减速器定义、分类、产业链及性能指标有哪些？

实现精密控制的核心零部件。

1.什么是减速器？

根据兆威机电官网，减速器是一种由封闭在刚性壳内的齿轮传动、蜗杆 传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减 速传动装置。减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递 转矩的作用。 减速机齿轮箱内部原理是利用各级齿轮驱动来达到降速的目的，减速 器就是由各级齿轮副组成的。比如用小齿轮带动大齿轮就能达到机械减速 的目的，如果采用多级这样的结构，就能够大大的增加机械的减速作用，增 大扭矩的作用。当电机的输出转速从主动轴输入后，带动小齿轮转动，而小 齿轮带动大齿轮运动，而大齿轮的齿数比小齿轮多，大齿轮的转速比小齿轮 慢，再由大齿轮的轴（输出轴）输出，从而起到输出减速的作用。减速机作 为一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减 速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前机械行中，用来传递动 力与运动的机构中，减速机的应用是广泛的一种。

根据科峰智能招股书，减速器按照使用场景分为伺服（精密控制）用减 速器和一般传动减速器。精密减速器具备体积小、重量轻、精度高、稳定性 强等特点，能够对机械传动实现精准控制，主要用于机器人、新能源设备、 高端机床、电子设备、印刷机械等高端制造领域。一般传动减速器可以分为 通用减速器和专用减速器：通用减速器通常以中小型为主，可广泛应用于各 个行业，包括蜗轮蜗杆减速器、圆柱齿轮减速器等；专用减速器通常以大型、 特大型为主，多为非标、行业专用产品，包括船用齿轮箱、冶金齿轮箱、风 力发电齿轮箱、工程机械齿轮箱等。

2. 工业机器人核心零部件，众多性能参数中使用寿命较为关键

我国减速器行业产业链可以分为上中下游三部分：（1）上游为原材料 等，参与者主要为对应的提供商；（2）产业链中游为减速器本体的制造， 参与者为减速器生产商；（3）下游则是具体的应用领域，包括工业机器人、精密机床、工程机械等高端产业。 根据工业机器人制造产业的总成本显示，2022 年我国机器人三大核心 零部件精密减速器、伺服电机、控制器的占比分别为 32%、22%和 12%，核 心零部件制造成本占工业机器人总制造成本的近 70%。精密减速器的性能 直接决定了机器人的整体性能水平。

精密减速器的性能指标可以分为静态特性和动态特性两部分。静态特 性包括：（1）扭转刚度；（2）传动效率；（3）空程；（4）传动误差；（5） 启动扭矩；（6）背隙；（7）传动精度；动态特性包括：（1）固有特征； （2）动力稳定性；（3）动态响应；（4）系统参数。

根据人形机器人联盟，目前减速器精度测试主要采用两种方法：（1） 实验台模拟。在实验台上连续运行，模拟长时间工作负荷，同时运用过载试 验手段来缩减测试时间；（2）实地测试。将减速器直接安装于机器人上， 使其持续运转直至出现失效迹象，此时再进行重复定位，评估减速器精度衰 减情况。此类实地测试的累计运行时间可长达一年，周期较长、测试结果更 为严谨，同时成本消耗更高。

根据昊志机电官网信息，以谐波减速器为例，各项性能参数中使用寿命 是一个综合参数也是最难突破的技术关键点。在减速器的使用寿命评估过 程中，其寿命会因产品的性能需求不同而各异。如在使用条件比较恶劣的 情况下，大多数用户会用耐冲击能力来考量使用寿命，这就对柔轮和柔性轴 承的耐冲击性能要求比较高；对定位精度要求比较高的用户，一般会用精度 寿命来考量使用寿命；对齿隙比较敏感的用户，会用刚度寿命来考量使用寿 命。 （1）耐冲击寿命测试。向谐波减速器施加瞬间允许最大转矩，直至减 速器破坏无法转动，考量减速器的耐冲击次数，它等于使用波发生器的变形 次数。 （2）精度寿命测试。向谐波减速器输出端施加持续的额定负载转矩，输入端以 1000RPM 连续运转，考量不同运转时数之后的传动精度。 （3）刚度寿命测试。向谐波减速器输出端施加持续的额定负载转矩， 输入端以 1000RPM 连续运转，考量不同运转时数之后的减速器扭转刚度值 K1。

在设计合理（特别是齿形设计）的情况下，影响寿命的关键因素主要 有：钢材的选择、材料的热处理工艺、材料的表面处理工艺、润滑脂的选 择。以谐波减速器为例，谐波减速器的三大核心零部件包括柔轮、刚轮和波 发生器，其寿命与这三大零部件息息相关。具体到各大零部件，其性能要求 有：（1）柔轮：材料芯部柔韧，耐冲击，表面（特别是齿面）耐磨，材料 表面具有自润滑功能则更优；（2）刚轮：齿面耐磨，表面具有自润滑功能 则更优；（3）柔性轴承：变形疲劳强度高，耐冲击，表面耐磨，材料表面 具有自润滑功能更优；（4）润滑脂：耐极压，耐摩擦，易渗透易缠绕。