諧波減速器，設計師視角的行業分析

高山無言001

    最近幾年工業機器人很火，很多大公司，小公司都在搞這個，都想到這個很有前景的市場里分一杯羹。說起機器人，不得不提到減速器。目前機器人減速器全球幾乎被日本兩家公司壟斷。一個是帝人，一個是HD。他們兩個前一個做RV減速器，后一個做諧波減速器，前者用在受力大的關節，后者用在受力小的關節。
- U& L4 \, W9 p0 I( U6 w+ l$ J; `
    RV減速器就我了解，中國沒有成熟產品在市場上賣。諧波減速器中國倒是有幾家，拿的出手的，能用在機器人上的，就我了解只有一家，其他的用在機器人上都不太靠譜。

; z$ N' X& x4 w6 i    RV減速器結構復雜零件多，與之相比諧波減速器結構簡單，零件少，所以國內有幾家能做這個。但它作為精密減速器，做出來容易，做的好，精度高，壽命長，還能承受較高負載滿足機器人的使用要求還是很難的。

    作為一名諧波減速器設計師，跟大伙講講它的難點所在。
3 B6 L  I# y5 t4 G/ z4 f
1 a; t* W' {  X7 j% `    首先，不談設計的好不好，符不符合理論，做成后效果如何，就說諧波減速器做出來，做的跟設計的一致，就有兩道門檻要跨過去，加工和檢測。
9 Q# ?  k0 e* O4 u  R6 }
, f7 c6 F" d# ^/ q0 E* i9 U' U    先說加工，這種減速器的齒都是小模數齒，模數大多位于0.15至0.5之間，國內頂級的做刀具的都做不了，因為模數太小。外國太小模數的刀具不對中國賣。光刀具一環就把一些人卡死了，導致設計的東西加工不出來。

    然后是檢測，目前沒有發現什么好的檢測設備可以準確的檢測齒形的加工情況，因為齒實在太細，精度要求太高，檢測這一環，也有許多人過不去。
: z1 c  [* i, {/ M5 E) @
    說完加工和檢測，就是設計了。設計的理論也是一大難關。
( r+ ^1 g$ C: F! i5 V" c( _
    首先，關于這方面的資料實在是太少太少了。像《機械設計手冊》，《齒輪手冊》，這些大部頭的工具書只是對它有提及。僅僅只有幾本八九十年代的書，是專門講這個的，請注意，是八九十年代。盡管是專門講這個的，但也都講得很淺，只有籠統的一個原理，深入的細節都沒有講。這幾本書有國內的和前蘇聯的，國內的《諧波齒輪傳動技術手冊》質量高一些，講的全面些，年代也最新。前蘇聯的是《諧波齒輪傳動》------伊萬諾夫寫的，質量高些，與前一本比講解的要深入些，很多國內書籍沒有提到的問題它上面都有講，研究這個的一定不要錯過這本書。
/ s4 T" ]  `5 t6 C" E; ~* }
$ Q" @0 q5 U8 R# _0 d6 C! C. m     但是悲哀的是，這些書上的原理都是流于表面，給出的結論更是不靠譜的。按照上面的結論做出的成品，用起來噪音大，間隙大，精度更不用談，跟國外的沒得比，只能說書上的那一套方法太落后，也許能符合那個年代的要求，但不符合現代機器人的使用要求。

    網上的論文倒是不少，但質量只能讓人呵呵呵。原理都是基于上面說的那幾本書，然后摻一些數學方法進去，再用有限元軟件做個模擬分析，結論就出來了。首先基于的原理就已經不太靠譜，沒有深入實際，更何況連樣機都沒加工出來，這些論文也只能在那里論論，沒什么實際指導作用。
8 O! [& [2 S( ?& a
2 H8 E* s" T' J- b    我們拋棄了那些書本和論文，做了許多探索，更改，做出的產品反而進步不少。噪音，精度，壽命方面有很大的提高。
5 y1 h6 c$ S5 `; a$ G    如果想深入了解諧波減速器的深入實際的原理，推薦大家去看國外的專利資料。
$ @5 C' n, _% w: P6 \
    另外減速器的材料，熱處理，這些技術國內跟國外比也有許多差距。

; Q6 H/ {  I& E/ }2 H2 @    以上就是我個人所了解的諧波減速器的難點所在，以及個人閱讀資料的一些經驗。個人觀點，僅供參考，如有錯誤，偏頗的地方，歡迎大家指正。
   

0 B9 G: H* P3 n+ ]+ T# i: G
補充內容 (2015-9-12 11:51):
! N5 J5 Z) c) q/ _4 ]0 x     補充一下，準確說《諧波傳動技術手冊》這本書的結論還是有點靠譜的，研究這個的可以去試試它的結論，看看做出來的實際效果。不過它還只是有點靠譜，只是有點，因為它基于的原理并沒有深入的切合實際。

ygang86

就一本《諧波齒輪傳動》------伊萬諾夫嗎？？

shouce

檢測設備  是三坐標 不行嗎
; g% B" o. Q# ~! y4 W+ o

shouce

加工設備  用高精度磨床  可以吧  德國的磨齒   行不行     只要有齒形  應該可以的      放心吧  只要有利潤   就會有人來做的         

threetigher

機器人技術的關鍵，除了諧波減速器，還有一個編碼器吧。都在日本掌握中，早在80年代就琢磨這個。

動靜之機

0 D) e6 C# K+ t' F; c) w我們身處小模數行業， 好像小模數滾刀還沒有進入禁運手冊吧， 嘿嘿。
9 n/ a* j7 ~8 T9 m3 d0 [' }0 U" k+ R
關鍵是齒形，您只要提供圖紙，人家就可以賣刀。

這張圖的右邊是個柔輪。
; b+ x/ b! ]0 i
% y9 L: p" q' x
2 c: S3 h$ [' B$ i. y  S這個柔輪的監測報告：
6 S( _& U7 B# ~
& e1 n  E2 j7 Z; I5 {* u1 a- Z

orc_roll

特地查了下諧波減速器，下面貼張圖片。
) x, {: P4 ?/ d& w  M7 b
$ v$ \+ O% J! [- b5 S# P: i3 V它主要由三個基本構件組成：
（1）帶有內齒圈的剛性齒輪（剛輪），它相當于行星系中的中心輪；
+ ]) v+ `! ]0 v1 ~- `) b6 J8 j（2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），它相當于行星齒輪；
- g" E% n2 m5 M1 I( q1 q& v4 g! F（3）波發生器H，它相當于行星架。
1 G% ^* S- S6 G% \. b( W6 L- c+ N作為減速器使用，通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。
以上來源于百度百科。

筱羽

哈哈，樓主見多識廣，有深度。侃侃而談，信息量很大。

shouce

動靜之機 發表于 2015-9-11 21:54
我們身處小模數行業， 好像小模數滾刀還沒有進入禁運手冊吧， 嘿嘿。

關鍵是齒形，您只要提供圖紙，人家 ...

這個是德國的  克林貝格  檢測報告呀

壞壞小子

星期三的時候，我們公司還特意培訓了，RV減速器、諧波減速機、行星減速機三者的區別，以及他們的結構和各自的優缺點？使用場合？國內外供應商廠家有那些，，
剛才樓主說到了諧波減速機的國內有一家做的還不錯--  應該是 綠的 吧，