一、核心结构与工作原理
1、基础构成
三大核心部件:
波发生器:椭圆形凸轮与柔性轴承组合,迫使柔轮周期性形变。
柔轮:薄壁杯状弹性金属件,齿数少于刚轮,形变中与刚轮啮合传递动力。
刚轮:刚性内齿圈,固定于壳体,齿数多于柔轮。
传动机制:波发生器旋转→柔轮弹性变形→柔轮与刚轮齿间错位啮合→实现高减速比运动传递。
2、核心优势原理
多齿同时啮合:柔轮变形使30%齿同时接触,分散载荷,提升承载能力与精度。
零背隙设计:预紧力消除齿隙,满足机器人关节等高精度定位需求(回程间隙≤1弧分)。
二、性能特点与对比优势
| 特性 | 谐波减速机 | 传统行星减速机 |
|---|---|---|
| 减速比范围 | 单级30–320 | 单级通常3–10 |
| 精度控制 | ≤1弧分,无反向间隙 | 通常>5弧分,存在齿隙 |
| 体积/重量比 | 相同扭矩下体积缩小至1/3 | 较大且笨重 |
| 噪音水平 | ≤65dB(滑动摩擦小) | 通常>75dB |
| 传动平稳性 | 柔性变形吸收冲击,振动极低 | 刚性接触易产生振动 |
主要缺点:
寿命限制:由于国产的Y/LS系列机器柔轮周期性地变形,早期国产产品都经常因为金属的疲劳而提前出现寿命衰竭现象,其平均寿命仅达3000小时左右,而经过对Y/LS系列机器齿形的优化后,已能达到1万小时的平均寿命。
热敏感:高速运行时温升显著,需配合散热设计。
三、应用领域与典型案例
核心应用场景
工业机器人:以工业机器人应用为代表的下游市场已占了超60%,尤其在对关节的轻量化和高精度的需求上更为突出。
航空航天:卫星天线驱动、宇航服关节(耐真空环境)。
医疗设备:手术机器人、CT机旋转机构(低噪音+无油污)。
精密仪器:光刻机对焦系统、半导体封装设备。