減速器是一種常見的機(jī)械傳動(dòng)裝置，之所以稱之為減速是值其大部分情況是用于降低輸出端的旋轉(zhuǎn)速度同時(shí)增大輸出端的力矩，如果進(jìn)行的是反向操作則稱之為增速器，減速器是機(jī)器人中的關(guān)鍵部件，伺服電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速高、力矩小不滿足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)需求，減速器則可以保障機(jī)器人正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

根據(jù)架構(gòu)和傳動(dòng)原理的不同，減速器可以分為通用減速器、專用減速器以及精密減速器，其中通用減速器以中小規(guī)格為主，模塊化、系列化、應(yīng)用較為廣泛；專用減速器一般以大型、特大型為主，需要根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行專業(yè)化定制；精密減速器質(zhì)量輕、易控制功率較大，主要應(yīng)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等行業(yè)。

此外，減速器按照傳動(dòng)級數(shù)不同可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐、圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。

減速器下游應(yīng)用豐富，市場空間廣闊。減速器下游應(yīng)用豐富，可用于起重運(yùn)輸、水泥建材、機(jī)器人、重型礦山、冶金業(yè)等，截至2023年，我國減速器下游應(yīng)用中，起重運(yùn)輸、水泥建材、機(jī)器人分別為應(yīng)用市場前三名，市場分別占比25%、15%、11%。

圖表：減速器下游應(yīng)用

數(shù)據(jù)來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理

2022年中國減速器行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到1321億元，同比增長5.01%，2023年中國減速器市場規(guī)模增長至1387億元。從產(chǎn)量看，2021年中國減速機(jī)產(chǎn)量達(dá)1203萬臺(tái)，同比增長31.19%，2022年約為1380萬臺(tái)，2023年進(jìn)一步增長至1570萬臺(tái)。

相較于傳統(tǒng)減速器，精密減速器回程間隙小、精度更高，使用壽命更長，在機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域應(yīng)用較多。精密減速器可分為諧波減速器、RV減速器、精密行星減速器等。

RV減速器由第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)和第二級擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)組成，其特點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、振動(dòng)小、能耗低，目前廣泛應(yīng)用于機(jī)器人之中。諧波減速器是利用柔性構(gòu)件的彈性變形波進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)變換的結(jié)構(gòu)，包含諧波發(fā)生器、柔性輪和鋼輪，其傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高。行星減速器運(yùn)動(dòng)方式類似于地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，體積小、負(fù)載大、運(yùn)行平穩(wěn)。

RV減速器，全稱為“RotaryVectorReducer”，是一種精密的行星齒輪減速器，它采用擺線針輪嚙合機(jī)構(gòu)作為核心傳動(dòng)部件。RV減速器具備高精度、高剛性、負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此，RV減速器通常被運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，如焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等對運(yùn)動(dòng)控制要求極高的領(lǐng)域。

1960年，RV減速器的概念和原理逐步形成，進(jìn)入1980年代，計(jì)算機(jī)的引入使得RV減速器設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度以及效率進(jìn)一步提升，RV減速器由此開始模塊化標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，至今，RV減速機(jī)已經(jīng)成為機(jī)器人手臂、精密機(jī)床、半導(dǎo)體制造設(shè)備等高端裝備的關(guān)鍵組件。

諧波減速器主要由柔輪、波發(fā)生器、鋼輪三個(gè)部件組成，其中，諧波發(fā)生器為主動(dòng)軸。柔輪和鋼輪通過嚙合組成傳動(dòng)軸。諧波減速器相較于一般減速器具備傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量小的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人小臂、腕部、手部等位置。

精密行星減速器由行星輪、太陽輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成，行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是傳動(dòng)效率最高的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。精密行星減速器工作時(shí)，由伺服電機(jī)等原電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽輪旋轉(zhuǎn)，再通過與行星輪的嚙合使行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過行星輪嚙合減速器殼體內(nèi)部的環(huán)形內(nèi)齒，最終行星輪通過公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)行星架旋轉(zhuǎn)，行星架與輸出軸項(xiàng)鏈，輸出扭矩。

行星減速器有三大特性：

高扭力耐沖擊：行星減速器齒輪可以實(shí)現(xiàn)接觸面360度負(fù)荷，相較于傳統(tǒng)的點(diǎn)接觸擠壓驅(qū)動(dòng)，行星減速器可以避免單點(diǎn)負(fù)荷較高進(jìn)而容易斷裂的問題，行星齒輪結(jié)構(gòu)具備高扭力耐沖擊的特性。

體積小重量輕：傳統(tǒng)齒輪減速機(jī)大小齒輪之間需要一定距離咬合，整體占據(jù)空間體積較大，行星減速器可以實(shí)現(xiàn)段數(shù)重復(fù)連接，有效改善了空間和體積問題。

高效率低背隙：行星齒輪可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)均勻密合，外齒輪環(huán)與行星齒輪緊密結(jié)合，提升了減速機(jī)效率。

綜合來看，針對減速器主要指標(biāo)：

傳動(dòng)效率方面：精密行星減速器最優(yōu)，RV減速器次之，諧波減速器位居第三位；

傳動(dòng)精度方面：精密行星減速器依舊最優(yōu)，RV減速器與諧波減速器不相上下；

傳動(dòng)比方面：RV減速器與諧波減速器略優(yōu)于精密行星減速器。

精密減速器可用于機(jī)床行業(yè)，精密行星減速器廣泛應(yīng)用于金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)床、木工機(jī)械等細(xì)分機(jī)床領(lǐng)域。由于機(jī)床本身的加工，負(fù)載慣性系統(tǒng)的條件變化很大，有必要安裝精密減速器以增加扭矩，改善負(fù)載端的慣性匹配，從而使慣性操作平穩(wěn)。根據(jù)VDW統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2021年全球金屬加工機(jī)床產(chǎn)值達(dá)到了709億歐元，同比增長20%，其中，全球金屬切削機(jī)床產(chǎn)值為501億歐元，金屬成形機(jī)床產(chǎn)值為207億歐元，金屬切削機(jī)床與金屬成形機(jī)床比例約為70%與30%。2021年我國金屬切削機(jī)床產(chǎn)值為218.14億歐元，同比增長28.7%，占全球市場規(guī)模的30.7%。