球形齿轮

老方大竹 · 发表于 3 小时前

这两天刷到日本一大学将率先量产球形齿轮。以前没接触过，也没听说过，出于好奇在网上搜索，相关资料很少，连deepeek和豆包也基本查不到。后几经搜索得到一些图片，闲来无事试着建模。

此球形齿轮在机器人关节上可得到广泛应用，有两个旋转自由度，可以360度旋转，以取代目前的谐波和RV减速器。

机构由一个球形齿轮和两个单极齿轮构成。参数就是普通齿轮参数相同，但球齿齿数必面偶数，变比必须是2：1。

球齿建模很简单，通过两次旋转即可得到。难点在于单极齿。平时惯用INVENTOR，发现要建单极齿轮很难（当然也可以做，只是太耗时间）。用SW的变量阵列可以建一个粗糙的。不得不说SW还是比INVENTOR建模强得多。

目前的软件好像都还不支持这个建模，毕竟小日子才宣布将量产金属球齿。国内的研究其实很早就开始了，也不比小日子落后，估计是高精度机床的原因没法量产金属球齿。对于某些民族自尊心强的要表达为什么又是小日子或是不在中国之类的就不要说了，这同姚明为什么没生在苏丹一个道理。

leioukupo · 发表于 3 小时前

不是材料问题吗？

老方大竹 · 发表于 3 小时前

leioukupo 发表于 2025-9-19 15:49
9 O. S5 \; }; z3 _5 p3 P6 D& ?不是材料问题吗？

这个真不知道

尹志春 · 发表于 3 小时前

本帖最后由尹志春于 2025-9-19 16:34 编辑

日本还是屎餐，难道是中国人不会拉屎，主要是你不吃而已，
还扯上中国没有高精度机床，日本这样的国家，有什么比中国历害的，几乎没有，
中国的高精度机床，大把多，机床要高精度，就是成本，主要指机械部份成本，
一台机床，铲刮工时要500，这个铲刮工要有8年以上经验，500工时，按国内100/小时，就是5W，这500工时，可能铲刮工，一天只能工作2小时，这玩意伤腰，还费神，要保持好的心情，和好的工作态度才能搞好，成本都上天，
国内是缺铲刮工吗，不缺，缺的是能把机床卖到360W，比如同款850，山东能把价格卖到8W，精度0.05，日本牙士达要360W，近50倍的价格，是国内生产不出吗，一样生产出这个精度，比如长征机床厂，国有大厂，一样生产出这个精度的机床，

UCHIHASASUKE · 发表于 2 小时前

什么样的传动需要用上这家伙？

学者11 · 发表于 1 小时前

你眼里只有deepseek，那可不就是什么都找不到吗。你没问问文心大模型X1.1吗

球形齿轮的概念最早可追溯至19世纪，法国数学家奥古斯丁·路易·柯西（Augustin-Louis Cauchy）提出相关理论构想。20世纪初，古希腊“安提基特拉机械”中的齿轮技术为后续发展奠定基础。
首次实用化：1980年代，挪威工程师Ole.monlang发明了Trallfa球齿轮，应用于喷漆机器人柔性手腕，实现二维球面运动传递，引发工程界关注。该设计采用球冠离散凹坑齿与圆锥指状齿啮合，但存在传动误差和加工难度问题。
理论突破：台湾学者Yang等人改进设计，采用圆弧齿和环形渐开线齿，增大齿面接触面积，提升承载能力，但仍受限于离散齿结构缺陷。
技术革新与理论深化（21世纪初）
环形渐开线齿球齿轮：哈尔滨工业大学提出连续环形渐开线齿球齿轮机构，通过“多自由度共轭曲面啮合理论”解决传统离散齿的传动误差问题，实现二维自由度传动，适用于航空航天等高精度场景。
加工工艺突破：陈革等提出“齿盘刀具范成法”，将球齿轮加工转化为齿盘啮合运动，简化复杂球面加工流程，推动工程应用可能。
材料与强度研究：常山等通过有限元分析建立球面齿轮接触应力和弯曲应力计算模型，为强度设计提供理论支撑，解决工程化应用的强度校核难题。
现代发展与工业应用（2020年代）
日本创新：2022年，日本工程师开发三自由度球形齿轮主动球接头，采用金属材质提升耐用性，用于机器人关节，实现360度无限制旋转，减少传统多齿轮组合需求。
中国突破：陕西华拓科技公司研发双旋转自由度球形齿轮，仿生人体关节设计，具备高精度控制、大扭矩输出、轻量化优势，应用于人形机器人四肢、颈部等部位，推动中国智能机器人产业发展。
材料革新：金属材质球形齿轮替代树脂，提升耐用性；碳纤维增强塑料（CFRP）齿轮研究推进轻量化，拓展在航空、医疗等领域的应用。
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