ひずみ波動歯車装置

高調波歯車の断面図。

1. 入力軸
2. 波動歯車
3. フレックススプライン
4. 円形スプライン
5. 出力軸
6. ハウジング

歪波歯車理論は弾性力学に基づいており金属の柔軟性を利用するもので、その理論上、波動歯車と呼ばれる。 この機構は、波動発生器（2/緑）、フレックススプライン（3/赤）、円形スプライン（4/青）の3つの基本部品から構成されています。 ウェーブ・ジェネレーターは、ウェーブ・ジェネレーター・プラグと呼ばれる楕円形のディスクと、外側のボールベアリングの2つの部品から構成されています。 楕円形のプラグはベアリングに挿入され、ベアリングは強制的に楕円形に適合させられますが、外側のベアリングの中でプラグの回転は可能です。

フレックススプラインは浅いカップのような形をしています。 スプラインの側面は非常に薄いが、底面は比較的硬い。 その結果、壁が薄いために開いた端では壁に大きな柔軟性があり、閉じた側ではかなり硬く、（例えばシャフトに）しっかりと固定することができます。 歯は、フレックススプラインの外側に放射状に配置されています。 フレックススプラインはウェーブジェネレーターにしっかりとフィットし、ウェーブジェネレーターのプラグを回転させると、フレックススプラインは回転楕円体の形状に変形し、ボールベアリングの楕円の外輪を滑らないようにします。 ボールベアリングは、フレックススプラインをウェーブ・ジェネレーターのシャフトに対して独立して回転させます。

円形スプラインは、内側に歯のある硬い円形リングです。 フレックススプラインとウェーブジェネレータは、サーキュラースプラインの内側に配置され、フレックススプラインとサーキュラースプラインの歯がかみ合うようになっています。 フレックススプラインは楕円形に変形しているため、実際に円形スプラインの歯と噛み合うのは、フレックススプラインの反対側（楕円の長軸上に位置する）の2領域のみです。

ウェーブジェネレータが入力回転だと仮定します。 波形発生器のプラグが回転すると、円形スプラインの歯とかみ合うフレックススプラインの歯がゆっくりと位置を変えていく。 フレックススプラインの楕円の長軸は波動発電機とともに回転するので、歯が噛み合う点は波動発電機の軸と同じ速度で中心点を中心に回転することになる。 ひずみ波動歯車の設計のポイントは、フレックススプラインの歯数が円形スプラインよりも少ないこと（例えば2本少ないことが多い）である。 つまり、波動発電機が1回転するごとに、フレックススプラインはサーキュラースプラインに対してわずかな量（この例では2歯）だけ後方に回転する必要があるのです。 したがって、ウェーブ・ジェネレーターの回転作用は、フレックス・スプラインの逆方向への回転をはるかに遅らせる結果となります。

歪み波歯車機構では、歯車減速比は各歯車の歯の数から計算できる：

減速比＝フレックススプライン歯 – 円形スプライン歯 フレックススプライン歯 {displaystyle{{減速比}}={frac {{text{flex spline teeth}-{text{circular spline teeth}}}{text{flex spline teeth}}}}を使用することができる。｝

例えば、円形スプラインに202歯、フレックススプラインに200歯の場合、縮小率は（200-202）/200 = -0.5 となります。01

このようにフレックススプラインはウェーブジェネレータプラグの100分の1の速度で、反対方向に回転するのです。 歯数を変えることにより、さまざまな減速比を設定することができる。 これは、機構の直径を変えるか、個々の歯の大きさを変えて大きさと重量を保つことで実現できる。 ただし、歯数の制限により、設定できる歯車比の範囲は限られています。