人形机器人行业报告：对比Atlas看人形机器人商业化可能性，精密减速器赛道（25页）

行业报告下载 2022年11月30日 06:47 管理员

谐波减速器作为技术密集型行业，技术壁垒高。从谐波减速器相关技术的专利申请看，可以分为总体结构、柔轮、刚轮、柔性轴承、齿形等 10 个分支，其中近年来国内外厂商在减速器结构、波发生器、柔轮和加工工艺这几个方面加大研发力度。我们认为，材料、齿形和轴承工艺是决定谐波减速器性能的核心环节，随着国内厂商近年来不断加大自主研发力度，产品性能显著提升，国产化替代正在加速进行中。作为谐波减速器传动减速的核心部件，柔轮和刚轮的材料要求特殊。其中柔轮由于其特殊的运动模式，对材料提出更加严苛的要求，国内厂商从材料选用、提纯工艺等入手，不断提升谐波减速器性能，缩小与国外头部厂商的差距。刚轮材料实现国产替代，国内 ADI 材料性能超越球墨铸铁。刚轮是谐波输出圆周运动的载体，在与柔轮啮合的过程中具备减磨抗磨特性。刚轮材料的选用上，以日本哈默纳科为代表的国外厂商普遍采用球墨铸铁，球墨铸铁具备切削性能好、自润滑、导热好、比重小等优势，长期以来都是保证减速器寿命的最佳选择。国外对原材料技术严密控制，我国自主研发突破壁垒。

国内通过产学研联合研发，对超细密 ADI（等温淬火球墨铸铁）材料进行改良，取得谐波减速机专用的自润滑 ADI 材料。 ADI 材料在高硬度切削性能、石墨球直径及分布密度、服役温度区间等方面均优于传统球墨铸铁，为国内谐波减速器原材料选择开拓了一条新的道路。柔轮工作模式特殊，材料需求特殊，对杂质成分要求严苛。谐波减速器工作过程中，柔轮不断变形，并且要同时承受弯曲和扭转两种应力，长时间运转容易导致柔轮疲劳断裂，从而造成谐波减速器失效，影响使用寿命。谐波减速器柔轮疲劳断裂主要经过生核、扩展与断裂三个阶段。裂纹一般都在表面形成，然后向内部扩展，选择的材料最好使其既不易生核又要使裂纹扩展速率最低，使裂纹扩展到更大范围时才进行最后断裂。在实际应用过程中，柔轮筒体的疲劳断裂和齿面磨损较为普遍，因此柔轮材料需要满足扭转刚度高、耐磨性好等特点。柔轮材料以 40Cr 合金钢为主，国外提纯技术高杂质少，国内通过技术革新缩小差距。目前，国内外的谐波减速器柔轮材料基本为 40Cr 合金钢，其中 40CrMoNiA 与 40CrA 最常用，但由于原材料中含有的杂质会导致微小裂纹进而影响使用寿命，因此对原始胚料的纯度要求极高。目前国外提纯技术较高，因而材料相比国内的杂质少，我国经过多年研发，通过对原材料进行高精密的电渣重熔提纯，反复旋压等技术手段，提高了柔轮材料各项性能指标的稳定性，保证了柔轮疲劳强度的苛刻要求。

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