踐使用證明，這類傳動(dòng)，無論作為數(shù)據(jù)傳遞的高精度傳動(dòng)（例如傳動(dòng)誤差小于10´´），還是作為傳遞大扭矩的動(dòng)力傳動(dòng)（例如傳遞扭矩達(dá)160kN·m或更大）都獲得了較為滿意的結(jié)果。

圖1上個(gè)世紀(jì)諧波減速器傳動(dòng)簡圖

圖2目前諧波減速器傳動(dòng)圖

在航天技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用

    試驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)踐表明，工作在火箭和衛(wèi)星中的諧波齒輪傳動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能十分令人滿意，這種情況就促使了這類傳動(dòng)在航天技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。它常常作為小功率、高精度、大傳動(dòng)比的傳動(dòng)，用于航天飛行器、遙控操作機(jī)和空間智能機(jī)械的伺服機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳遞裝置中。

    如圖3為人造衛(wèi)星儀器上用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。柔輪1固定，其形狀呈雙鐘形，兩端用圓形剖面的密封環(huán)3密封起來。這種結(jié)構(gòu)能保證在較小的軸向尺寸（60mm）下，獲得所需的徑向變形。剛輪2與外露在真空條件下的輸出軸相連。傳動(dòng)采用外式配置的固定型變形波發(fā)生器4，波發(fā)生器中裝有兩列球，因而柔輪的變形平滑。

圖3用于人造衛(wèi)星儀器中的諧波齒輪傳動(dòng)

1-柔輪2-剛輪3-密封環(huán)4-波發(fā)生器5-轉(zhuǎn)子6-定子

在航空方面的應(yīng)用

    國外的Bell-224型垂直起落飛機(jī)中，采用了傳動(dòng)比為300的諧波齒輪傳動(dòng)裝置作為將螺旋槳由上升位置轉(zhuǎn)至水平位置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。上個(gè)世紀(jì)，國外研制的用于F-16飛機(jī)方向舵的數(shù)字電液作動(dòng)器，它直接由來自數(shù)字計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)的信號(hào)控制。在這種作動(dòng)器上采用諧波減速器，由它來帶動(dòng)數(shù)字編碼器，為步進(jìn)控制器提供反饋參考信號(hào)。

目前我國在飛行模擬轉(zhuǎn)臺(tái)和地面模擬練習(xí)器中也采用諧波齒輪傳動(dòng)。

在雷達(dá)和通訊設(shè)備方面的應(yīng)用

    這種傳動(dòng)在長期使用實(shí)踐中，完全滿足雷達(dá)設(shè)備對(duì)傳動(dòng)所提出的氣候和機(jī)械試驗(yàn)總技術(shù)條件（如沖擊、振動(dòng)、低溫、高溫、防潮等）規(guī)定的各項(xiàng)要求。由于諧波齒輪傳動(dòng)使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在尺寸和重量方面大幅度下降，因而在衛(wèi)星通訊地面站X-Y型支架的驅(qū)動(dòng)機(jī)械中采用諧波齒輪傳動(dòng)，亦取得了很好的效果。例如圖4為我國某型炮瞄雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)中所采用的諧波齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)比in=117，模數(shù)m=0.5mm。直流伺服電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)功率為0.25KW，轉(zhuǎn)速為3500rpm。波發(fā)生器2采用具有柔性滾動(dòng)軸承的凸輪式發(fā)生器，柔輪3固定，剛輪4與輸出軸相連。

此外，我國彩電、廣播通訊設(shè)備上業(yè)開始使用各類型諧波傳動(dòng)裝置。

圖4雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)中采用的諧波齒輪傳動(dòng)

直流伺服電機(jī)2-波發(fā)生器3-柔輪4-剛輪

在光學(xué)儀器方面的應(yīng)用

    由于諧波齒輪具有體積小的優(yōu)點(diǎn)，國外嘗試將塑料制做成諧波齒輪傳動(dòng)，用于光學(xué)顯微鏡的影像清晰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，之后又在電視攝像機(jī)的變焦距鏡頭以及其他各種類型的變焦距鏡頭中普遍應(yīng)用，通過系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)調(diào)焦、變倍、調(diào)光柵等全自動(dòng)化操作，如我國數(shù)字光電對(duì)心儀自動(dòng)測量伺服系統(tǒng)中所采用的諧波齒輪傳動(dòng)，對(duì)心儀是測量光學(xué)零件偏心差的儀器，見圖5。

圖5數(shù)字光電對(duì)心儀自動(dòng)測量伺服電機(jī)系統(tǒng)中的諧波減速器

1-伺服電機(jī)2-波發(fā)生器3-柔輪4-剛輪5-輸出軸6-電機(jī)座

    隨著激光技術(shù)、集成電路和空間光學(xué)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)零件精度要求越來越高，這就促使諧波減速器需要朝著精度更高的方向發(fā)展。

在醫(yī)療器械方面的應(yīng)用

    目前醫(yī)療類器械的發(fā)展增長迅速如表1所示，如DR、CR類數(shù)字化成像系統(tǒng)以及進(jìn)行放射性治療類儀器都離不開諧波傳動(dòng)，諧波齒輪傳動(dòng)在其使用上更優(yōu)越，上個(gè)世紀(jì)日本在治療癌癥器械上采用大速比諧波齒輪傳動(dòng)，該傳動(dòng)裝置用作癌癥治療機(jī)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)采用制動(dòng)馬達(dá)，功率為100w，傳動(dòng)采用雙級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)傳動(dòng)的柔輪與第二級(jí)傳動(dòng)的波發(fā)生器相連接，第一級(jí)剛輪與第二級(jí)柔輪相連，并將運(yùn)動(dòng)傳遞給與柔輪固定的輸出軸，第二級(jí)的剛輪固定，由此開始，諧波傳動(dòng)開始在醫(yī)療器械傳動(dòng)方面發(fā)展，不過后來受到其他類減速器（如RV減速器）的發(fā)展影響較大。

表12010年-2017年國內(nèi)醫(yī)療器械市場規(guī)模

在機(jī)器人關(guān)節(jié)方面的應(yīng)用

    就目前而言工業(yè)機(jī)器人中諧波減速器未來使用的潛力巨大。據(jù)了解，諧波減速器主要運(yùn)用于關(guān)節(jié)機(jī)器人中，這兩年工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人出貨量增長迅速，推動(dòng)了相關(guān)減速器需求激增，具體的需求量分析如下表。從事工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的人士都會(huì)關(guān)注到工業(yè)機(jī)器人的三大核心部件之一——諧波減速器，這個(gè)也許不過巴掌大的核心零部件，由于核心技術(shù)長期被國外品牌（如日本哈默納科）壟斷，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人制造商都長期依賴從德國、日本等國采購此類產(chǎn)品。近年來，中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的歷史機(jī)遇期，紛紛搶占市場份額。在中國，如手機(jī)制造、半導(dǎo)體、液晶生產(chǎn)機(jī)械等行業(yè)，對(duì)小型機(jī)器人的需要也是越來越旺盛。這些機(jī)器人的上游關(guān)鍵部件機(jī)器人減速器，成為機(jī)器人關(guān)節(jié)臂上不可取代的部件，這為國內(nèi)許多減速器研發(fā)企業(yè)拓展市場帶來了契機(jī)。2013-2018年中國工業(yè)機(jī)器人減速器市場需求量見表2。

表22013-2018年中國工業(yè)機(jī)器人減速器市場需求量