谐波齿轮减速依靠柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递力和运动。其工作原理如下：
如图1－27所示，谐波齿轮的传动机构由波发生器、柔轮和刚轮组成。柔轮是一个薄壁外齿圈，刚轮有内齿圈，刚轮比柔轮多2～4 个齿（这又因波发生器上触轮的多少而异，双波发生器的为2）。双波发生器的椭圆形滚子将柔轮撑成椭圆形，当波发生器为主动轮时，柔轮和刚轮为从动轮，柔轮上的外轮齿与刚轮上的内轮齿在椭圆形柔轮的长轴方向完全啮合，在柔轮的短轴方向完全脱开，而中间区域为过渡状态。当波发生器顺时针旋转一周时，柔轮相对固定的刚轮逆时针旋转两个齿，这样就把波发生器的快速转动变为刚轮的慢速转动。
图1－27 谐波发生器结构
（a）椭圆形双波发生器式谐波齿轮；（b）双行星轮型双波发生器式谐波齿轮
谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的齿距相同，但齿数不等，通常采用刚轮与柔轮的齿数差等于波数n，即
z2－z1＝n
式中，z2，z1——刚轮与柔轮的齿数。
当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时，谐波齿轮传动的传动比为i＝－z1/（z2－z1）。在双波传动中，z2－z1＝2，在很多柔轮齿数式中，负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。刚轮固定的情况也可以用摆线转子泵的啮合原理解释，我们先假设柔轮外齿和钢轮内齿都是102 个齿，柔轮第1 个齿指向钢轮第1 个齿，柔轮小，钢轮大，柔轮和钢轮啮合一圈，柔轮没有自转，这个好理解，因为无论转多少圈，柔轮第1 个齿永远指向钢轮第1 个齿。下面做一下变化，柔轮只有100 个齿，开始时柔轮第1 个齿指向钢轮第1 个齿，柔轮第1 个齿和钢轮第1 个齿啮合，刚轮转动7.2°；柔轮第2 个齿和钢轮第2 个齿啮合，刚轮再转动7.2°；……；柔轮第100 个齿和钢轮第100 个齿啮合，波发生器转50 圈，柔轮转1 周。但在奥迪可变传动比系统中，输入是柔轮转速，输出是刚轮转速，调节轮是双波发生器的转速，这与上面情况并不一致，所以仍要继续说明。
输入为双波发生器顺时针转一周（固定刚轮），输出为柔轮逆时针转两齿。
固定刚轮，输入为双波发生器，输出为柔轮的反向减速传动，三者有以下关系：
n1－k2n2＝k3n3
式中，n1——输入的双波发生器转速；
n2——柔轮转速；
n3——刚轮转速。
上面举的例子是n3＝0，k2＝50 时的情况，现在让n1 变速为输入，显然n2/n3 是无级变化的，且n1 转速高时，n1≥k2n2，n3 为正，为同向运动；n1 转速低时，n1≤k2n2，n3 为负，为反向运动。
谐波齿轮具有结构简单、传动比大、可实现几十至几千倍降速、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等特点。谐波齿轮减速器没有得到广泛应用的根本原因是柔轮不好做，那是一个需要反复变形的零件，目前的许多材料在抗疲劳方面达不到要求，从而大大降低了谐波齿轮减速器的使用寿命。
2.奥迪主动转向系统工作原理
奥迪主动转向系统组成如图1－28所示，其谐波减速机构系统构造如图1－29和图1－30所示，失效锁止电磁阀工作原理如图1－31所示。
图1－28 奥迪主动转向系统组成
1—散热器；2—液压泵；3—ECO 阀；4—ABS/ESP 系统控制单元；5—柔轮与刚轮转速和位置传感器；6—转向盘转角传感器；7—失效锁止电磁阀；8—ESP 系统G419；9—ESP 系统G536；10—控制单元J792
图1－29 奥迪谐波减速机构系统构造1
1—转向柱下部；2—万向节；3—刚性轮（内周为齿槽）；4—柔性轮（外周为齿槽）；5—永磁直流无刷电动机；6—转向柱上部；7—双向棘轮；8—端部为椭圆的空心筒；9—柔性壁球轴承；10—传动比变化执行机构；11—带ECO 阀的液压转向系统
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图1－29 奥迪谐波减速机构系统构造1
1—转向柱下部；2—万向节；3—刚性轮（内周为齿槽）；4—柔性轮（外周为齿槽）；5—永磁直流无刷电动机；6—转向柱上部；7—双向棘轮；8—端部为椭圆的空心筒；9—柔性壁球轴承；10—传动比变化执行机构；11—带ECO 阀的液压转向系统
图1－30 奥迪谐波减速机构系统构造2
【完成任务】在图1－31中失效锁止电磁阀断电后，推杆从线圈内是伸出还是缩回：____________。
图1－31 失效锁止电磁阀工作原理
（a）失效锁止电磁阀断电；（b）失效锁止电磁阀通电
1—推杆；2—电磁线圈；3—压力弹簧；4—锁圈
失效后推杆控制哪个元件不动：____________。
3.电控系统工作原理
如图1－32所示，液压系统控制单元J792 利用车速信号控制液压转向系统的ECO 阀，实现随速动力转向功能。同时J792 接收来自ABS/ESP 系统的偏移率传感器信号、车速信号、转向盘转角信号以确定三相永磁同步电动机的控制转速；J792 给电动机通电，在电动机上的三个霍尔传感器测量电动机转子的位置/转速，以进行电动机控制的反馈控制；转向盘转角/转速传感器（光耦）输入转向盘转角/转速；一个霍尔传感器测量输出刚性轮的位置/转速，确定实际传动比。
图1－32 J792 随速液压动力转向控制＋主动转向控制原理
【完成任务】根据图1－32，写出在进行主动转向控制时的输入和输出信号。
J792 输出数据：______________________________________________________________；
J104 输出数据：_____________________________________________________________；
G85 输出数据：______________________________________________________________；
J285 输入数据：_____________________________________________________________；
G419/G536 输出数据：_______________________________________________________；
J519 输出数据：_____________________________________________________________；
J220 输出数据：_____________________________________________________________；
J533 输出数据：_____________________________________________________________；
J393 输出数据：______________________________________________________________。
图1－33所示为CAN－数据总线交换内容。
图1－33 CAN－数据总线交换内容
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