减速机——机器人的关键部件

减速机类似于工业机械的“肌腱”，连接了伺服电机和执行机构，减速机、电机和传感器构成了机器人的关节单元，今天我们科普一下减速机。

什么是减速机？

减速机是提高机械臂关节运行精度及扭矩的重要部件，主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件组成。

通常，减速机可分为三大基本结构：①齿轮、轴及轴承组合；②箱体；③减速机附件。

减速机的作用是什么？

在发动机输出的动力不能直接满足低转速工作需求的情况下，减速机可以在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，从而达到降低转速、增加转矩的效果。

以机器人应用为例，减速机能使伺服电机在恰当的速度下运转，精确地将转速降到机器人各部位需要的速度，提高机器人刚性的同时，能输出更大的力矩。

六轴机器人通常使用2个RV+4个谐波：

减速机也分为不同种类，常用的减速机类型有：RV减速机、谐波减速机、行星减速机、摆线针轮减速机等等，以下为简单介绍。

谐波减速机

谐波减速机由波发生器、柔性齿轮、刚性齿轮三个基本构件组成，是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。其在能源电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统中，采用谐波齿轮传动更显示出其优越性。

谐波减速机的优点有传动速比大、承载能力高、传动精度高、传动效率高、结构简单、体积小、重量轻及可向密闭空间传递运动等；缺点是柔性轮易产生疲劳损坏、转动惯量和起动转矩大以及加工制造难度大，工艺流程复杂。

图1 谐波减速机

RV减速机

RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成，具有结构紧凑，传动比大的特点。RV减速机在一定条件下能具有自锁的功能，是最常用的减速机之一。

RV减速机的优点是噪音小、能耗低；能承受较大的负载；拥有较高的减速比，有利于高精度的实现。但RV减速机受工艺和装配的影响比较大，对于齿轮的耐磨性和高刚性要求高，并且需要特殊的部件加工和精密装配技术。

图2 RV减速机结构图

行星减速机

行星减速机可以分为行星轮、太阳轮和内齿圈和行星架，行星轮会围绕太阳轮进行旋转，具体结构可参考下图3。

行星减速机能做到功率分流，具有多齿啮合独用的特点。行星减速机的体积比较小，重量轻但承载能力高，除此之外，它还有使用寿命长、运转平稳的优点，较常用于起重、挖掘、建筑等行业。

图3  行星减速机结构图

摆线针轮减速机

摆线针轮减速机采用摆线针齿啮合、行星式传动原理，所以通常也叫行星摆线减速机。外齿轮齿廓为变态摆线，内齿轮轮齿为圆销，二者内啮合，摆线针轮减速机的结构如图4所示。

摆线针轮减速机的优点是体积小、重量轻；传动比范围大；传动较平稳，效率和精度都不错，而缺点是无法承受大负载；拆装比较麻烦，维修的成本可能较高。

图4  摆线针轮减速机动画

☞来源：机械工程文萃 ☞责任编辑：游小秀☞审核人：王颖

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