减速器行业深度研究:从人形机器人关节设计看待减速器投资机会

9月 18, 2022 资讯中心

减速器具有降低电机高转速,提升扭矩,加强输出端负载能力的作用。按 照传动原理,减速器可分为一般齿比减速和少齿差两种。相同尺寸下的少 齿差减速器额定输出扭矩较高,主要包括行星减速器、谐波减速器、摆线 针轮减速器以及 RV 减速器等。

以少齿差减速器为例。精密行星减速器整体结构紧凑,传动比较小,可以 通过双级或多级结构提高输出扭矩;摆线针轮减速器主要为偏心传动,额 定功率下输出功率较大;RV 减速器在摆线针轮减速原理的基础上加上第一 级渐开线行星传动,在缩小尺寸和重量的同时,传动比、承载能力更大, 传动效率更高,精度更高;谐波减速器主要依靠柔轮传动,具有结构简单、 体积小、质量小、传动比范围大、承载能力大等特点。

减速器是连接动力源和执行机构的中间机构,具有匹配转速和传递转矩的 作用。减速器是由多个齿轮组成的传动零部件。由于多数机械设备不适宜 用原动机直接驱动,减速器可将传动设备在高速运转时的动力,通过输入 轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮,以达到降低转速和增大扭矩的目的。

不同于当下市场简单将减速器分为通用减速器、专用减速器和精密减速器, 我们根据其传动原理将减速器分为两类:一般齿比减速和少齿差减速。 一般齿比减速:主要依靠输入轴小齿轮和输出轴大齿轮啮合形成的减速, 大齿轮的齿数一般为小齿轮齿数的减速比倍。主要包括圆柱齿轮减速器、 蜗轮蜗杆减速器。 圆柱齿轮减速器利用输入轴小齿轮与输出轴大齿轮啮合,小齿轮带动 大齿轮运动,实现减速目的; 蜗轮蜗杆减速器是通过空间交错的蜗轮蜗杆两轴动力传动,以蜗杆为 主动件,蜗轮为被动件,利用齿轮减速。

少齿差减速:少齿差传动中,两轮的齿数差通常为 1~4,依靠特殊的传动 结构或传动级数,达到较高传动比。少齿差减速器主要包括行星减速器、 三环减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器、滤波减速器。行星减速器是利用驱动源启动太阳齿轮,太阳轮带动行星齿轮运转, 动力从链接行星轮的内齿轮环和出力轴输出,实现减速;RV 减速器是通过行星齿轮减速机构作为第一级减速,外加摆线针轮减 速机构作为第二级减速,通过刚性盘与输出盘连接整体机构,最终将 减速输出; 谐波减速器是靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮发生可

少齿差减速器传动比范围更广,相同尺寸下额定输出扭矩更高。通过对当 下各类减速器具体性能指标进行汇总可以看出,一般齿比减速如圆柱减速 器、三环减速器整体传动比不高,对应单位质量输出的额定扭矩较小;而 单级行星减速器可以通过多级传动的方式来提升额定输出扭矩;RV 和谐波 减速器作为精密减速器的典型代表,其输出扭矩较大,同时重量、体积更 小;滤波减速器作为技术研究阶段产品,虽然性能较优,但整体传动效率 仍然较低,未能大面积商用。

我们针对少齿差减速器中的精密行星减速器、摆线针轮减速器、RV 减速器、 谐波减速器的基本构成和传动原理进行了详细的分析,便于投资者深刻了 解各类少齿差减速器的特点。 综合来看,在常见传动比 50 左右的减速器中,行星减速器输出扭矩较小, 但整体传动效率较高,可以依托多级传动的方式提升传动比和增加额定输出功率;RV 减速器在额定工况下的输出扭矩大,代表其承载能力更强;相 比之下,谐波减速器整机体积较小,传动精度和传动效率更高,但整体输 出扭矩不及 RV 减速器;滤波减速器虽然整体性能更优,但目前仍未全面 推向市场。

精密行星减速器体积较小,主要由行星轮、太阳轮和内齿圈组成。其中, 太阳轮的轴线