球形齒輪

老方大竹

這兩天刷到日本一大學(xué)將率先量產(chǎn)球形齒輪。以前沒接觸過，也沒聽說過，出于好奇在網(wǎng)上搜索，相關(guān)資料很少，連deepeek和豆包也基本查不到。后幾經(jīng)搜索得到一些圖片，閑來無事試著建模。

此球形齒輪在機器人關(guān)節(jié)上可得到廣泛應(yīng)用，有兩個旋轉(zhuǎn)自由度，可以360度旋轉(zhuǎn)，以取代目前的諧波和RV減速器。
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. {8 Q/ p; D* b機構(gòu)由一個球形齒輪和兩個單極齒輪構(gòu)成。參數(shù)就是普通齒輪參數(shù)相同，但球齒齒數(shù)必面偶數(shù)，變比必須是2：1。

球齒建模很簡單，通過兩次旋轉(zhuǎn)即可得到。難點在于單極齒。平時慣用INVENTOR，發(fā)現(xiàn)要建單極齒輪很難（當然也可以做，只是太耗時間）。用SW的變量陣列可以建一個粗糙的。不得不說SW還是比INVENTOR建模強得多。

目前的軟件好像都還不支持這個建模，畢竟小日子才宣布將量產(chǎn)金屬球齒。國內(nèi)的研究其實很早就開始了，也不比小日子落后，估計是高精度機床的原因沒法量產(chǎn)金屬球齒。對于某些民族自尊心強的要表達為什么又是小日子或是不在中國之類的就不要說了，這同姚明為什么沒生在蘇丹一個道理。

leioukupo

不是材料問題嗎？

老方大竹

leioukupo 發(fā)表于 2025-9-19 15:49
/ d% G- q. _- g& o% s不是材料問題嗎？

這個真不知道

尹志春

日本還是屎餐，難道是中國人不會拉屎，主要是你不吃而已，
# s6 x5 w# n- v) F+ c: u5 R8 _還扯上中國沒有高精度機床，日本這樣的國家，有什么比中國歷害的，幾乎沒有，
中國的高精度機床，大把多，機床要高精度，就是成本，主要指機械部份成本，
一臺機床，鏟刮工時要500，這個鏟刮工要有8年以上經(jīng)驗，500工時，按國內(nèi)100/小時，就是5W，這500工時，可能鏟刮工，一天只能工作2小時，這玩意傷腰，還費神，要保持好的心情，和好的工作態(tài)度才能搞好，成本都上天，
國內(nèi)是缺鏟刮工嗎，不缺，缺的是能把機床賣到360W，比如同款850，山東能把價格賣到8W，精度0.05，日本牙士達要360W，近50倍的價格，是國內(nèi)生產(chǎn)不出嗎，一樣生產(chǎn)出這個精度，比如長征機床廠，國有大廠，一樣生產(chǎn)出這個精度的機床，
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$ \/ b; }1 L. Q+ H' u+ L6 x' i# w

UCHIHASASUKE

什么樣的傳動需要用上這家伙？

學(xué)者11

你眼里只有deepseek，那可不就是什么都找不到嗎。你沒問問文心大模型X1.1嗎

3 z% k) q( P( p8 o2 r; B球形齒輪的概念最早可追溯至19世紀，法國數(shù)學(xué)家奧古斯丁·路易·柯西（Augustin-Louis Cauchy）提出相關(guān)理論構(gòu)想。20世紀初，古希臘“安提基特拉機械”中的齒輪技術(shù)為后續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
首次實用化：1980年代，挪威工程師Ole.monlang發(fā)明了Trallfa球齒輪，應(yīng)用于噴漆機器人柔性手腕，實現(xiàn)二維球面運動傳遞，引發(fā)工程界關(guān)注。該設(shè)計采用球冠離散凹坑齒與圓錐指狀齒嚙合，但存在傳動誤差和加工難度問題。
理論突破：臺灣學(xué)者Yang等人改進設(shè)計，采用圓弧齒和環(huán)形漸開線齒，增大齒面接觸面積，提升承載能力，但仍受限于離散齒結(jié)構(gòu)缺陷。
" X" j# M. e5 U4 r+ D% @技術(shù)革新與理論深化（21世紀初）
環(huán)形漸開線齒球齒輪：哈爾濱工業(yè)大學(xué)提出連續(xù)環(huán)形漸開線齒球齒輪機構(gòu)，通過“多自由度共軛曲面嚙合理論”解決傳統(tǒng)離散齒的傳動誤差問題，實現(xiàn)二維自由度傳動，適用于航空航天等高精度場景。
3 [; n2 {* p8 Y% D, o7 q0 i加工工藝突破：陳革等提出“齒盤刀具范成法”，將球齒輪加工轉(zhuǎn)化為齒盤嚙合運動，簡化復(fù)雜球面加工流程，推動工程應(yīng)用可能。
* h5 l* y, J5 h. e材料與強度研究：常山等通過有限元分析建立球面齒輪接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計算模型，為強度設(shè)計提供理論支撐，解決工程化應(yīng)用的強度校核難題。
$ b8 w! N9 j  u7 m& T現(xiàn)代發(fā)展與工業(yè)應(yīng)用（2020年代）
日本創(chuàng)新：2022年，日本工程師開發(fā)三自由度球形齒輪主動球接頭，采用金屬材質(zhì)提升耐用性，用于機器人關(guān)節(jié)，實現(xiàn)360度無限制旋轉(zhuǎn)，減少傳統(tǒng)多齒輪組合需求。
# u4 ~3 \0 h  v/ `6 H6 `# f中國突破：陜西華拓科技公司研發(fā)雙旋轉(zhuǎn)自由度球形齒輪，仿生人體關(guān)節(jié)設(shè)計，具備高精度控制、大扭矩輸出、輕量化優(yōu)勢，應(yīng)用于人形機器人四肢、頸部等部位，推動中國智能機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
8 x3 F9 H6 G4 G材料革新：金屬材質(zhì)球形齒輪替代樹脂，提升耐用性；碳纖維增強塑料（CFRP）齒輪研究推進輕量化，拓展在航空、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。
0 I# d' G) U, O* I+ j點評回復(fù)編輯問題專業(yè)，描述清楚伸手黨/灌水/看不懂評分

sgxap666

真復(fù)雜呀，看不明白了

wuxianzhou100

哪位大咖給科普一下，這個家伙是干什么用的？不會是中國木匠所標榜的魯班鎖吧。

LiNing_jrjub

這玩意在我看來就是扯蛋，全是噱頭，裝逼用還可以

yzy2005

UCHIHASASUKE 發(fā)表于 2025-9-19 16:57
什么樣的傳動需要用上這家伙？

機器人的關(guān)節(jié)