谐波减速器，设计师视角的行业分析

高山无言001

    最近几年工业机器人很火，很多大公司，小公司都在搞这个，都想到这个很有前景的市场里分一杯羹。说起机器人，不得不提到减速器。目前机器人减速器全球几乎被日本两家公司垄断。一个是帝人，一个是HD。他们两个前一个做RV减速器，后一个做谐波减速器，前者用在受力大的关节，后者用在受力小的关节。
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+ S; t' t/ O7 `+ h1 _- F, q    RV减速器就我了解，中国没有成熟产品在市场上卖。谐波减速器中国倒是有几家，拿的出手的，能用在机器人上的，就我了解只有一家，其他的用在机器人上都不太靠谱。

    RV减速器结构复杂零件多，与之相比谐波减速器结构简单，零件少，所以国内有几家能做这个。但它作为精密减速器，做出来容易，做的好，精度高，寿命长，还能承受较高负载满足机器人的使用要求还是很难的。

    作为一名谐波减速器设计师，跟大伙讲讲它的难点所在。
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% [: D/ }3 n5 _3 n& a3 f) y3 T( S    首先，不谈设计的好不好，符不符合理论，做成后效果如何，就说谐波减速器做出来，做的跟设计的一致，就有两道门槛要跨过去，加工和检测。

    先说加工，这种减速器的齿都是小模数齿，模数大多位于0.15至0.5之间，国内顶级的做刀具的都做不了，因为模数太小。外国太小模数的刀具不对中国卖。光刀具一环就把一些人卡死了，导致设计的东西加工不出来。
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) S; U, q! ~1 X3 R6 ~% T    然后是检测，目前没有发现什么好的检测设备可以准确的检测齿形的加工情况，因为齿实在太细，精度要求太高，检测这一环，也有许多人过不去。

    说完加工和检测，就是设计了。设计的理论也是一大难关。

/ u0 ]& Q, ~" J! O7 L    首先，关于这方面的资料实在是太少太少了。像《机械设计手册》，《齿轮手册》，这些大部头的工具书只是对它有提及。仅仅只有几本八九十年代的书，是专门讲这个的，请注意，是八九十年代。尽管是专门讲这个的，但也都讲得很浅，只有笼统的一个原理，深入的细节都没有讲。这几本书有国内的和前苏联的，国内的《谐波齿轮传动技术手册》质量高一些，讲的全面些，年代也最新。前苏联的是《谐波齿轮传动》------伊万诺夫写的，质量高些，与前一本比讲解的要深入些，很多国内书籍没有提到的问题它上面都有讲，研究这个的一定不要错过这本书。

, `2 m; T8 ~" J5 {1 Z" Q5 Z     但是悲哀的是，这些书上的原理都是流于表面，给出的结论更是不靠谱的。按照上面的结论做出的成品，用起来噪音大，间隙大，精度更不用谈，跟国外的没得比，只能说书上的那一套方法太落后，也许能符合那个年代的要求，但不符合现代机器人的使用要求。

    网上的论文倒是不少，但质量只能让人呵呵呵。原理都是基于上面说的那几本书，然后掺一些数学方法进去，再用有限元软件做个模拟分析，结论就出来了。首先基于的原理就已经不太靠谱，没有深入实际，更何况连样机都没加工出来，这些论文也只能在那里论论，没什么实际指导作用。
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    我们抛弃了那些书本和论文，做了许多探索，更改，做出的产品反而进步不少。噪音，精度，寿命方面有很大的提高。
    如果想深入了解谐波减速器的深入实际的原理，推荐大家去看国外的专利资料。

    另外减速器的材料，热处理，这些技术国内跟国外比也有许多差距。

    以上就是我个人所了解的谐波减速器的难点所在，以及个人阅读资料的一些经验。个人观点，仅供参考，如有错误，偏颇的地方，欢迎大家指正。
   
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( x, _6 u9 J$ e/ ^/ J3 g1 P补充内容 (2015-9-12 11:51):
( k* [/ N( L) `: J     补充一下，准确说《谐波传动技术手册》这本书的结论还是有点靠谱的，研究这个的可以去试试它的结论，看看做出来的实际效果。不过它还只是有点靠谱，只是有点，因为它基于的原理并没有深入的切合实际。

ygang86

就一本《谐波齿轮传动》------伊万诺夫吗？？

shouce

检测设备  是三坐标 不行吗
( @5 t6 n$ K/ n( f( c7 ]0 ]

shouce

加工设备  用高精度磨床  可以吧  德国的磨齿   行不行     只要有齿形  应该可以的      放心吧  只要有利润   就会有人来做的         

threetigher

机器人技术的关键，除了谐波减速器，还有一个编码器吧。都在日本掌握中，早在80年代就琢磨这个。

动静之机

我们身处小模数行业， 好像小模数滚刀还没有进入禁运手册吧， 嘿嘿。

7 C- Y, N4 [' n1 V关键是齿形，您只要提供图纸，人家就可以卖刀。

$ N4 ?9 y" E5 v% d. {这张图的右边是个柔轮。
1 i2 A% c" |3 u) [" g8 ^% p2 G$ m
4 B. n+ w( _" [8 e
这个柔轮的监测报告：
2 J" H) f2 M- Q6 u1 V$ T( Y

orc_roll

特地查了下谐波减速器，下面贴张图片。

它主要由三个基本构件组成：
* o( `7 v7 ^+ w（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）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮），它相当于行星齿轮；
% d, O: F# \% t0 f: i: C! O: h（3）波发生器H，它相当于行星架。
作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。
, x3 Q0 O/ e$ M: r$ ?; m, S以上来源于百度百科。

筱羽

' h7 M* h2 ^% m
# B% L8 h# R' {哈哈，楼主见多识广，有深度。侃侃而谈，信息量很大。

shouce

动静之机 发表于 2015-9-11 21:54
0 p$ k. p2 A, o- M" Z我们身处小模数行业， 好像小模数滚刀还没有进入禁运手册吧， 嘿嘿。

/ }+ t0 C( N9 B& D关键是齿形，您只要提供图纸，人家 ...

0 j# \* J. z. o* L0 t3 y' B这个是德国的  克林贝格  检测报告呀

坏坏小子

星期三的时候，我们公司还特意培训了，RV减速器、谐波减速机、行星减速机三者的区别，以及他们的结构和各自的优缺点？使用场合？国内外供应商厂家有那些，，
1 U) P$ r5 V9 T7 F刚才楼主说到了谐波减速机的国内有一家做的还不错--  应该是 绿的 吧，