機(jī)械傳動行業(yè)市場分析

機(jī)械傳動行業(yè)市場分析機(jī)械傳動：高精確度的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器機(jī)械傳動為轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器機(jī)械傳動即用各種形式機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動和動力，主要用于轉(zhuǎn)變原動機(jī)輸出的動力及運(yùn)動形式，以滿足工作機(jī)需求，多種基本傳動機(jī)構(gòu)組合即構(gòu)成機(jī)械傳動系統(tǒng)。按零件功能進(jìn)行拆分，一般的機(jī)械傳動系統(tǒng)主要由傳動類零件、導(dǎo)向支承類零件、連接類零件與箱體四大部分組成：1）傳動類零件用于傳遞運(yùn)動和動力，如齒輪、帶、帶輪等；2）導(dǎo)向支承類零件用于導(dǎo)向、支承傳動零件，如軸、軸承等；3）連接類零件用于將兩個(gè)及兩個(gè)以上零件連接成一個(gè)整體，如鍵、聯(lián)軸器等；4）箱體用來支承和固定傳動零件，為傳動零件提供密封的工作空間。機(jī)械傳動特性包括運(yùn)動與動力特性。機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動特性主要包括轉(zhuǎn)速、傳動比、變速范圍等，其中，傳動比為主動件轉(zhuǎn)速與從動件轉(zhuǎn)速之比，傳動比＞1為減速傳動，傳動比＜1為增速傳動，傳動系統(tǒng)總傳動比為各級傳動比的乘積。動力特性主要包括功率、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率、變矩系數(shù)等，機(jī)械傳動系統(tǒng)總效率即為傳動機(jī)構(gòu)、軸承、聯(lián)軸器等組成部分效率的連乘積。機(jī)械傳動相對優(yōu)勢在于傳動比準(zhǔn)確傳動比精確為機(jī)械傳動核心優(yōu)勢，主要用于中低速有級變速傳動。作為三大傳動方式之一，相較于液壓傳動、電氣傳動，機(jī)械傳動主要優(yōu)點(diǎn)在于：1）傳動比準(zhǔn)確，適用于定比傳動；2）實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動的結(jié)構(gòu)簡單，并能傳遞較大的扭矩；3）故障容易發(fā)現(xiàn)，便于維修；4）傳動效率高。但機(jī)械傳動一般情況下不夠平穩(wěn)，制造精度不高時(shí)，振動和噪聲較大，實(shí)現(xiàn)無級變速的機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，故機(jī)械傳動主要用于速度不太高的有級變速傳動中。根據(jù)原理差異，機(jī)械傳動可分為摩擦、嚙合、推壓傳動三類。其中，摩擦傳動主要包括帶傳動、繩傳動等；嚙合傳動主要包括齒輪傳動、螺桿傳動、螺旋傳動、鏈傳動、同步帶傳動等，推壓傳動主要包括凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。此外，機(jī)械傳動也可按照傳動比是否改變劃分為固定傳動比（摩擦輪機(jī)構(gòu)、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、螺旋傳動）、可調(diào)傳動比（有級變速傳動、無級變速傳動）、變傳動比（連桿機(jī)構(gòu)、非圓齒輪傳動、不完全齒輪傳動、凸輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)）；按照能量流動路線劃分為單流傳動與多流傳動等。不同應(yīng)用場景傳動機(jī)構(gòu)需求不同，一般組合應(yīng)用。機(jī)械傳動的選擇一般考慮7大因素1：執(zhí)行系統(tǒng)的工況及工作要求與原動機(jī)機(jī)械特性的匹配程度：若原動機(jī)性能完全適合執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求，可采用無滑動的機(jī)械傳動使兩者同步，若執(zhí)行系統(tǒng)要求輸入速度能調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇能調(diào)速的傳動系統(tǒng)；工作要求傳遞的功率：如蝸桿傳動工作時(shí)發(fā)熱情況較為嚴(yán)重，傳遞功率不宜過大；摩擦輪傳動須有足夠的壓緊力，不宜用于大功率傳動；帶傳動和鏈傳動若需增大傳遞功率，則需增大鏈的排數(shù)和帶的根數(shù)，會引起載荷分布不均；齒輪傳動在傳遞大功率方面優(yōu)于其他傳動，應(yīng)用最廣。工作要求傳遞的運(yùn)轉(zhuǎn)速度：若要求較高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，一般采用高精度直齒圓柱齒輪傳動、同步帶傳動、齒形鏈傳動；普通V帶傳動速度太大、離心力過大，會縮短帶的工作壽命，因此帶傳動的最大允許速度應(yīng)低于40m/s；鏈傳動存在運(yùn)動不勻性，不適用于高速傳動場合。機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的效率：滿足傳動比、功率等指標(biāo)的前提下，一般選用單級傳動，縮短傳動鏈，提高傳動效率。結(jié)構(gòu)布置與外廓尺寸：傳動尺寸緊湊，一般選用齒輪傳動、蝸桿傳動、行星齒輪傳動；傳動距離較遠(yuǎn)，一般采用帶傳動、鏈傳動。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境與安全性：如工作環(huán)境惡劣，一般選用鏈傳動。考慮經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合各應(yīng)用場景機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的選擇，凸輪、連桿、齒輪機(jī)構(gòu)較為常用，其中齒輪機(jī)構(gòu)傳動精確、強(qiáng)度大、負(fù)載高、結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦力小、效率高，在生產(chǎn)活動中最為常用。此外，螺旋機(jī)構(gòu)中滾珠絲杠傳動摩擦損失小、傳動效率高、精度高、可保障高速進(jìn)給與微進(jìn)給，在工具機(jī)械與精密機(jī)械中最為常用。但當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，為實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式、運(yùn)動參數(shù)及運(yùn)動協(xié)調(diào)關(guān)系，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)一般組合應(yīng)用。主要機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)原理機(jī)械傳動可實(shí)現(xiàn)“回轉(zhuǎn)→回轉(zhuǎn)”、“回轉(zhuǎn)→移動”等運(yùn)動形式的變換，本章從機(jī)械傳動可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動形式變換角度出發(fā)，對主要機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)分類及原理進(jìn)行分析?；剞D(zhuǎn)→回轉(zhuǎn)：齒輪傳動應(yīng)用最為廣泛，輪系為主要應(yīng)用形式齒輪機(jī)構(gòu)通過一對齒輪的齒面依次嚙合來傳遞空間兩任意軸之間的運(yùn)動和動力。根據(jù)兩軸線間的相對位置和輪齒齒向，齒輪傳動可分為平行軸齒輪傳動、相交軸齒輪傳動和交錯(cuò)軸齒輪傳動三大類。齒輪傳動一般應(yīng)用于回轉(zhuǎn)→回轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中，但部分結(jié)構(gòu)，如齒輪齒條傳動（屬于漸開線齒輪傳動），主要用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)→移動變換。齒輪傳動種類多樣，漸開線圓柱齒輪應(yīng)用最廣，可用于船舶、礦山、輕工、建材等領(lǐng)域。輪系為齒輪機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用形式。齒輪傳動適用的圓周速度與功率范圍廣，效率高，傳動比穩(wěn)定，壽命較長，工作可靠性較高，可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯(cuò)軸之間的傳動，但不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸間傳動。為彌補(bǔ)齒輪傳動缺陷，生產(chǎn)中多采用一系列互相嚙合的齒輪將輸入軸、輸出軸相連接，即輪系。輪系可一定程度彌補(bǔ)一對齒輪的劣勢，實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離傳動、從動軸多種變速與換向、較大傳動比，以及合成或分解運(yùn)動等，應(yīng)用廣泛的特殊輪系如擺線針輪行星輪系、諧波齒輪系等，變速箱、差速器、齒輪減速器等均采用輪系。根據(jù)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪軸線的幾何位置是否固定，可將輪系分為定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系三大類。回轉(zhuǎn)→移動：帶傳動、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)較為常用帶傳動：主要用于高速級、圓周力較小場合帶傳動即兩個(gè)或多個(gè)帶輪之間用帶作為中間撓性零件的傳動，通過帶與帶輪之間的摩擦或嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。根據(jù)帶傳動傳遞力的方式不同，帶傳動可分為摩擦型帶傳動與嚙合型帶傳動兩類。摩擦型帶傳動由主動輪、從動輪、撓性傳動帶組成，傳動帶緊套在兩個(gè)帶輪上，主動輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠摩擦力使傳動帶運(yùn)動而驅(qū)動從動輪轉(zhuǎn)動，主要包括平帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動、圓帶傳動四類，其中，V帶傳動在同樣張緊力下，較平帶傳動可產(chǎn)生更大的摩擦力、更高的承載力、更大的傳動功率，且標(biāo)準(zhǔn)化程度高、傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用最為廣泛。嚙合型帶傳動由主動同步帶輪、從動同步帶輪、環(huán)形同步帶組成，主要靠傳動帶與帶輪上的齒相互嚙合來傳遞運(yùn)動和動力，同步帶傳動為最典型的嚙合型帶傳動。相較于摩擦型帶傳動，嚙合型帶傳動傳遞功率大、傳動比準(zhǔn)確，多用于錄音機(jī)、數(shù)控機(jī)床等要求傳動平穩(wěn)、傳動精度較高的場合。帶傳動多用于高速級、圓周力較小場合。帶傳動具備傳動平穩(wěn)、噪聲小，過載保護(hù)，傳動中心距較大，制造簡單等優(yōu)點(diǎn)，但帶傳動缺點(diǎn)亦較為明顯：①帶傳動工作時(shí)會產(chǎn)生彈性滑動，不能保持準(zhǔn)確傳動比，傳動進(jìn)度較低；②帶傳動輪廓尺寸大、傳動效率低；③帶的壽命較短，對環(huán)境要求較高。故帶傳動主要用在傳遞功率不大、速度適中、傳動比要求不嚴(yán)格且中心距較大場合，在多級傳動系統(tǒng)中，帶傳動多置于高速級，起過載保護(hù)作用，同時(shí)減小其結(jié)構(gòu)尺寸與重量。鏈傳動與帶傳動同屬撓性傳動，但鏈傳動應(yīng)用范圍相對少。鏈傳動與帶傳動結(jié)構(gòu)相似，由主、從動鏈輪以及繞在兩輪上的撓性鏈條組成。相較帶傳動，鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，需要的張緊力小，作用在軸和軸承上的壓力較小，傳遞功率大，傳動效率高，能在潮濕、多塵、高溫、有油污等惡劣條件下工作；但鏈傳動瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動比不恒定，故傳動平穩(wěn)性差，工作時(shí)沖擊、振動和噪聲較大，且載荷變化大，急速反向轉(zhuǎn)動時(shí)性能差。基于鏈傳動特性，其應(yīng)用場景較帶傳動范圍小，主要用于中心距較大、要求平均傳動比準(zhǔn)確的傳動，環(huán)境惡劣的開式傳動，以及低速、重載傳動和潤滑良好的高速傳動中，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、機(jī)床及摩托車等。凸輪機(jī)構(gòu)：主要用于小傳力往復(fù)移動場合凸輪機(jī)構(gòu)主要適用往復(fù)移動場合。凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪、從動件及機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成，其中，凸輪為具有曲線輪廓或溝槽的構(gòu)件，在其運(yùn)動時(shí)，通過輪廓或溝槽驅(qū)動從動件運(yùn)動。凸輪結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設(shè)計(jì)方便，但凸輪輪廓與從動件之間為點(diǎn)接觸或線接觸，易于磨損，故多用于傳力不大而需要實(shí)現(xiàn)特殊運(yùn)動規(guī)律的場合，如自動機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、印刷機(jī)和紡織機(jī)中的有關(guān)機(jī)構(gòu)等。凸輪有多種分類方式，按凸輪形狀可分為盤形凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪，其中，盤形凸輪、圓柱凸輪主要用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)→移動運(yùn)動切換。螺旋機(jī)構(gòu)：廣泛應(yīng)用于精密儀器儀表滾動螺旋機(jī)構(gòu)在精密機(jī)械中最為常用。螺旋機(jī)構(gòu)又稱絲杠螺母機(jī)構(gòu)，其利用螺桿與螺母組成的螺旋副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動（也可反之將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動），同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩和動力，并可調(diào)整零件的相對位置。螺旋機(jī)構(gòu)傳動結(jié)構(gòu)簡單，工作連續(xù)平穩(wěn)，承載能力大，傳動精度高，但存在摩擦損失大、傳動效率低等缺點(diǎn)，滾動螺旋傳動應(yīng)用大幅改善螺旋傳動缺點(diǎn)，在精度要求較高的機(jī)械設(shè)備、儀器儀表中廣泛應(yīng)用。其他：齒輪齒條——可實(shí)現(xiàn)“回轉(zhuǎn)→移動”的齒輪傳動機(jī)構(gòu)齒輪齒條為齒輪傳動中用于實(shí)現(xiàn)“回轉(zhuǎn)→移動”的機(jī)構(gòu)。如前所述，齒輪傳動一般應(yīng)用于“回轉(zhuǎn)→回轉(zhuǎn)”的運(yùn)動形式變換，但部分機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)“回轉(zhuǎn)→移動”，典例即為齒輪齒條。齒輪齒條由圓形的齒輪和直線形的齒條相互嚙合，將加載在齒輪上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為齒輪與齒條間相互的直線運(yùn)動。齒輪齒條傳動的承載力大，傳動精度較高，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度可以很高。但若其加工安裝精度差，傳動噪聲與磨損或較大。齒輪齒條典型用途包括大版面鋼板、玻璃數(shù)控切割機(jī)等。“回轉(zhuǎn)→移動”傳動結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺，適用場合差異性較大?？蓪?shí)現(xiàn)“回轉(zhuǎn)→移動”的各類機(jī)構(gòu)中，同步帶傳動、滾動螺旋傳動、齒輪齒條傳動較為常見，其中，同步帶傳動承載力較大，加寬傳動帶可以提高負(fù)載承載力，傳動精度較高，但較長的傳動帶會產(chǎn)生彈性變形和振動，故工作行程有限；滾動螺旋傳動不能自鎖，傳動效率高，精度高，噪聲低，適合高速往返傳動，但是水平傳動跨距若較大時(shí)要考慮極限轉(zhuǎn)速和自重下垂變形，對于工作行程較大的大型數(shù)控機(jī)床，一般采用齒輪齒條結(jié)構(gòu)進(jìn)行替代；齒輪齒條傳動定位精度、傳動效率低，但承載能力強(qiáng)、行程不受限制，多用于長距離、大載荷傳輸。多運(yùn)動形式變換：連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動形式變換較為多樣，可實(shí)現(xiàn)由“回轉(zhuǎn)、擺動、往復(fù)移動→回轉(zhuǎn)、擺動、往復(fù)移動”。連桿機(jī)構(gòu)由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動副/移動副/螺旋副/圓柱副/球面副即球銷副）鏈接構(gòu)成，按構(gòu)件的相對運(yùn)動關(guān)系，連桿機(jī)構(gòu)可分為平面連桿機(jī)構(gòu)（組成構(gòu)件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動）與空間連桿機(jī)構(gòu)（組成構(gòu)件不在同一平面內(nèi)或不在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動）。連桿結(jié)構(gòu)多用所含構(gòu)件數(shù)命名，如含四個(gè)構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)稱為四桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛，優(yōu)缺點(diǎn)均較為顯著：優(yōu)點(diǎn)：1）運(yùn)動副一般均為低副。低副中兩運(yùn)動副元素為面接觸，壓強(qiáng)較小，故可承受較大的載荷；有利于潤滑，磨損較小；運(yùn)動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造，易獲得較高的制造精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，而凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力封閉來保持接觸。2）可實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動變換和運(yùn)動規(guī)律。在連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)原動件的運(yùn)動規(guī)律不變時(shí)，改變各構(gòu)件的相對長度可使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律。3）具有豐富的連桿曲線。在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線（即連桿曲線），其形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，可滿足不同軌跡的設(shè)計(jì)要求。缺點(diǎn)：1）傳遞運(yùn)動的累積誤差比較大，機(jī)械效率低。由于連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳遞路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)，降低了機(jī)械效率。2）不適用于高速運(yùn)動的場合。在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動，所產(chǎn)生的慣性力難以用一般平衡方法加以消除，因而會增加機(jī)構(gòu)的動載荷，容易使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中產(chǎn)生振動和沖擊，嚴(yán)重時(shí)還會影響機(jī)械產(chǎn)品的工作精度與壽命，所以連桿機(jī)構(gòu)不適于高速運(yùn)動的場合。3）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。雖然可以利用連桿機(jī)構(gòu)來滿足一些運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡的設(shè)計(jì)要求，但其設(shè)計(jì)十分繁難，且一般只能近似地得以滿足。平面四桿機(jī)構(gòu)為平面連桿機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)。平面連桿機(jī)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)最簡單且應(yīng)用最廣泛的是平面四桿機(jī)構(gòu)，其他機(jī)構(gòu)可看成是由平面四桿機(jī)構(gòu)演化而來。平面四桿機(jī)構(gòu)基本形式為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，即全部用轉(zhuǎn)動副相連。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。典型機(jī)械傳動裝置：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動看減速器，直線運(yùn)動看絲杠機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)眾多，本章我們重點(diǎn)分析“回轉(zhuǎn)→回轉(zhuǎn)”與“回轉(zhuǎn)→移動”兩大運(yùn)動變化形式的代表性機(jī)械傳動裝置：減速器（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動）、滾珠/行星滾柱絲杠（直線運(yùn)動）。減速器：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動核心傳動裝置，新型齒輪系空間逐步打開減速器為以齒輪為主要傳動機(jī)構(gòu)的傳動裝置。減速器即由封閉在箱體內(nèi)的齒輪、蝸桿蝸輪等傳動零件組成的傳動裝置，為齒輪傳動齒輪系的最終應(yīng)用形態(tài)，主要用于降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。減速器種類較多，按傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器、行星減速器以及它們互相組合起來的減速器；按傳動級數(shù)可分為單級和多級減速器；按齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器等。減速器結(jié)構(gòu)各異，但一般包括：①傳動零件：圓柱齒輪、錐齒輪、蝸桿蝸輪、行星輪等；②支承零件：轉(zhuǎn)軸組件、滾動軸承、軸承密封件等；③箱體零件：箱體、箱蓋；④聯(lián)接零件：螺栓、鍵、銷等；⑤減速器附件：定位銷、觀察孔蓋板、通氣器、油面指示器、放油螺塞、起蓋螺釘、起吊裝置等。機(jī)器人滲透率加速提升，已成為減速器需求增長核心驅(qū)動。減速器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋起重運(yùn)輸、水泥建材、礦山冶金、電力、機(jī)器人等，其中，減速器在機(jī)器人BOM表中占比達(dá)35%，遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域，此外，工業(yè)機(jī)器人滲透率加速提升、人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進(jìn)，機(jī)器人領(lǐng)域已成為減速器需求增長核心驅(qū)動力，本章亦重點(diǎn)討論機(jī)器人用減速器。諧波、RV減速器為工業(yè)機(jī)器人兩大主要減速器。機(jī)器人關(guān)節(jié)采用的電機(jī)能夠直接輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，但其輸出力矩通常小于關(guān)節(jié)需求力矩，輸出轉(zhuǎn)速大于關(guān)節(jié)需求轉(zhuǎn)速，故減速器為機(jī)器人所有回轉(zhuǎn)運(yùn)動關(guān)節(jié)必須使用的關(guān)鍵部件，且決定了機(jī)器人的運(yùn)動速度、定位精度與承載能力。通用減速器較難滿足機(jī)器人高精度、大比例減速的要求，故特殊減速器：濾波齒輪減速器、擺線針輪減速器、精密行星減速器、諧波減速器、RV減速器5類減速器成為機(jī)器人用主要減速器，其中，關(guān)節(jié)應(yīng)用占比較高的諧波減速器與RV減速器占據(jù)主流地位。諧波減速器：多關(guān)節(jié)機(jī)器人手腕驅(qū)動主要減速器諧波減速器主要用于輕負(fù)載精密部件。諧波減速器即諧波齒輪傳動裝置，具有單級傳動比大、體積小、質(zhì)量小、運(yùn)動精度高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點(diǎn)。與一般減速器比較，在輸出力矩相同時(shí)，諧波減速器的體積可減少2/3，重量可減輕1/2，但諧波減速器的負(fù)載輕，容許力矩負(fù)載在1,500Nm以內(nèi)，故主要應(yīng)用于機(jī)器人小臂、腕部、手部等輕負(fù)載精密部件領(lǐng)域。諧波減速器主要由剛輪、柔輪、諧波發(fā)生器三大基本部件組成。剛輪、柔輪、諧波發(fā)生器可任意固定其中1個(gè)，其余2個(gè)部件一個(gè)連接輸入（主動），另一個(gè)即可作為輸出（從動），以實(shí)現(xiàn)減速或增速。剛輪：圓周上加工有連接孔的剛性內(nèi)齒圈，其齒數(shù)比柔輪略多（一般多2或4個(gè)），為了減小體積，在薄形、超薄形或微型諧波減速器上，剛輪或與減速器軸承設(shè)計(jì)成一體，構(gòu)成諧波減速器單元。柔輪：可產(chǎn)生較大變形的薄壁金屬彈性體，可被制成水杯形、禮帽形、薄餅形。彈性體與剛輪嚙合的部位為薄壁外齒圈。諧波發(fā)生器：一般由橢圓形凸輪和可彈性變形的滾珠軸承構(gòu)成。凸輪裝入軸承內(nèi)圈后，軸承將產(chǎn)生彈性變形成為橢圓形，并迫使柔輪外齒圈變成橢圓形；從而使橢圓長軸附近的柔輪齒與剛輪齒完全嚙合，短軸附近的柔輪齒與剛輪齒完全脫開。當(dāng)凸輪連接輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，柔輪齒與剛輪齒的嚙合位置可不斷變化。齒形、柔輪、波發(fā)生器均存較高技術(shù)壁壘。其中，齒形對諧波減速器的效率、精度、剛性、壽命等關(guān)鍵指標(biāo)均有較大影響，各公司齒形設(shè)計(jì)各異，如哈默納科的“IH齒形”、綠的諧波的“P齒形”、川機(jī)器人的“RS齒形”；柔輪成型工藝技術(shù)壁壘最高，由于需在承受較大交變載荷的情況下不斷變形，且為減小磨損必須要有很高的硬度，故柔輪對材料的材質(zhì)、抗疲勞強(qiáng)度、加工精度、熱處理等要求均較高，制造工藝復(fù)雜；波發(fā)生器核心部件為柔性軸承，與柔輪相似，軸承對材料及其加工過程要求較高。哈默納科為全球龍頭，國內(nèi)技術(shù)已取得突破。諧波減速器1955年由美國發(fā)明家馬瑟發(fā)明，最初稱為變形波發(fā)生器，1957年獲美國發(fā)明專利，1960年美國UnitedShoeMachinery(USM)率先研制出樣機(jī)，1964年，日本長谷川齒車株式會社(HasegawaGearWorks,Ltd.)和USM合作，開始對其進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究和生產(chǎn)，諧波減速器正式獲名，1970年，長谷川齒車和USM合資，在東京成立了HarmonicDrive(哈默納科)公司，哈默納科由此奠定先發(fā)優(yōu)勢，隨后通過不斷改善材料性能與結(jié)構(gòu)鞏固競爭優(yōu)勢，2013年之前在機(jī)器人領(lǐng)域幾乎處于壟斷地位。近年來，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)工藝不斷突破，國內(nèi)市占率持續(xù)提升，2022年，國內(nèi)諧波減速器龍頭綠的諧波國內(nèi)市占率已超20%。諧波減速器人形機(jī)器人應(yīng)用占比較高，空間可期。人形機(jī)器人精度要求高而負(fù)載要求低，諧波減速器應(yīng)用占比提升，如特斯拉擎天柱機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)即采用諧波減速器。根據(jù)研究，2022年我國諧波減速器市場規(guī)模約21億元，隨人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，諧波減速器市場空間可期。RV減速器：多關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)身驅(qū)動主要減速器RV減速器主要用于重負(fù)載部位。RV減速器即旋轉(zhuǎn)矢量減速器，其傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強(qiáng)度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力；但其重量重、外形尺寸較大，無法向輕便、靈活的輕負(fù)載領(lǐng)域發(fā)展，主要應(yīng)用于機(jī)器人大臂、機(jī)座等重負(fù)載部位。此外，RV減速器零部件數(shù)量多、制造和裝配難度大，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。RV減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由針輪、RV齒輪、芯軸三層構(gòu)成。RV減速器在傳統(tǒng)擺線針輪、行星齒輪傳動裝置的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。RV減速器徑向結(jié)構(gòu)可分為3層，由外向內(nèi)依次為針輪層、RV齒輪層、芯軸層，每層均可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。針輪層：針輪為內(nèi)側(cè)加工有針齒的內(nèi)齒圈，外側(cè)加工有法蘭和安裝孔，可用于減速器固定或輸出連接。針輪和RV齒輪間安裝有針齒銷，當(dāng)RV齒輪擺動時(shí)，針齒銷可迫使針輪與輸出法蘭產(chǎn)生相對回轉(zhuǎn)；RV齒輪層：RV齒輪層由RV齒輪、端蓋、輸出法蘭和曲軸組件等組成，RV齒輪、端蓋、輸出法蘭為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔用來安裝芯軸。其中，輸出法蘭內(nèi)側(cè)有2～3個(gè)連接腳，用來固定端蓋；端蓋和法蘭的中間位置安裝有2片可擺動的RV齒輪，并可在曲軸的驅(qū)動下作對稱擺動（又稱擺線輪）；曲軸組件由曲軸組件、前后支承軸承、滾針等部件組成，數(shù)量與減速器規(guī)格有關(guān)，小規(guī)格減速器一般布置2組，中大規(guī)格減速器布置3組，曲軸組件對稱分布在圓周上，用來驅(qū)動RV齒輪擺動；芯軸層：芯軸安裝在RV齒輪、端蓋、輸出法蘭的中空內(nèi)腔，芯軸可為齒輪軸或用來安裝齒輪的花鍵軸。芯軸上的齒輪稱太陽輪，它和套在曲軸上的行星齒輪嚙合，當(dāng)芯軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，可驅(qū)動2～3組曲軸同步旋轉(zhuǎn)，帶動RV齒輪擺動。用于減速的RV減速器，其芯軸通常用來連接輸入，故又稱輸入軸。針輪層、RV齒輪層、芯軸層三層疊加，推動RV減速器實(shí)現(xiàn)2級變速：1）第一級變速：芯軸上的太陽輪和套在曲軸上的行星齒輪間的變速，稱正齒輪變速；2）第二級變速：通過RV齒輪的擺動，利用針齒銷推動針輪的旋轉(zhuǎn)，稱差動齒輪變速。RV減速器壁壘主要在于工藝與裝配。RV減速器需在承受大負(fù)載的同時(shí)保持高精度，故需具備較高的材料成形技術(shù)、精密加工及裝配技術(shù)。材料成形方面，RV減速齒輪需要具有耐磨性和高剛性，對于材料成形過程提出了較高要求，尤其是材料化學(xué)元素控制、表面熱處理等工藝；加工與裝配方面，RV減速器的減速比較高，具備無側(cè)隙、微進(jìn)給的特點(diǎn)，需要特殊部件加工和精密裝配技術(shù)。RV減速器組成結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，較諧波減速器設(shè)備投入更高，更難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?。RV減速器國產(chǎn)差于諧波減速器，海外龍頭國內(nèi)市占率超50%。RV減速器由日本NabtescoCorporation（納博特斯克）的前身帝人制機(jī)（TeijinSeiki）于1985年率先研發(fā)，并獲得了專利；1986年帝人制機(jī)開始推動RV減速器商品化生產(chǎn)和銷售；2003年帝人制機(jī)和NABCO合并，成立了NabtescoCorporation，繼續(xù)進(jìn)行精密RV減速器的研發(fā)生產(chǎn)。由于RV減速器更高的設(shè)備投入與加工、裝配要求，RV減速器單位價(jià)值量更高，國產(chǎn)化程度低于諧波減速器，2022年海外龍頭納博特斯克國內(nèi)市占率超50%，國內(nèi)龍頭環(huán)動科技（上市公司雙環(huán)傳動子公司）市占率僅13%。根據(jù)研究，2021年我國RV減速器市場規(guī)模約42.9億元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到60億元。行星減速器：多用于直角坐標(biāo)機(jī)器人行星減速器精度偏低，工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用占比相對低。相較于諧波減速器與RV減速器，行星減速器傳動效率較高、壽命長，但傳動精度不足、傳動比低，故工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用占比較低，多用于結(jié)構(gòu)較為簡單的直角坐標(biāo)機(jī)器人。行星減速器采用行星輪系制成，核心組成為太陽輪、行星輪、行星架。只有一個(gè)自由度的動軸線輪系稱為行星輪系，行星減速器核心即為行星輪系，行星輪系可按照齒輪嚙合方式與基本構(gòu)件組成情況進(jìn)行分類。行星輪系主要由太陽輪、行星輪、行星架組成，以結(jié)構(gòu)最簡單的NGW型行星輪系為例：裝在動軸線上的齒輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)繞固定幾何軸線公轉(zhuǎn)，稱為行星輪；裝有行星輪并繞固定軸線轉(zhuǎn)動的構(gòu)件即為行星架；與行星齒輪嚙合且?guī)缀屋S線固定的齒輪為中心輪（包括太陽輪與內(nèi)齒輪）。行星減速器基本原理為：原動機(jī)驅(qū)動太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪與行星輪的嚙合驅(qū)動行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)；同時(shí)，由于行星輪另外一側(cè)與減速器殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合，最終行星輪在自轉(zhuǎn)驅(qū)動下將沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動，形成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運(yùn)動；行星輪通過公轉(zhuǎn)驅(qū)動行星架旋轉(zhuǎn)，行星架與輸出軸聯(lián)接，帶動輸出軸輸出扭矩。全球行星減速器市場規(guī)模不足百億，人形機(jī)器人應(yīng)用有望釋放市場空間。根據(jù)QYResearch，2022年全球行星減速器銷量為540萬臺，銷售金額為12.03億美元，其中中國境內(nèi)銷量為232萬臺，銷售金額為5億美元，我國行星減速器市場規(guī)模全球占比約42%。由于工業(yè)機(jī)器人中關(guān)節(jié)機(jī)器人占比較高，故行星減速器整體工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用比例較低，但考慮到性價(jià)比與體積重量比優(yōu)勢，行星減速器或有望在人形機(jī)器人取得一定應(yīng)用，如智元機(jī)器人、宇樹科技等均有搭配行星減速器，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化或有望打開行星減速器市場空間。行星減速器具較高技術(shù)與工藝壁壘，高端精密行星減速器國產(chǎn)化率較低。行星齒輪傳導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)始于德國，1920s，行星齒輪傳動裝置首次量產(chǎn)，1950s，德國首次研發(fā)成功高速大功率行星齒輪減速器，1960s，意大利、英國、蘇聯(lián)等國家也陸續(xù)研發(fā)出低速重載行星減速器。伴隨工業(yè)自動化的進(jìn)程，德國、意大利等國又研制出精密行星減速器。我國行星減速器略滯后于海外，1960s，我國開始研制應(yīng)用行星減速器，1970s首次制訂了NGW型漸開線行星齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)了多種高速大功率行星減速器，1980s開始生產(chǎn)低速大轉(zhuǎn)矩的行星減速器，但由于行星減速器，尤其高端精密行星減速器技術(shù)難度與工藝壁壘較高，海外龍頭在材料、設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量控制、精度、可靠性和使用壽命等方面仍具相對優(yōu)勢，國產(chǎn)化率仍較低。根據(jù)QYResearch，2022年尼得科傳動（原新寶）、紐卡特、威騰斯坦全球市占率合計(jì)35%，其中，尼得科傳動中國市占率約20%。絲杠：直線運(yùn)動核心傳動裝置，滾動螺旋精密機(jī)械最為常用絲杠即絲杠螺母副，也即前文所述螺旋機(jī)構(gòu)，可分為普通（滑動）、滾動、靜壓螺旋傳動三類。其中，滑動螺旋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便，應(yīng)用最廣；滾動螺旋機(jī)構(gòu)摩擦損失小、傳動效率高，在精密機(jī)械中應(yīng)用廣泛；靜壓螺旋機(jī)構(gòu)性能優(yōu)異，但技術(shù)復(fù)雜，應(yīng)用相對較少。根據(jù)滾動體類型不同，滾動螺旋機(jī)構(gòu)又可進(jìn)一步分為滾珠絲杠、行星滾柱絲杠。滾珠絲杠：工具機(jī)械與精密機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的機(jī)械傳動滾珠絲杠為工具機(jī)械與精密機(jī)械中應(yīng)用最廣泛機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。滾珠絲杠為滾珠絲杠螺母副的簡稱，屬于滾動螺旋傳動機(jī)構(gòu)（滾動螺旋傳動多數(shù)采用鋼球，少數(shù)采用滾子，一般指滾動螺旋傳動即指滾珠絲杠傳動），由螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器和防塵器等組成，完整的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)另包括導(dǎo)軌、軸承、聯(lián)軸器等零部件。滾珠絲杠傳動效率和傳動精度高，為數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等機(jī)電一體化設(shè)備行程6m以下的直線傳動系統(tǒng)使用最為廣泛的傳動形式。滾珠絲杠主要包括內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩類結(jié)構(gòu)。滾珠絲杠的精度、剛度為重要選用指標(biāo)。精度方面，絲杠精度標(biāo)準(zhǔn)主要分為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與JIS標(biāo)準(zhǔn)，前者將滾珠絲杠精度等級分為P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10，7個(gè)等級，1級精度最高。后者將絲杠的精度分為C0、C1、C3、C5、C7、C10，6個(gè)等級，其中C0、C1、C3、C5，4個(gè)等級為精密滾珠絲杠、C7、C10，2個(gè)等級為普通滾珠絲杠，臺灣還包括C2、C6兩個(gè)等級。剛度方面，滾珠絲杠的剛度與直徑大小直接相關(guān)，直徑大剛度好，但直徑大轉(zhuǎn)動慣量也增大，故需兼顧二者選取最佳直徑。一般而言，小型加工中心采用32mm、40mm的滾珠絲杠，中型加工中心選用40mm、50mm的滾珠絲杠，大型加工中心采用50mm、63mm的滾珠絲杠。此外，滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷（徑向載荷來自臥式絲杠的自重），螺母座結(jié)構(gòu)、絲杠兩端支承形式、絲杠與機(jī)床的連接剛度亦會影響絲杠精度與剛度。除精度、剛度外，滾珠絲杠選用也需綜合考慮其使用條件、負(fù)載、速度、加速度、最大行程、壽命等因素。滾珠絲杠下游主要應(yīng)用于機(jī)床、機(jī)器人等領(lǐng)域，價(jià)值量占比約2%~3%。根據(jù)2020金屬加工論壇，機(jī)床為滾珠絲杠下游主要應(yīng)用領(lǐng)域，占比約21%，此外，機(jī)器人、航空航天、汽車等應(yīng)用占比亦較高。結(jié)合數(shù)據(jù)可獲取性與時(shí)效性，我們選取車床領(lǐng)軍企業(yè)浙海德曼、國內(nèi)機(jī)器人領(lǐng)軍企業(yè)埃斯頓分析滾珠絲杠價(jià)值量占比，綜合來看，滾珠絲杠價(jià)值量整機(jī)占比約2%~3%。我國滾珠絲杠市場規(guī)模超300億元，全球占比約20%。根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)，2022年，全球滾珠絲杠市場規(guī)模約為230.5億美元，我國滾珠絲杠市場規(guī)模全球占比21%，達(dá)47.5億美元，按照2022年平均匯率計(jì)算，約合人民幣320億元。滾珠絲杠過半市場仍待國產(chǎn)化。根據(jù)GartnerIntelligence，我國為全球機(jī)床產(chǎn)值最大、消費(fèi)規(guī)模最大國家，滾珠絲杠下游最大應(yīng)用領(lǐng)域即為機(jī)床，機(jī)床行業(yè)高端化有望提升中高端滾珠絲杠需求。根據(jù)2020金屬加工論壇，滾動功能部件采用比例在40%以上的企業(yè)中，經(jīng)濟(jì)型滾動功能部件國產(chǎn)化率約為52%，中高檔型滾動功能部件國產(chǎn)化率約為48%，考慮到金屬加工論壇樣本局限性，過半市場或仍待國產(chǎn)替代。行星滾柱絲杠：性能更佳的螺旋傳動機(jī)構(gòu)，人形機(jī)器人打開市場空間行星滾柱絲杠為性能更佳的螺旋傳動。除滾珠絲杠外，行星滾珠絲杠也屬滾動摩擦螺旋傳動，其與滾珠絲杠的主要區(qū)別在于負(fù)載的傳遞單元使用螺紋滾柱，而非滾珠。相較滾珠絲杠，行星滾柱絲杠主要優(yōu)點(diǎn)包括：1）接觸點(diǎn)數(shù)量多，能夠承受更高的靜態(tài)負(fù)載和動態(tài)負(fù)載，靜載為滾珠絲杠的3倍，壽命為滾珠絲杠的15倍；2）具有更強(qiáng)的剛度和抗沖擊能力；3）可以提供更高的轉(zhuǎn)速及更大的加速度，加速度最高可達(dá)3g；3）螺紋傳動螺距設(shè)計(jì)范圍更廣，導(dǎo)程更小，一般導(dǎo)程可做到1mm，微分絲杠可以到0.1mm或更低。行星滾柱絲杠性能顯著優(yōu)于滾珠絲杠，但行星滾柱絲杠技術(shù)復(fù)雜，加工精度要求高，制造難度大，目前主要用于精度與負(fù)載要求較高的航空航天、汽車、油氣等領(lǐng)域。根據(jù)AcuteMarketResearch，2021年，航空航天、汽車為滾柱絲杠全球主要應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用占比達(dá)45%。標(biāo)準(zhǔn)式行星滾柱絲杠應(yīng)用最為廣泛。按照結(jié)構(gòu)和運(yùn)動特點(diǎn)，行星滾柱絲杠可分為標(biāo)準(zhǔn)式行星滾柱絲杠、反向式行星滾柱絲杠、循環(huán)式行星滾柱絲杠、差動式行星滾柱絲杠和軸承環(huán)式行星滾柱絲杠五種形式，其中，標(biāo)準(zhǔn)式為目前應(yīng)用最廣泛類型，其他4種類型均是為適應(yīng)于不同應(yīng)用環(huán)境而在其基礎(chǔ)上演變而來。行星滾柱絲杠技術(shù)壁壘較高，工件材料、熱處理工藝、磨削工藝等均影響加工質(zhì)量。滾柱絲杠加工難度較大零件主要為絲杠、滾柱、螺母、內(nèi)齒圈；螺紋加工、齒輪加工為最重要制備步驟，工件材料、熱處理方式、磨削工藝參數(shù)、刀具材料、磨削力變形及磨削熱變形等因素均會影響加工質(zhì)量。工件材料：行星滾柱絲杠的絲杠、滾柱及螺母的螺紋滾道會受到連續(xù)性、周期性的振動、沖擊及摩擦，故應(yīng)選擇硬度高、耐磨性強(qiáng)、抗疲勞性強(qiáng)、承載力高及溫度適應(yīng)性較好的材料，此外，不同零部件需針對性選材。熱處理工藝：可分為兩大類：預(yù)備熱處理和最終熱處理，前者改善絲杠切削性能、消除殘余應(yīng)力以及為最終熱處理做準(zhǔn)備，主要工藝包括調(diào)質(zhì)、退火、正火、時(shí)效處理等；后者提高螺紋的表面硬度以及耐磨性。熱處理工藝直接影響行星滾柱絲杠的精度及可靠性。磨削工藝：行星滾柱絲杠螺紋牙經(jīng)過熱處理后擁有較高硬度，螺紋加工通常采用磨削方法，用砂輪代替車刀、銑刀。螺紋磨削精度受磨削工藝參數(shù)、砂輪參數(shù)、磨削力與磨削熱、磨削液的選用及數(shù)控磨床綜合性能等因素的影響，故對相關(guān)設(shè)備、工裝及磨削工藝方案要求均較高。行星滾柱絲杠全球市場規(guī)模僅約3億美元，人形機(jī)器人有望打開天花板。根據(jù)persistencemarketresearch，2023年全球行星滾柱絲杠市場規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)3.0億美元，預(yù)計(jì)2033年將達(dá)到5.6億美元。長期維度，行星滾柱絲杠承載高、精度高、抗沖擊能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)速與加速度大，有望廣泛應(yīng)用于人形機(jī)器人，特斯拉Optimus線性關(guān)節(jié)即采用行星滾柱絲杠，隨人形機(jī)器人滲透率提升，行星滾柱絲杠市場空間有望打開。全球行星滾柱絲杠市場集中度較高，海外龍頭占據(jù)主要市場份額。全球行星滾柱絲杠市場集中度較高，根據(jù)AcuteMarketReport，龍頭企業(yè)占據(jù)全球行星滾柱絲杠約60%-70%份額。國內(nèi)市場亦基本由國外企業(yè)主導(dǎo)，根據(jù)《E公司滾柱絲杠產(chǎn)品營銷策略研究》，2021年海外龍頭國內(nèi)市占率約80%。相較于海外龍頭，國內(nèi)公司產(chǎn)品研制及應(yīng)用尚處于起步階段，產(chǎn)業(yè)化程度猶待提升。靜壓絲杠：多用于重載大型機(jī)械傳動，技術(shù)壁壘較高靜壓絲杠即將靜壓原理應(yīng)用于螺旋傳動中。靜壓絲杠通過油壓/氣壓在絲杠和螺母的接觸面之間產(chǎn)生一層保持一定厚度且具有一定剛度的壓力油膜/氣膜，使絲杠和螺母之間的摩擦大幅降低，也可將靜壓絲杠理解為采用靜壓流體潤滑的滑動絲杠。靜壓絲杠螺紋牙型與標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋牙型相同，但牙型高于同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)螺紋的1.5~2倍，以獲取良好油封并提高承載能力。根據(jù)支撐流體不同，靜壓絲杠可分為液體靜壓絲杠與氣體靜壓絲杠。液體靜壓絲杠的絲杠與螺母以油膜相隔，氣體靜壓絲杠則以氣膜相隔，由于空氣的可壓縮性較強(qiáng)，氣膜厚度比油膜小，因此氣體靜壓絲杠定位精度更高，但剛度和承載能力相應(yīng)降低；此外，相較于液體靜壓絲杠，氣體靜壓絲杠裝置簡單，不存在回流裝置，也無環(huán)境污染。但氣體靜壓絲杠精度要求高，加工較液體靜壓絲杠更為困難，應(yīng)用較少。液體靜壓絲杠具摩擦因數(shù)小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)，但尺寸限制其多用于重載大型機(jī)械傳動。液體靜壓絲杠主要優(yōu)點(diǎn)包括：1）摩擦因數(shù)很小，僅為0.0005，小于滾珠/滾柱絲杠，故動力矩很小，傳動靈敏，可避免爬行；2）油膜層可以吸振，提升運(yùn)動平穩(wěn)性；3）油液流動可散熱并減少熱變形，提高機(jī)床加工精度和表面粗糙度值；4）油膜層有一定的剛度，可減小反向間隙；5）油膜層對誤差起到“均化”作用，使得絲杠的傳動誤差小于絲杠本身的制造誤差；6）螺紋表面不直接接觸，可長期保持工作精度；7）承載能力與供油壓力成正比，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。但靜壓絲杠需配備供油系統(tǒng)、尺寸受限、成本較高，且螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工困難，故多用于對精度、定位準(zhǔn)確度、傳動效率等要求較高的重載大型機(jī)械傳動。靜壓絲杠技術(shù)難度較高，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化程度處于較低水平。由于加工要求較高，靜壓絲杠國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)相對較少，根據(jù)賴志鋒《基于液體靜壓絲杠與液體靜壓導(dǎo)軌的超精密運(yùn)動系統(tǒng)研究》（2016）與RobertSch?nfeld《靜壓絲杠：重型機(jī)加工中直線電機(jī)的替代方案》（2021），雖然國內(nèi)具備一定流體靜壓絲杠研究基礎(chǔ)，也有一定的應(yīng)用和產(chǎn)品，但仍未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，而國外已經(jīng)有了相對成熟的液體靜壓絲杠生產(chǎn)制造技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化程度相對較高，全球靜壓絲杠主要生產(chǎn)企業(yè)包括HydrostatikSch?nfeld、Zollern等。導(dǎo)向及支承機(jī)構(gòu)：配合機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動及動力導(dǎo)向及支承機(jī)構(gòu)為機(jī)械系統(tǒng)各運(yùn)動裝置安全、準(zhǔn)確完成特定方向運(yùn)動提供保障。完整的機(jī)械傳動裝置除機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)外，還需導(dǎo)向與支承機(jī)構(gòu)提供輔助，以確保各運(yùn)動機(jī)構(gòu)得到安全的支承，并能準(zhǔn)確地完成其特定方向的運(yùn)動。導(dǎo)向支承機(jī)構(gòu)的精度、剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性等因素都會影響整個(gè)系統(tǒng)的精度、動態(tài)特性和可靠性。完成導(dǎo)向及支承功能的主要部件包括導(dǎo)向支承部件、旋轉(zhuǎn)支承部件等，導(dǎo)軌、軸、軸承為核心零部件。導(dǎo)向支承部件：支承和限制運(yùn)動部件按給定的運(yùn)動要求和規(guī)定的運(yùn)動方向運(yùn)動，一般稱為導(dǎo)軌副，簡稱導(dǎo)軌。旋轉(zhuǎn)支承部件：旋轉(zhuǎn)支承中的運(yùn)動件相對于支承導(dǎo)件轉(zhuǎn)動或擺動，按照其相互摩擦的性質(zhì)可分為滑動、滾動、彈性、氣體（或液體）摩擦支承。旋轉(zhuǎn)支承一般由軸系零件完成。導(dǎo)軌：支承與引導(dǎo)運(yùn)動部件沿確定軌跡運(yùn)動導(dǎo)軌為用于支承和引導(dǎo)運(yùn)動部件沿確定軌跡運(yùn)動的裝置。導(dǎo)軌主要由承導(dǎo)件（工作時(shí)固定不動）與運(yùn)動件（工作時(shí)相對承導(dǎo)件作直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動）組成，按導(dǎo)軌接觸面的摩擦性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌等。對導(dǎo)軌的一般性能要求為：導(dǎo)向精度高、剛度大、運(yùn)動輕便平穩(wěn)、耐磨性好以及結(jié)構(gòu)工藝性好。精密機(jī)械主要應(yīng)用滾動導(dǎo)軌，直線運(yùn)動滾動導(dǎo)軌配合絲杠完成高精度傳動。普通滑動導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)大，并且動、靜摩擦系數(shù)差值也大，低速易爬行，較少應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等對精度要求較高的設(shè)備。滾動導(dǎo)軌摩擦因數(shù)小，動、靜摩擦因數(shù)接近，運(yùn)動輕便靈活、所需功率小，摩擦發(fā)熱少、磨損小、精度保持性好、低速運(yùn)動平穩(wěn)性好、移動精度和定位精度均較高，廣泛應(yīng)用于各類精密機(jī)床、儀器中，如低速運(yùn)動的坐標(biāo)鏜床、數(shù)控機(jī)床、工具磨床等。滾動導(dǎo)軌按運(yùn)動形式可分為直線運(yùn)動導(dǎo)軌與回轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)軌，其中，直線運(yùn)動滾動導(dǎo)軌與滾珠絲杠組成的機(jī)械傳動系統(tǒng)在精密機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛。直線運(yùn)動滾動導(dǎo)軌可進(jìn)一步按結(jié)構(gòu)分為三角平開式、閉式與鋼絲滾道導(dǎo)軌，三角平開式導(dǎo)軌主要用于機(jī)床工作臺，閉式導(dǎo)軌、鋼絲滾道導(dǎo)軌多用于儀器。三角平開式導(dǎo)軌中，滾柱導(dǎo)軌承載力高，多用于大型機(jī)床，滾針導(dǎo)軌則多用于尺寸要求較高的機(jī)器。直線運(yùn)動滾動導(dǎo)軌對導(dǎo)軌直線度及滾動體尺寸精度要求較高。直線運(yùn)動滾動導(dǎo)軌為點(diǎn)接觸或線接觸，對導(dǎo)軌的直線度和滾動體的尺寸精度要求較高，如精密級機(jī)床要求導(dǎo)軌直線度在10μm/m以內(nèi)，兩導(dǎo)軌之間的平行度誤差小于3μm/250mm，滾動體直徑差小于1μm，滾柱錐度小于0.5μm，精密儀器要求則更高。我國直線導(dǎo)軌市場收入全球占比26%，但中高端仍依賴進(jìn)口。根據(jù)QYResearch，2020年全球直線導(dǎo)軌市場收入約20.1億美元，CR5（THK,Hiwin,NSK,BoschRexroth,Schaeffler）達(dá)78%，我國2020年直線導(dǎo)軌市場收入約5.2億美元，約占全球26%。而根據(jù)恒而達(dá)2022年10月投資者關(guān)系活動記錄表，我國直線導(dǎo)軌產(chǎn)品特別是中高端產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口，高端產(chǎn)品主要來自日本、瑞士、德國等國家，中端產(chǎn)品來自中國臺灣；同等規(guī)格的直線導(dǎo)軌產(chǎn)品，外資價(jià)格約為中國臺灣廠商的3倍，中國臺灣廠商則約為國產(chǎn)廠商的3倍，直線導(dǎo)軌國產(chǎn)替代空間較大。軸：支承旋轉(zhuǎn)零件，傳遞力與力矩軸主要用于支承軸上零件轉(zhuǎn)動，傳遞力與力矩。軸為機(jī)械設(shè)備中受軸承支承的重要零件，直接支承旋轉(zhuǎn)零件，并能傳遞運(yùn)動和動力，齒輪、車輪、銑刀等均需安裝于軸上才可實(shí)現(xiàn)特定功能。按照承載情況不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、傳動軸、心軸三類，其中，轉(zhuǎn)軸在機(jī)械中最為常用。軸的材料需滿足強(qiáng)度、剛度、耐磨性、耐蝕性要求，可選用碳素鋼、合金鋼、鑄鐵。軸工作時(shí)多需應(yīng)對周期性交變應(yīng)力，故軸的材料必須具備較高的強(qiáng)度、剛度和韌性，且對應(yīng)力集中的敏感性低；此外，軸與軸承發(fā)生相對運(yùn)動的表面應(yīng)具有足夠的耐磨性。軸的常用材料為碳素鋼、合金鋼、球墨鑄鐵。不同領(lǐng)域軸應(yīng)用差異較大。軸種類繁多，不同應(yīng)用領(lǐng)域成本占比、國產(chǎn)化率差異較大，如轉(zhuǎn)軸（鉸鏈）為折疊屏手機(jī)關(guān)鍵零部件，技術(shù)仍待突破；一般減速器轉(zhuǎn)軸多可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)；機(jī)床主軸多替換為電主軸，2020年低/中/高端國產(chǎn)化率分別為82%/65%/6%2，龍頭企業(yè)加速自制進(jìn)程。軸承：支承旋轉(zhuǎn)軸及其他運(yùn)動體，引導(dǎo)運(yùn)動并承受軸上載荷軸承可分為滑動與滾動軸承，后者應(yīng)用更為廣泛。軸承為用來支承軸或軸上旋轉(zhuǎn)零件的部件，同時(shí)承受軸向負(fù)荷與徑向負(fù)荷，主要用于保持軸的旋轉(zhuǎn)精度、減小摩擦和磨損，被稱為“機(jī)械的關(guān)節(jié)”、“機(jī)械工業(yè)的潤滑劑”。按工作時(shí)摩擦性質(zhì)的不同，軸承可劃分為滑動摩擦軸承（滑動軸承）和滾動摩擦軸承（滾動軸承）兩類。前者結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、成本低，承載能力大，有良好的耐沖擊性和吸振性，工作平穩(wěn)、回轉(zhuǎn)精度高；但摩擦損耗大，潤滑和維護(hù)要求較高，且軸向尺寸較大。后者摩擦阻力小，起動靈活，工作穩(wěn)定，效率高，能夠在較廣泛的載荷、轉(zhuǎn)速及工作溫度范圍內(nèi)工作，但抗沖擊能力較差，高速、重載下壽命較低，且易出現(xiàn)振動、噪聲，徑向外廓尺寸較大。滑動軸承一般為非標(biāo)件，在高速、高精度、重載、徑向尺寸受限或結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合下性能較為突出，多在內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床、蒸汽機(jī)等重型機(jī)械，以及球磨機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等低速沖擊性大的機(jī)器中使用；滾動軸承則多為標(biāo)準(zhǔn)件，使用較滑動軸承更為方便，應(yīng)用更為廣泛，一般指軸承即指滾動軸承。滾動軸承主要由外圈、內(nèi)圈、滾動體、保持架組成，整體材料要求較高。外圈和內(nèi)圈統(tǒng)稱為軸承套圈，是具有一個(gè)或幾個(gè)滾道的環(huán)形零件，其中，外圈是指滾道在內(nèi)表面的軸承套圈，通常裝配于軸頸，并與軸一同轉(zhuǎn)動，內(nèi)圈是指滾道在外表面的軸承套圈，通常裝配于軸承座孔內(nèi)起支承作用。滾動體即裝在內(nèi)外圈滾道之間的球或滾子，承受來自內(nèi)外圈之間的載荷，實(shí)現(xiàn)軸承的滾動運(yùn)動，與內(nèi)外圈點(diǎn)/線接觸。保持架將滾動體均勻隔開，減小滾動體的摩擦和磨損。由于滾動體與內(nèi)外圈為點(diǎn)、線接觸，接觸應(yīng)力較大，故內(nèi)外圈及滾動體的材料需具備較高硬度、接觸疲勞強(qiáng)度以及良好的耐磨性和沖擊韌性，一般采用高碳鉻鋼、滲碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼等軸承鋼，陶瓷、塑料、石墨和碳纖維等非金屬材也可作為軸承材料。保持架材料包括鋼板、銅合金、酚醛層壓布管、玻璃纖維增強(qiáng)酚醛樹脂等。軸承種類繁多，深溝球軸承為最常用滾動軸承。根據(jù)軸承工作所能承受的載荷方向，將滾動軸承分為向心軸承和推力軸承，向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載荷，向心軸承、推力軸承按照滾動體形狀又可進(jìn)一步分為向心/推力球軸承、向心/推力滾子軸承，其中，滾子軸承與軸承套圈線接觸，接觸區(qū)域大、摩擦大、速度低，但承載能力更高，球軸承則為點(diǎn)接觸，性能相反。在各類軸承中，隸屬于向心球軸承的深溝球軸承應(yīng)用范圍最為廣泛。中國軸承市場規(guī)模全球領(lǐng)先，營收突破達(dá)千億。根據(jù)SKF2022年報(bào)口徑，2022年全球軸承市場規(guī)模約3000億元，其中，中國市場占比近1/3，為全球第一大軸承市場。根據(jù)中國軸承工業(yè)協(xié)會口徑，2021年中國軸承行業(yè)主營業(yè)務(wù)收入達(dá)2,278億元。國內(nèi)軸承企業(yè)競爭力增強(qiáng)，但中高端國產(chǎn)化率仍有待提升。根據(jù)SKF官網(wǎng)，中國各類軸承企業(yè)全球市占率由2018年的20%提升至2022年25%，全球六大軸承企業(yè)（SKF,SchaefflerGroup,Timken,NSK,NTNandJTEKT）市占率則從60%降至55%。中國軸承企業(yè)競爭力有所增強(qiáng)，但銷售市場仍主要在亞洲區(qū)域，且從軸承進(jìn)出口情況來看，進(jìn)口軸承價(jià)格遠(yuǎn)高于出口，表明中高端市場或仍為海外企業(yè)主導(dǎo)，國產(chǎn)化率有待提升。高精機(jī)械傳動國產(chǎn)替代：材料、設(shè)備、工藝、驗(yàn)證缺一不可材料：國產(chǎn)材料筑基不牢材料為高精度機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)制備基礎(chǔ)。綜合各類精密機(jī)械傳動系統(tǒng)組成零部件，材料選擇均具較高要求，如：諧波減速器：需使用高強(qiáng)度、高彈性特種材料制作，尤其是柔輪、軸承材料，一方面需承受較大交變載荷并不斷變形，另一方面還需具較高的硬度以降低磨損，材料材質(zhì)、疲勞強(qiáng)度要求均較高。根據(jù)中大力德23年6月公告，公司諧波減速器的柔輪、剛輪材料仍需日本進(jìn)口。滾珠絲杠：高精度滾珠絲杠的要求材料有良好的強(qiáng)度、剛性、耐磨性、耐腐蝕性、沖擊韌性、抗疲勞性和高溫性。行星滾柱絲杠：絲杠、滾柱及螺母的螺紋滾道會