行星减速器、谐波减速器行业技术水平及技术特点
思瀚产业研究院 科峰智能    2023-09-16

1、行星减速器行业

行星齿轮传动机构主要由行星齿轮、行星架和太阳轮构成的行星齿轮传动机构。行星齿轮传动结构是传动效率最高的齿轮传动结构。精密行星减速器工作时，通常是伺服电机等原动机驱动太阳轮旋转，太阳轮与行星轮的啮合驱动行星轮产生自转；同时，由于行星轮另外一侧与减速器壳体内壁上的环形内齿圈啮合，最终行星轮在自转驱动下将沿着与太阳轮旋转相同方向在环形内齿圈上滚动，形成围绕太阳轮旋转的“公转”运动。

行星轮通过公转驱动行星架旋转，行星架与输出轴联接，带动输出轴输出扭矩。通常，每台精密行星减速器都会有多个行星轮，它们会在输入轴和太阳轮旋转驱动下，同时围绕太阳轮旋转，共同输出动力，带动负载运动。太阳轮和齿圈存在齿数差，从而达到减速目的。

精密行星减速器结构示意图

由于结构原因，单级行星减速器减速比一般不小于 3，最大一般不超过10，常见减速比为 3、4、5、6、7、8、9、10；行星减速器一般不超过 3 级。

根据《微电机用齿轮减速器通用技术条件》（GB/T11281—2009），一般传动用减速器空载空程小于等于 3°即为精密类减速器，伺服（精密控制）用减速器，传动精度小于等于 15′即为精密类减速器。在行星减速器行业中，德国的斯德博、威腾斯坦等企业产品在传动精度、保持高精度的使用寿命、产品一致性等方面具备领先优势。

国际领先的单级精密行星减速器的精度可在 1′以内，保持高精度的稳定使用寿命达到 2 万小时，且产品一致性较高。国内行星减速器企业已具备生产全型号产品的能力。以科峰智能产品为代表的国产高端精密行星减速器的传动精度、传动效率、噪音等关键指标已达到国际先进水平，在部分领域实现了进口替代，但在维持高精度的使用寿命、生产高精度行星减速器产品的一致性等方面，与国际领先水平仍有一定差距。我国的行星减速器行业正在向高精度、轻量化、高功率密度、模块化、集成化、智能化方向发展。

2、谐波减速器行业

谐波齿轮减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波，通过其与刚轮的相互作用，实现运动和动力传递的传动装置，其构造主要由带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）、带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）、波发生器三个基本构件组成。

谐波减速器结构示意图

谐波减速器工作时，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式，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。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，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。

周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿某一方向连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入„，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮，沿波发生器相反方向的缓慢旋转。

根据《机器人用谐波齿轮减速器》（GB/T 30819-2014）国家标准，谐波减速器的精度等级根据其传动误差分为普通级、精密级和高精密级。

在谐波减速器行业中，日本的哈默纳科、日本新宝等企业技术水平处于行业领先地位。国际领先的谐波减速器传动精度在 30"以内，传动效率可达到75%以上，使用寿命在 1 万小时左右。国内部分企业通过技术攻关、生产工艺的改进，研发出的产品在性能和稳定性等方面已能够达到国际先进水平，打破了国外的技术垄断，对国外品牌进口逐渐形成一定的替代。

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