多自由度工业机械手用行星减速器的研发

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1、多自由度工业机械手用行星减速器的研发立项报告一、立项依据（一）国内外现状、水平和发展趋势2014年全球工业机器人销量增长27%,受汽车及电子行业、特别是中国和韩国该行业需求的带动。2014年工业机器人销量为22.5万台左右，其中在亚洲的销量几乎占到三分之二。机器人减速机70%以上市场份额由日本纳博特斯克（Nabtesco）和哈默纳科（Harmonicdrive）垄断。精密减速机、交流伺服电机及控制器是机器人最核心的零部件。目前全球机器人行业，75%的精密减速机被日本的Nabtesco和Harmonic Drive

2、两家垄断（俗称RV减速机和谐波减速机），其中Nabtesco在工业机器人关节领域拥有60%的市场占有率。而交流伺服电机及控制器基本被日本、德国、美国垄断，代表企业有日本的安川、松下，德国的西门子，美国的PMAC.2014年中国市场共销售工业机器人约5.6万台，较上年增长55%,约占全球销量四分之一，连续两年成为全球第一大工业机器人市场。其中，国内企业销售16945台，比上年实际增长76.6%;外资企业在华销售约4万台，较上年增长47%.应用方面，外资产品主要集中在 汽车、电子制造等领域；国产机器人则加快拓展应用市

3、场，已广泛地服务于国民经济67个行业中。一般情况下，一台通用机器人需要的减速器个数为4-6套。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。在减速器高速发展的同时，美国、加拿大、日本、德国、墨西哥、巴西、澳大利亚和新西兰等国家相继制定了减速器的能效标准与能效标识制度，明确了减速器节能与效率提高的时间表、执行方式与实施范围。比如，美国在EPACT标准之上制定的NEMAPremium超高能效标准、欧盟的EU—CEMEP标准、澳大利亚AS/NS1359.

4、5—2000和我国GB18613—2009标准。从全球电机市场的竞争格局来看，占主导地位的仍是HarmonicDriveSystemsInc.(简称HDSI)、纳博特斯克、住友SUMITOMO等几家大的跨国集团，他们掌握着世界最先进的减速器设计制造技术，尤其在大中型减速器的技术上占有优势。从发展的趋势来看，国内的减速器行业近些年虽然通过合作、引进等方式提升了设计及制造水平，但受限于国内基础工业的发展水平，受限于基础研究及有限元数值分析手段的缺乏，国内厂商与国际一流厂商还有一定差距。世界减速器行业的市场化程度很高，

5、竞争越来越激烈，小企业的生存空间越来越受挤压。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平

6、和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体 积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿 轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。2013-2015 国内工业机器人用减速器受益于工业化、城镇化进程的不断深入及国家对机械制造业的重视，减速机行业作

7、为我国基础装备行业之一。与此同时，我国经济发展进入深度调整期，减速机行业也随之进入转型升级。我国减速器行业无论从国际、国内市场前景，还是从产业配套环境来讲，都有广阔的发展空间。展望未来，减速器行业必将随着材料、信息、汽车以及精密机械设备这些应用主战场的兴旺而注入更强大的发展动力。（一）项目研究开发目的和意义历经了40余年的市场兴衰发展后，中国减速机产品从最初单一的摆线减速机减速机发展到现在的齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、机械收用行星减速器等，并被广泛应用于电力机械、冶金机械、环保机械、化工机械、食品机械、矿山机械、

8、建筑机械、水利机械等国民经济的各个领域，备受市场青睐。但现有的机械手减速器基本都为齿轮与齿轮配合，利用齿轮的大小配合实现对输入的减速输出，这种机械手减速器由于采用齿轮与齿轮的配合，使得两个齿轮需要同一平面内，造成机械手减速器的体积相对较大，尤其是在减速比较大、且输出轴的尺寸需要保证时，则输入轴的齿轮则相当的大，造成了整个机械手减速器的体积大，另外这类机械手减速器自锁能力差