行星減速器生產(chǎn)流程

諧波減速器生產(chǎn)流程

技術(shù)特點

1、行星減速器行業(yè)

行星齒輪傳動機構(gòu)主要由行星齒輪、行星架和太陽輪構(gòu)成的行星齒輪傳動機構(gòu)。行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)是傳動效率最高的齒輪傳動結(jié)構(gòu)。精密行星減速器工作時，通常是伺服電機等原動機驅(qū)動太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪與行星輪的嚙合驅(qū)動行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)；同時，由于行星輪另外一側(cè)與減速器殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合，最終行星輪在自轉(zhuǎn)驅(qū)動下將沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動，形成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運動。行星輪通過公轉(zhuǎn)驅(qū)動行星架旋轉(zhuǎn)，行星架與輸出軸聯(lián)接，帶動輸出軸輸出扭矩。通常，每臺精密行星減速器都會有多個行星輪，它們會在輸入軸和太陽輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，同時圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，共同輸出動力，帶動負載運動。太陽輪和齒圈存在齒數(shù)差，從而達到減速目的。

由于結(jié)構(gòu)原因，單級行星減速器減速比一般不小于3，最大一般不超過10，常見減速比為3、4、5、6、7、8、9、10；行星減速器一般不超過3級。

根據(jù)《微電機用齒輪減速器通用技術(shù)條件》（GB/T11281—2009），一般傳動用減速器空載空程小于等于3°即為精密類減速器，伺服（精密控制）用減速器，傳動精度小于等于15′即為精密類減速器。在行星減速器行業(yè)中，德國的斯德博、威騰斯坦等企業(yè)產(chǎn)品在傳動精度、保持高精度的使用壽命、產(chǎn)品一致性等方面具備領(lǐng)先優(yōu)勢。國際領(lǐng)先的單級精密行星減速器的精度可在1′以內(nèi)，保持高精度的穩(wěn)定使用壽命達到2萬小時，且產(chǎn)品一致性較高。國內(nèi)行星減速器企業(yè)已具備生產(chǎn)全型號產(chǎn)品的能力，正在向高精度、輕量化、高功率密度、模塊化、集成化、智能化方向發(fā)展。

級數(shù)：行星齒輪的套數(shù)。由于一套行星齒輪無法滿足較大的傳動比，有時需要2套或者3套來滿足擁護較大的傳動比的要求。由于增加了行星齒輪的數(shù)量，所以2級或3級減速機的長度會有所增加，效率會有所下降。

行星減速機因為結(jié)構(gòu)原因，單級減速最小為3，最大一般不超過10，常見減速比為：3、4、5、6、8、10，減速機級數(shù)一般不超過3，但有部分大減速比定制減速機有4級減速。

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回程間隙：將輸出端固定，輸入端順時針和逆時針方向旋轉(zhuǎn)，使輸入端產(chǎn)生額定扭矩+-2%扭矩時，減速機輸入端有一個微小的角位移，此角位移就是回程間隙。單位是“分”，就是一度的六十分之一，也有人稱之為背隙。

為使各零件的加工精度提高，采用了齒隙去除機構(gòu)，實現(xiàn)了規(guī)格值3分以內(nèi)的齒隙。齒隙去除機構(gòu)是將內(nèi)齒輪及行星齒輪分別配置成上下兩段，并將內(nèi)齒輪朝圓周方向擰動。因此，上段的內(nèi)齒輪與行星齒輪去除了CW方向的齒隙，而下段的內(nèi)齒輪與行星齒輪則去除了CCW方向的齒隙。

將薄壁彈性齒輪技術(shù)運用到行星齒輪減速機內(nèi)齒輪的行星齒輪減速裝置。因此，利用內(nèi)齒輪的彈性變形，在沒有調(diào)整機構(gòu)的情況下實現(xiàn)了小齒隙。
行星齒輪減速機是太陽齒輪與行星齒輪、行星齒輪與內(nèi)齒輪都同時相互嚙合的構(gòu)造。因此，如果只用零件的尺寸精度減少齒隙，則會受到尺寸誤差的影響而干擾嚙合部分，可能導致旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不均勻或產(chǎn)生噪音。為解決此類問題，開發(fā)了緩和嚙合部分干擾的功能及兼?zhèn)渥銐驈姸鹊摹氨”趶椥詢?nèi)齒輪”，誕生了劃時代性構(gòu)造的行星齒輪減速機，在減速機的使用壽命范圍內(nèi)幾乎沒有齒隙變化。

RV減速器

RV減速器，簡稱旋轉(zhuǎn)矢量（RotaryVector）減速器，包括前級的行星齒輪減速器，與后級的擺線針輪減速器，應用場景主要為工業(yè)機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療檢測設備、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等。

構(gòu)造及工作過程

RV減速器通常包含兩級減速裝置，

具體圖示如下：

(一)第一級減速裝置為行星齒輪減速器，由輸入齒輪和行星輪組成。其運動原理如下：

第一，輸入齒輪與電機相連，在電機的旋轉(zhuǎn)作用下，輸入齒輪隨之同步旋轉(zhuǎn)，輸入齒輪與電機的轉(zhuǎn)速保持一致；第二，輸入齒輪轉(zhuǎn)動帶動2-3個行星輪同時轉(zhuǎn)動，由于行星輪的齒數(shù)較多、形狀較大，因此行星輪的轉(zhuǎn)動速度慢于輸入齒輪，實現(xiàn)第一級減速，一級減速比為行星輪與輸入齒輪的齒數(shù)之比；

（二）曲柄軸前后端分別與行星輪和擺線輪相連，在行星輪旋轉(zhuǎn)后，曲柄軸以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；

（三）第二級減速裝置為擺線針輪減速器，主要由滾動軸承、擺線輪、針輪組成，其運動原理如下：

第一，如上圖所示，曲柄軸上含有偏心部，偏心部外嵌滾針軸承，與滾動軸承相連接，在曲柄軸的偏心運動下，擺線輪在滾動軸承的作用下隨之運動；

第二，某品牌的RV減速器通常采用“2-3個偏心部+擺線輪”的設計，擺線輪間存在一定相位差，2個擺線輪相位差為180度，3個擺線輪相位差為120度，用于抵消運動過程中的徑向跳動，提升精度的同時，提高安全系數(shù)和抗沖擊強度；

第三，在外殼內(nèi)側(cè)僅比擺線輪多一個齒的針輪，以與擺線輪同等的齒距排列。曲柄軸旋轉(zhuǎn)一圈，擺線輪與針輪接觸的同時,做一次偏心運動（曲柄運動），在針輪保持固定的結(jié)果上，沿著與曲柄軸的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向，擺線輪旋轉(zhuǎn)一個齒輪距離，因此擺線輪旋轉(zhuǎn)速度慢于曲柄軸的偏心部，實現(xiàn)第二級減速。

RV與諧波減速器對比

機器人RV減速器可承受的扭矩較大、結(jié)構(gòu)剛性好，但精度要低于諧波減速器。因此在工業(yè)機器人的應用中，RV減速器一般用在重負載的位置，如機座、大臂、肩部等，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部，其中協(xié)作機器人的六軸均為諧波減速器。

行星減速機優(yōu)點：

（1）、傳動速比大。行星減速機的齒輪嚙合傳動有多組，齒輪組數(shù)量較多，傳動速比相應增大。

（2）、承載能力高。這是因為減速機有許多齒同時嚙合齒輪傳動，齒條使用的材料強度很高。經(jīng)過精密加工，有效提高了行星減速器的整體承載能力。

（3）、傳動精度高。齒輪間嚙合精度較高，可小于1弧分。相對于其他類型的減速機來說，它屬于高精度減速機。

（4）、效率高，動作平穩(wěn)。

由于齒輪減速機中的每組齒輪在減速時只咬合單齒面，因此在傳遞扭矩相等的情況下，齒面應力要求更大。因此，擋位設計時必須采用較大的模數(shù)及厚度。齒輪模數(shù)越大，齒輪間的撓曲公差值就會越大，形成的齒輪間隙就越高，各減速比之間積累的側(cè)隙就會增大。而精密的行星減速機組合特有的多點均勻緊配合結(jié)構(gòu)和外齒圈圓弧結(jié)構(gòu)，使外齒圈與行星齒輪結(jié)合緊密，具有較高的齒輪間的緊密配合度。除了提高減速機的效率，設計本身還可以實現(xiàn)高精度定位。

（5）、行星減速機有三個基本組成部分：結(jié)構(gòu)簡單，零件少，安裝方便，輸入輸出軸同軸，所以結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

（6）、精密行星減速器體積小、重量輕、外形輕盈。

這些特點讓設計變得更有價值。在傳統(tǒng)的齒輪減速裝置中，多組大小齒輪通過偏置交錯傳動來降低轉(zhuǎn)速。減速比是由兩個齒輪的個數(shù)倍數(shù)產(chǎn)生的，大小齒輪之間拉開一定距離。因此變速箱的容納空間巨大。尤其是在高轉(zhuǎn)速比組合的情況下，需要兩個以上的減速齒輪箱進行組合連接。結(jié)構(gòu)強度相對減弱，變速箱長度加長，造成體積特別大，重量也特別大。行星減速機的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)所需的段數(shù)重復連接，也可以單獨完成多段組合。

（7）、行星減速機能將動輪傳動傳遞到有限空間的優(yōu)勢，是其他現(xiàn)有傳動裝置所不能比擬的。

（8）、高扭矩及抗沖擊能力。傳統(tǒng)的齒輪僅靠兩個齒輪之間的少數(shù)接觸面的擠壓來驅(qū)動，所有的載荷都集中在少數(shù)接觸面上，所以齒輪之間很容易產(chǎn)生摩擦，出現(xiàn)斷裂。行星減速機在齒輪接觸面上有6個較大面積的360度均勻載荷，行星減速機的多個齒面共同均勻地承受瞬時沖擊載荷，使行星減速機承受扭力更大的沖擊，不會因載荷過大而使主體和軸承部件發(fā)生損壞或開裂。

行星減速機缺點：

（1）、普通行星齒輪減速裝置采用直齒輪。直齒輪的主要缺點是運轉(zhuǎn)過程中會有震動，這是無法避免的。改變設計，制造材料或變形等措施都是避免不了的。同時，漸開線的齒廓沿著整個齒面可能會有一些變化。這就造成了一個規(guī)律的無解問題，每顆齒的接觸都會發(fā)生。所以產(chǎn)生的震動會對齒輪產(chǎn)生很大的負荷，同時也會產(chǎn)生噪音。

（2）、另一個缺點是有時通過兩對齒嚙合而得到的額外強度，在齒對齒接觸的過程中無法被利用。由于應力受制于循環(huán)中單個齒的嚙合作用，會浪費能量。這一問題有望在今后得到改善。

（3）、另外，行星減速機相對于普通減速機價格會貴一些，一般對精度沒有要求的行業(yè)，可以選擇其他類型的減速機。

2、諧波減速器行業(yè)

諧波齒輪減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過其與剛輪的相互作用，實現(xiàn)運動和動力傳遞的傳動裝置，其構(gòu)造主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、波發(fā)生器三個基本構(gòu)件組成。

諧波減速器工作時，通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式，由電機帶動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動，柔輪作為從動輪，輸出轉(zhuǎn)動，帶動負載運動。

當波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當波發(fā)生器沿某一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入?，周而復始地進行，從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪，沿波發(fā)生器相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)《機器人用諧波齒輪減速器》（GB/T30819-2014）國家標準，諧波減速器的精度等級根據(jù)其傳動誤差分為普通級、精密級和高精密級，具體如下：

在工作時，例如如果撓性花鍵有200個齒，波形發(fā)生器必須旋轉(zhuǎn)100圈，柔輪花鍵才能前進200個齒，或者柔輪花鍵只能旋轉(zhuǎn)一圈。這是100：1的比例。在這種情況下，圓弧花鍵將有202個齒，因為圓弧花鍵的齒數(shù)總是比撓性花鍵的齒數(shù)多兩個。

我們可以用下面的公式很容易地計算出減速比。該比率等于撓性花鍵齒–圓形花鍵齒除以撓性花鍵齒。

因此，以撓性花鍵上的200個齒和圓形花鍵上的202個齒為例，減速比為-0.01。這是波發(fā)生器速度的1/100，減號表示輸出方向相反。通過改變齒數(shù)，我們可以得到不同的減速比。

精度
諧波減速機與使用一般直齒輪的減速機不同，沒有齒隙（小齒互相嚙合間隙）。同時，相互嚙合的齒數(shù)較多，小齒的齒距誤差或累積齒距誤差的旋轉(zhuǎn)精度的影響被平均分散掉，可發(fā)揮高定位精度的特性。此外，諧波減速機的減速比較高，因此，在輸出軸施加負載轉(zhuǎn)矩時的扭轉(zhuǎn)，即使與電動機單體及其它減速電動機相比，也會非常小，且具有高剛性。由于剛性較高，因此，即使負載變動大，也可以非常穩(wěn)定的定位。對要求較高的定位精度及剛性時，請參考以下特性。
角度傳動精度
是指從輸入脈沖數(shù)計算出輸出軸的理論旋轉(zhuǎn)角度與實際旋轉(zhuǎn)角度的誤差。表示從任意位置測量輸出軸旋轉(zhuǎn)1次時誤差的最小值與最大值的幅度。

這是無負載條件下的值（減速機部參考值）。但是，實際的用途上必然產(chǎn)生摩擦負載，出現(xiàn)與摩擦負載相應的變位。當摩擦負載一定時，若朝同一方向運行則變位固定，但若從正反兩方向運行，則往返間將產(chǎn)生兩倍的變位。該變位可通過下面的轉(zhuǎn)矩―扭轉(zhuǎn)特性來推測。
轉(zhuǎn)矩―扭轉(zhuǎn)特性
圖表中的轉(zhuǎn)矩―扭轉(zhuǎn)特性是將電動機軸進行固定，然后慢慢朝正反方向向輸出軸施加或減少負載（轉(zhuǎn)矩）時的變位（扭轉(zhuǎn)）圖。如上所述，向輸出軸施加負載時，會因減速機的彈簧常數(shù)的關(guān)系而產(chǎn)生變位。

該變位在停止時施加外力及在施加了摩擦負載的狀態(tài)下進行驅(qū)動的情況下會發(fā)生。該傾斜率可根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩的大小，使用以下3個區(qū)間的彈簧常數(shù)算出近似值，或通過計算進行推定。

磁滯損耗
從轉(zhuǎn)矩―扭轉(zhuǎn)特性可以看出，朝正反方向施加轉(zhuǎn)矩到容許轉(zhuǎn)矩后，即使將轉(zhuǎn)矩減少為0，扭轉(zhuǎn)角也不會完全變回0，仍殘留有一點扭轉(zhuǎn)。（圖B-B’）這就是磁滯損耗，該磁滯損耗設計在2分以內(nèi)。停止時施加外力、通過慣性驅(qū)動施加加減速轉(zhuǎn)矩、驅(qū)動中施加摩擦負載等時，即使將負載降為0，在此磁滯損耗作用下，有時仍會殘留有稍許扭轉(zhuǎn)。
空轉(zhuǎn)
諧波減速機完全沒有齒隙，因此減速機的精度則以空轉(zhuǎn)作為其基準值?？辙D(zhuǎn)是減速機輸出軸施加容許轉(zhuǎn)矩的約5%的轉(zhuǎn)矩時，所產(chǎn)生變位的合計值。

優(yōu)點

1、傳動速比大。

單級諧波齒輪傳動速比范圍為70~320，在某些裝置中可達到1000，多級傳動速比可達30000以上。它不僅可用于減速，也可用于增速的場合。

2、承載能力高。

這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多，雙波傳動同時嚙合的齒數(shù)可達總齒數(shù)的30％以上，而且柔輪采用了高強度材料，齒與齒之間是面接觸。

3、傳動精度高。

這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數(shù)多，誤差平均化，即多齒嚙合對誤差有相互補償作用，故傳動精度高。在齒輪精度等級相同的情況下，傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右。同時可采用微量改變波發(fā)生器的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無側(cè)隙嚙合，故諧波齒輪減速機傳動空程小，適用于反向轉(zhuǎn)動。

4、傳動效率高、運動平穩(wěn)。

由于柔輪輪齒在傳動過程中作均勻的徑向移動，因此，即使輸入速度很高，輪齒的相對滑移速度仍是極低(故為普通漸開線齒輪傳動的百分之—)，所以，輪齒磨損小，效率高(可達69%~96％)。又由于嚙入和嚙出時，齒輪的兩側(cè)都參加工作，因而無沖擊現(xiàn)象，運動平穩(wěn)。

5、結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)少、安裝方便。

僅有三個基本構(gòu)件，且輸入與輸出軸同軸線，所以結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

6、體積小、重量輕。

與一般減速機比較，輸出力矩相同時，諧波齒輪減速機的體積可減小2／3，重量可減輕1／2。

7、可向密閉空間傳遞運動。

利用柔輪的柔性特點，輪傳動的這一可貴優(yōu)點是現(xiàn)有其他傳動無法比擬的。

缺點

1、柔輪周期性地發(fā)生變形，因而產(chǎn)生交變應力，使之易于產(chǎn)生疲勞破壞。

2、轉(zhuǎn)動慣量和起動力矩大，不宜用于小功率的跟蹤傳動。

3、不能用于傳動速比小于35的場合。

4、采用滾子波發(fā)生器(自由變形波)的諧波傳動，其瞬時傳動比不是常數(shù)。

5、散熱條件差。

應用場合

諧波齒輪減速機在航空、航天、能源、航海、造船、仿生機械、常用軍械、機床、儀表、電子設備、礦山冶金、交通運輸、起重機械、石油化工機械、紡織機械、農(nóng)業(yè)機械以及醫(yī)療器械等方面得到日益廣泛的應用，特別是在高動態(tài)性能的伺服系統(tǒng)中，采用諧波齒輪傳動更顯示出其優(yōu)越性。它傳遞的功率從幾十瓦到幾十千瓦，但大功率的諧波齒輪傳動多用于短期工作場合。

在諧波減速器行業(yè)中，日本的哈默納科、日本新寶等企業(yè)技術(shù)水平處于行業(yè)領(lǐng)先地位。國際領(lǐng)先的諧波減速器傳動精度在30"以內(nèi)，傳動效率可達到75%以上，使用壽命在1萬小時左右。國內(nèi)部分企業(yè)通過技術(shù)攻關(guān)、生產(chǎn)工藝的改進，研發(fā)出的產(chǎn)品在性能和穩(wěn)定性等方面已能夠達到國際先進水平，打破了國外的技術(shù)壟斷，對國外品牌進口逐漸形成一定的替代。

行業(yè)競爭格局

1、精密行星減速器行業(yè)競爭格局

在全球范圍內(nèi)，德國、日本等國家的精密行星減速器產(chǎn)品在材料、設計水平、質(zhì)量控制、精度、可靠性和使用壽命等方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。精密行星減速器國產(chǎn)品牌陣營以公司、紐氏達特、中大力德為主要代表，國外精密行星減速器主要廠家為日本新寶、紐卡特、威騰斯坦等。在精密行星減速器領(lǐng)域，由于其技術(shù)含量高，生產(chǎn)工藝復雜，存在較高的進入壁壘，目前市場主要參與者為外資廠商、合資廠商，高端精密行星減速器國產(chǎn)化率很低。以公司為代表的國內(nèi)精密行星減速器龍頭企業(yè)，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，已開發(fā)出與國際先進水平相當?shù)母叨司苄行菧p速器產(chǎn)品，國產(chǎn)品牌陣營市場號召力和品牌影響力與日俱增。根據(jù)QYResearch統(tǒng)計的銷售金額數(shù)據(jù)，日本新寶、紐卡特、威騰斯坦是全球精密行星減速器市場的主要供應商。日本新寶、科峰智能及紐氏達特是中國精密行星減速器市場的主要供應商，2022年市場占有率分別為20.4%、11.7%、9.4%。

2、諧波減速器行業(yè)競爭格局

全球諧波減速機市場較為集中，哈默納科一家獨大。根據(jù)安信證券研究中心發(fā)布的報告，2021年全球諧波減速器市場內(nèi)主要參與者有哈默納科、日本新寶、綠的諧波等。其中哈默納科全球市場占有率約82%，綠的諧波占比約7%，其他廠商占比約11%。中國境內(nèi)諧波減速器的生產(chǎn)企業(yè)主要有綠的諧波、來福諧波等。

平均銷售價格變動情況

主要原材料平均采購單價及變動情況

編輯：黃飛

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