RV减速器与谐波减速器的调研报告

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RV减速器与谐波减速器的调研报告

当我们在无限向往机器人时代的时候，我们却很少知道在机器人的全部零部件中，有两样

东西始终是我们国人无法跨越迂去的障碍，那就是伺服电机和周智减速器。随着自动化和电子

电气理论的日趋成熟，国人在伺服电机方面已经迈出了坚实的一步，虽然在目前国内的伺服电

机75$照旧依靠进口，但对于中小功类的伺服电机，中国不久企业，如深圳的英国野卫:川科

按，大连的安迪的产品已经可以在性能上根本满足中国企业的需求。可是对于周密减速器，特

别是机器人关节上需要使用的RV减速器和谪波减速器,目前国内的争论照旧停留在论文薪

据库当中，觑遍全部关于生乂两种减速器的国光匚£我们照旧难以找出哪怕二号产品”

在性能上满足国内机器人产业的需求。

直到今日，中国照旧不具备设计和制造这两种减速器的力气。””时期，国家“863”打算将

其列入重点攻克的技术瓶颈。国内顶尖大学和科研机构几年攻关也只有论文，没有实物。那

么，我们与国外在周密成速器方面的差距到底在哪里？为什么在专利技术早已公开的

今日,我们照旧难以跨过这道已经成型了近半个世纪的鸿沟？

为什么机器人要用RV减速器和谐波减速器？

我们常用的减速大致有下面几类；摆线减速器、硬齿面圆柱齿轮减速器、行星齿轮

减速器、软齿面减速器、三环减速器、起重机减速器、蜗杆减速器、轴装

式硬齿面减速器、无级变速器。而RV减速器和谐波减速器与上述几种减速的区分在于，

RV减速器是行星减速篙和摆愎减速器的演成的一个二级减速器，谐波减速器则是一种靠试发

生器使柔性齿轮产生可控弹”生变形,并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。这

两种减速器相对于其它减速器而言，具有以下的优势：（1）传动速比大,（2）承载力毛高，

（3）传动精度高.（4）传动效率高、运动平稳.（5）构造简洁、零件数少、安装便利.（6）体嬴

小、重量轻，。传统的齿轮减速器体积大，重量重，减速比小，传统效率低下，特别是在无

法消退多级减速后的累积误差，对于机器人在把握末端精度要求甚高的工况下，目前只有

RV和谐波减速器可以胜任。

RV减速器和谐波减速器的进展史

RV减速器的诞生

德国人劳伦兹•勃朗于1926年制造性地提出了一种少齿差行星传动机构，它是用外摆

线作为齿廓曲线的，这就是最早期的针摆行星传动，由于两个啮合齿轮其中之一承受了针轮的形

式，这种传动也被称做摆线针轮行星齿轮传动。

RV传动一种全的传动方式，它是在传统针摆行星传动的根底上进展出来的，不仅抑制了

一般针摆传动的缺点，而且由于具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳

定、效率高、传动平稳等一系列优点。

1、1926年德国人劳伦兹•勃朗于制造性地提出RV减速机原理

2、1931年劳伦兹•勃良在德国慕尼黑创立了“赛古乐”股份，最先开头了摆线减速器

的制造和销售

3、1939年,日本住友公司和“赛古乐”公司签定了技术合作协议，并生产销售；

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4、1944年，口本帝人精机成立，这个将来的RV减速机霸主，在飞机制造、纺织机械、

机床等多个行业硕果累累：

5、1950年-1960年，摆线磨床的消灭，解决了摆线齿形的精度不高的难题，使摆线传

动得到了进一步的进展。

6、1956年，日本纳博克公司出售全球第一个自动门，在市场上展露头角。

7、1980年左右，日本帝人精机提出RV传动理论，着手应用于机器人行业。

8、1986年，日本帝人精机RV减速机正式大规模生产，取得成功；

9、2023年，帝人精机和纳博克合并组成Nabtesc。（纳博特斯克）公司，并取得快速进展，

现在已成为RV减速机行业的领头羊，占据了60$以上的市场，特别在中/重负荷机器人上，

其RV减速机市场占有率高达90%

谐波成速器的诞生

20世纪50年月中期，随着全球科学技术的进展，美国人马悠在薄壳弹性变形理论根

底上，应用金属的挠性和弹性力学原理制造出来一种型谐波传动技术。谐波传动技术主要应用

于航空航天、工业机器人、周密设备仪器、雷达通讯设备、印刷机械、纺织机械、半导体工业

晶圆传送装置、印刷包装机械、医疗器械、金属成型机械、仪器仪泉、光学制造仪器、核设施及

空气动力试脸争论等领域。

谐波传动这项型技术的消灭便引起了各国的重视。1970年引入日本，随之诞生了日本第

一家整体运动把握的领军企业-日本HarmonicDriveSystemsInc.（简称HDSI）。日本HDSI公司

生产的HarmonicDrive谐波减速器，具有轻量、小型、传动效雯高、减速范围广、精度高等

特点，被广泛应用于各种传动系统中。HDSI主要生产和销售各种周密减速装贪，当之无愧为

整体运动把握的领军企业。为了涵盖谐波减速器不能掩盖到的低减速比领域，HDSI产品还

开发了周密行星齿轮减速机HarmonicPIanetary。独特的内齿圉形变工艺，可使行星齿轮啮

合得更紧、消退背煤，从而将传动误差把握在周密范围内。HDSI最初只是在其国内进展，与

之有着长期合作关系的有安川电机、三菱电机及发那科等企业。

近年来，中国工业机器人产业进入的历史机遇期，以ABB、KUKA、安川、发那科为代表

的国际机器人企业纷纷大举进入中国，设立工厂，抢占市场份额。在中国，如手机制造、半

导体、液晶生产机械等行业，对小型机器人的需求也是越来越旺盛，然而对于国内的工业机器人

而言，特别是谐波减速器、伺服电机、把握系统等还需大量依靠进口，这就导致了其竞争力还

与国外企业有差距，但是这些又是工业机器人的上游部件、关键木件。据国际机器人联盟（IFR）

统计，2023年中国共进口工业机器人约2.2万台，中国将是全球增长最快的工业机器人市场。

HDSI的谐波减速器是小型工业机器人（20kg以下）或者关节臂上不行取代的部件，这为其拓展

中国大陪市场带来了的契机。2023年1月，HDSI在华成立设立哈默纳科（上海）商贸，该公司

为其在华投资设立的全资销售子公司。主要负责HDSI产品在中国大陆的销售、选型等技术支

持及售后效劳。

HDSI早期的产品主要是减速机等机械产品，时至今日，HDSI的主打产品又加上了众多

的机电一■体化产品。在减速机方面，HDSI主要有HarmonicDrive（谐波齿■轮传动减速机）和

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llarmonicPIanetary（行星齿轮减速机）o其生产的HarmonicDrive谐波减速机，根本上主导了

主要国际市场，具有其他减速机不具备的特点：高旋转精度/高定位精度、小型/轻量、传动

效率高、高减速比、减速范围广、精度高、高转矩容量、无齿源、高效率及安静运行等特点，

被广泛应用于各种传动系统中。为了涵盖谐波减速机不能掩盖到的低减速比领域.HDSI产品

还开发了周密行星齿轮减速机HarmonicPIanetary。独特的内齿图形变工艺，可以使得行星

齿轮啮合得更紧、消退背隙，从而将传动误差把握在周密庖围内。

RV减速器和谐波减速器的机械构造

RV减速器的机械构造

RV减速器可以分为两局部，第一局局部为正齿轮减速机枸，输入轴的旋转从输入齿轮

传递到直齿轮，按齿数比进展减速。。其次局部为差动齿轮减速机构，直齿轮与曲柄轴相连

接，变为其次减速部的输入。在曲柄轴的偏心局部，通过滚动轴承安装RV皆轮。另外，在

外壳内侧仅比RV齿轮数多一个的针舌，以同等的齿距排列。假设固定外壳转动直齿轮，则

RV齿轮由于曲柄轴的偏心运动也进展偏心运动。此时假设曲柄轴转动一周，则RV齿轮就会

沿与曲柄轴相反的方向转动一个齿。这个转动被输出到第2减速部的轴。将轴固定时，外壳

侧成为输出侧。

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谐波减速的机械构造

谐波减速器主要由三个根本构件组成：

〔1〕带有内齿圈的刚性齿轮〔刚轮)，它相当于行星系中的中心轮；

(2)带有外齿圈的柔性告轮〔柔轮〕，它相当于行星齿轮；

〔3〕波发生器H,它相当于行星架。

作为减速器使用，通常承受波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。

波发生器H是一个杆状部件，其两端装有滚动轴承构成滚轮，与亲轮1的内壁相互压紧。

柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内孔直径略小于波发生器的总长。波发生器是使亲

轮产生可控弹性变形的构件。当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆

形，其长轴两端四周的茜•与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端四周的齿则与刚轮完全脱开。

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周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡快态。当波发生器沿回示方向连续传动时，柔轮

的变形不断转变，使柔轮与刚轮的啮合状态也不断转变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮

入……，周而复始地进展，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器H相反方向的缓慢旋转。工作

时，固定刚轮，由电机带动波发生器转动，柔轮作为从动轮，输出转动，带动负载运动。在

传动过程中，波发生器转一周，柔轮上某点变形的循环次数称为波数，以n表示。常用的是

双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小，构造比较简洁，易于获得大的传动比。故为

目前应用最广的一种。

〔1〕刚轮固定，柔轮输出

波发生器主动，单级减速，构造简洁，传动比范围较大，效率较高，应用极广，i=75~500。

(2)柔轮固定，刚轮输出

波发生器主动，单级减速，构造简洁，传动比范围较大，效率较高，可用于中小型减速器,

i=75~500。

⑶波发生器固定一刚轮输出

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柔怆主功，挈级微小减速，传动比准确,

适用于高精度微调传动装置:，i=1.002~1.015u

KB1谐及日速机标上组件

外型尺寸图

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RV减速器与谐波减速器的性能比照

RV减速器的性能

主要优点

(I)传动比范围大：

⑵扭转刚度大，输出机构即为两端支承的行星架，用行星架左端的刚性大圆盘输出，

大圆盘与工作机构用螺检联结，其扭转刚度远大于一般摆线针轮行星减速器的输出机构。在额

定转矩下，弹性回差小；

(3)只要设计合理，制造蓑配精度保证，就可获得高精度和小间隙回差；

(4)传动效率高；

(5)传递同样转矩与功率时的体积小(或者说单位体积的承载力气大)，RV减速器由于第一

级用了三个行星轮，特别是其次级，盘线针轮为硬齿面多吉啮合，这本身就打算了它可以用小的

体积传递大的转矩，又加上在构造设计中，让传动机构置于行星架的支承主轴承内，使轴向

尺寸大大缩小，全部上述因素使传动总体积大为减小。

主要禁点

RV减速器的技术难点在于该部件需要保证传递很大的扭矩，承受很大的过我冲击，并

保证预期的工作寿命，因而在设计上使用了过定位构造，这使得零件加工精度要求极高，加工

格外困难。

应用范围

RV系列烟轮减速机可广汽应用于冶金、矿山、输送、水利、化工、食品、饮料、纺织、

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烟草、包装、环保等众多行业和领域工艺装备的机械减速装置,深受用户的好评、是目前现

代工业装备实现大速比低噪音、高稳定机械减速传动把握装置的最正确选择。特别是对于工业

机器人，机床加工台，焊接定位器，自动托盘，运输机械手，数控机床刀库，等需要周密定

位又需要传递大扭矩的设备，RV减速器更是显现出来无可比较的优势。

谐波减速器的性能

主要优点

(1)传动速比大。单级谐波齿轮传动速比范围为70~320,在某些装置中可到达1000,多

级传动速比可达30000以上。它不仅可用于减速，也可用于增速的场合。

(2)承载力气高。这是由于谐波齿■轮传动中同时啮合的齿数多，双波传动同时啮合的齿

数叫达忌齿数的30%以上，而且某轮承受广商强度材料，齿与齿之间是面接触。

(3)传动精度高。这是由于谐波齿轮传动中同时啮合的齿投多，误差平均化，即多者■啮

合对误差有相互补偿作用，故传动精度高。在告轮拈度等级一样的状况下，传动误差只有普通

圆柱齿轮传动的1/4左右。同时可承受微量转变波发生器的半径来增加柔轮的变形使齿隙很小，

甚至能做到无侧隙啮合，故谐波齿轮减速机传动空程小，适用于反向转动。

(4)传动效率高、运动平稳。由于柔轮轮齿在传动过程中作均匀的径向移动，因此，即

使输入速度很高，轮齿的相对滑移速度仍是极低(故为一般渐开线齿轮传动