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谐波减速器,设计师视角的行业分析

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1#
发表于 2015-9-11 20:09:59 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    最近几年工业机器人很火,很多大公司,小公司都在搞这个,都想到这个很有前景的市场里分一杯羹。说起机器人,不得不提到减速器。目前机器人减速器全球几乎被日本两家公司垄断。一个是帝人,一个是HD。他们两个前一个做RV减速器,后一个做谐波减速器,前者用在受力大的关节,后者用在受力小的关节。
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    RV减速器就我了解,中国没有成熟产品在市场上卖。谐波减速器中国倒是有几家,拿的出手的,能用在机器人上的,就我了解只有一家,其他的用在机器人上都不太靠谱。
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- F. i9 L) N. d: G  Q* y    RV减速器结构复杂零件多,与之相比谐波减速器结构简单,零件少,所以国内有几家能做这个。但它作为精密减速器,做出来容易,做的好,精度高,寿命长,还能承受较高负载满足机器人的使用要求还是很难的。  N2 n2 U' E# z0 I- a. f7 c

+ [3 N. U* j* o% ?( Y2 B0 b    作为一名谐波减速器设计师,跟大伙讲讲它的难点所在。- M& H* N% n3 A1 r
* c6 o  {/ ]9 N- j; `) Y8 I/ H5 W
    首先,不谈设计的好不好,符不符合理论,做成后效果如何,就说谐波减速器做出来,做的跟设计的一致,就有两道门槛要跨过去,加工和检测。
8 f. Z# U* X' }( I1 Q+ \" s: t4 _# ^. s; ^( W
    先说加工,这种减速器的齿都是小模数齿,模数大多位于0.15至0.5之间,国内顶级的做刀具的都做不了,因为模数太小。外国太小模数的刀具不对中国卖。光刀具一环就把一些人卡死了,导致设计的东西加工不出来。. ^1 p6 I$ j! _) E2 g
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    然后是检测,目前没有发现什么好的检测设备可以准确的检测齿形的加工情况,因为齿实在太细,精度要求太高,检测这一环,也有许多人过不去。3 a0 i. \9 I% e6 T, }

) R( C: W, Q6 t    说完加工和检测,就是设计了。设计的理论也是一大难关。
% ~" e9 z0 W1 B/ s5 k
, \! \% N' U9 o/ M: D/ p1 O    首先,关于这方面的资料实在是太少太少了。像《机械设计手册》,《齿轮手册》,这些大部头的工具书只是对它有提及。仅仅只有几本八九十年代的书,是专门讲这个的,请注意,是八九十年代。尽管是专门讲这个的,但也都讲得很浅,只有笼统的一个原理,深入的细节都没有讲。这几本书有国内的和前苏联的,国内的《谐波齿轮传动技术手册》质量高一些,讲的全面些,年代也最新。前苏联的是《谐波齿轮传动》------伊万诺夫写的,质量高些,与前一本比讲解的要深入些,很多国内书籍没有提到的问题它上面都有讲,研究这个的一定不要错过这本书。
. ~! x: ]! Y  y) b( v0 V- Z" j% ^' z+ G2 ?  p5 G" Z: C: j" h
     但是悲哀的是,这些书上的原理都是流于表面,给出的结论更是不靠谱的。按照上面的结论做出的成品,用起来噪音大,间隙大,精度更不用谈,跟国外的没得比,只能说书上的那一套方法太落后,也许能符合那个年代的要求,但不符合现代机器人的使用要求。
! N: A* m3 {& p. t4 h" q' @# N+ k; H; b: c  `- _0 d
    网上的论文倒是不少,但质量只能让人呵呵呵。原理都是基于上面说的那几本书,然后掺一些数学方法进去,再用有限元软件做个模拟分析,结论就出来了。首先基于的原理就已经不太靠谱,没有深入实际,更何况连样机都没加工出来,这些论文也只能在那里论论,没什么实际指导作用。
$ E0 u, U+ K! k: q
8 P$ n9 c+ |+ ^/ M    我们抛弃了那些书本和论文,做了许多探索,更改,做出的产品反而进步不少。噪音,精度,寿命方面有很大的提高。
. ]3 h; n* r0 C" ^6 T    如果想深入了解谐波减速器的深入实际的原理,推荐大家去看国外的专利资料。
. H0 F7 g" b, u0 w' w& P# S7 {& ]  |8 ]
    另外减速器的材料,热处理,这些技术国内跟国外比也有许多差距。& o* q% J- E+ \. `' @

" s  V5 ?+ k+ ]0 A3 [+ n    以上就是我个人所了解的谐波减速器的难点所在,以及个人阅读资料的一些经验。个人观点,仅供参考,如有错误,偏颇的地方,欢迎大家指正。
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" S" X' N/ U, {- A6 E
补充内容 (2015-9-12 11:51):
* l, l6 z2 o5 l* n9 A     补充一下,准确说《谐波传动技术手册》这本书的结论还是有点靠谱的,研究这个的可以去试试它的结论,看看做出来的实际效果。不过它还只是有点靠谱,只是有点,因为它基于的原理并没有深入的切合实际。

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参与人数 10威望 +209 收起 理由
盗版小朝 + 1
HIWIN晶辉机电 + 1 问题描述清楚,显得很专业!
番茄唐龙 + 1 最爱谐波、RV曾经特地跑到展会去看
子云绳业 + 1
zjnyxhlove + 1
zerowing + 1 实在
orc_roll + 1
动静之机 + 1 专业人士
threetigher + 1 思想深刻,见多识广!@老鹰 这次加200我没意.
老鹰 + 200

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2#
发表于 2015-9-11 20:19:45 | 只看该作者
就一本《谐波齿轮传动》------伊万诺夫吗??
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3#
发表于 2015-9-11 20:31:12 | 只看该作者
检测设备  是三坐标 不行吗' y5 f- o0 c. T7 p1 G
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4#
发表于 2015-9-11 20:34:40 | 只看该作者
加工设备  用高精度磨床  可以吧  德国的磨齿   行不行     只要有齿形  应该可以的      放心吧  只要有利润   就会有人来做的         
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5#
发表于 2015-9-11 21:32:18 | 只看该作者
机器人技术的关键,除了谐波减速器,还有一个编码器吧。都在日本掌握中,早在80年代就琢磨这个。
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6#
发表于 2015-9-11 21:54:48 | 只看该作者
本帖最后由 动静之机 于 2015-9-11 21:55 编辑
. v0 D: v3 L5 I% W! I9 T
1 S7 l* a: p  s2 P$ [/ {我们身处小模数行业, 好像小模数滚刀还没有进入禁运手册吧, 嘿嘿。
) h2 A$ P" ^0 A+ k
0 e2 f1 D# T( [0 F关键是齿形,您只要提供图纸,人家就可以卖刀。
: N5 Y  [9 H3 E( O
5 G. C+ A5 [7 Q8 G) H% p这张图的右边是个柔轮。
% P5 W7 K! @! D" I, `! x
! E' c) Y" a  M; a' G3 F% w1 P# [8 w* }2 t- h0 N3 ~0 |1 r: e7 j
这个柔轮的监测报告:
8 f& J: r& W3 `  c, a! |' H# s# P6 v( b& G7 o5 h, J! V! }

  `# N1 w/ {5 q3 v2 }$ j" p

点评

这种没有退刀槽的内齿是不是用剐齿?  发表于 2015-11-29 16:15
难者不会,会者不难。  发表于 2015-9-13 20:29
第一个零件,无退刀槽?加工困难吗?  发表于 2015-9-12 08:48

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参与人数 1威望 +1 收起 理由
盗版小朝 + 1 热心助人,专业精湛!

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7#
发表于 2015-9-11 22:29:17 | 只看该作者
特地查了下谐波减速器,下面贴张图片。
! t3 H5 d/ N/ C
5 a$ l& K7 ], C它主要由三个基本构件组成:0 c: v1 ?/ p) N+ F6 M8 d
(1)带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮),它相当于行星系中的中心轮;
. g. c$ x/ m. T3 u, R" d(2)带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮),它相当于行星齿轮;
7 c$ r; t" E& `) Y) f. Z(3)波发生器H,它相当于行星架。
# K1 Q( z1 d9 F9 k作为减速器使用,通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。
* a5 T4 e% c( R  o$ W# c1 N以上来源于百度百科。

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参与人数 1威望 +1 收起 理由
盗版小朝 + 1 热心助人,专业精湛!

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8#
发表于 2015-9-11 22:38:53 | 只看该作者
本帖最后由 筱羽 于 2015-9-11 23:03 编辑 . W+ ?* D2 t$ q
4 s* S8 U  z- Q3 B; ~. g
哈哈,楼主见多识广,有深度。侃侃而谈,信息量很大。
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9#
发表于 2015-9-12 06:56:22 | 只看该作者
动静之机 发表于 2015-9-11 21:54
8 I. R$ S8 f* ]2 n2 a- q' e0 N  l我们身处小模数行业, 好像小模数滚刀还没有进入禁运手册吧, 嘿嘿。
* ?/ x- I  m% L0 ~1 j" c; s9 g: B9 I* I" C3 }& I  ]
关键是齿形,您只要提供图纸,人家 ...
( \( \. [- U. ^$ H# l4 e5 o. n; v
这个是德国的  克林贝格  检测报告呀
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10#
发表于 2015-9-12 09:03:06 | 只看该作者
星期三的时候,我们公司还特意培训了,RV减速器、谐波减速机、行星减速机三者的区别,以及他们的结构和各自的优缺点?使用场合?国内外供应商厂家有那些,,
1 V$ P1 c% I# I) b8 N刚才楼主说到了谐波减速机的国内有一家做的还不错--  应该是 绿的 吧,

点评

俺也觉得是绿的 RV的好像振康的也可以用用了  发表于 2015-9-14 15:58
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