RV减速机和谐波减速器的原理及优缺点

RV减速机和谐波减速器的原理及优缺点

机器人精密减速器作为工业机器人的核心部件，与通用减速器相比，要求具有传动链短、体积小、功率大、重量轻、易于控制的特点。

关节机器人中广泛使用的减速器有两种:RV减速器和谐波减速器。

1.RV减速器和谐波减速器的原理及优缺点

RV减速机:

用于高扭矩机器人的腿、腰、肘三个关节，对于高负载的工业机器人，RV用于第一、二、三轴。与谐波减速器相比，RV减速机的关键在于加工工艺和装配工艺。RV减速机具有更高的疲劳强度、刚度和使用寿命，与谐波传动不同，运动精度会随着使用时间的增加而显著降低，其缺点是重量大、整体尺寸大。

谐波减速器:

用于工业机器人或负载较小的大型机器人末端的几个轴。谐波减速器是一种谐波传动装置，包括谐波加速器和谐波减速器。谐波减速器主要包括刚性轮、柔性轮、轴承和波形发生器，缺一不可。其中，刚性轮的齿数略大于柔性轮。小型机器人谐波减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、运动精度高、单级传动比大等特点。

两者啮合时齿差较小。不同的是，谐波中的一个关键齿轮是柔性的，需要反复高速变形，因此是脆弱的，其承载能力和寿命是有限的。RV通常采用摆线针轮，谐波则采用渐开线齿廓。现在有些厂家采用双圆弧齿廓，比渐开线齿廓先进得多。

减速器的两大巨头是Nabtesco和Harmony Drive，它们几乎垄断了全球机器人的减速器。两种减速机都有微米级的加工精度，所以这种在量产阶段很难有高可靠性，更不用说几千转的高速运转了，还需要较长的使用寿命。

谐波减速器由四个基本部件组成:柔性轮、波发生器、刚性轮和轴承。

柔性轮的外径略小于刚性轮的内径。通常，柔性轮比刚性轮少两个齿。波发生器的椭圆形状决定了柔性轮和刚性轮的齿接触点分布在椭圆中心之间的相对两侧。在波发生器旋转过程中，柔性轮和刚性轮的齿接触部分开始啮合。当波发生器顺时针旋转180°时，柔性轮相当于刚性轮逆时针旋转一个齿数差。在180°对称位置，总齿数的30%以上同时啮合，这也有助于其高扭矩传递。

与谐波减速器相比，RV变速器是在传统销摆行星变速器的基础上发展起来的一种新型变速器。它不仅克服了一般销摆传动的缺点，而且具有体积小、重量轻、传动比范围宽、使用寿命长、精度稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。

RV减速机由摆线针轮和行星支架组成，具有体积小、抗冲击能力强、扭矩大、定位精度高、振动小、减速比大等诸多优点，广泛应用于工业机器人、机床、医疗检测设备、卫星接收系统等领域。

RV减速机的壳体和摆线针轮由实心钢驱动，承载能力强。但谐波减速器的柔轮会不断变形传递扭矩，这就决定了谐波减速器承受大扭矩和冲击载荷的能力有限，所以一般用于前端。

2.RV减速器和谐波减速器的优缺点

谐波减速器结构简单紧凑，适用于小型化、中低负荷应用。

RV减速器刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适用于中重载应用。但RV减速器需要传递很大的扭矩，承受很大的过载冲击，保证预期的工作寿命。因此在设计上采用相对复杂的过定位结构，制造工艺和成本难以控制。RV减速器内部没有弹性变形的应力元件，因此可以承受一定的扭矩。RV减速器的轴承是其薄弱环节，容易突破轴承应力极限，导致轴承异常磨损或断裂。这个问题在高速时更为突出，因此RV减速机的额定扭矩随着输入速度的增加而明显减小。

3.还原剂之间有替代关系吗？

正面观点:

RV减速器比机器人常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，其齿隙精度稳定，与谐波传动不同，其运动精度会随着使用时间的增加而显著下降。因此，RV减速器在许多国家被广泛应用于高精度机器人传动。因此，在先进的机器人传动中，RV减速器将逐步取代谐波减速器。

这些产品在某些型号中确实存在替代关系，但这类减速器只能部分替代。在大多数情况下，很难更换所有类型的减速器。比如在速比方面，谐波和RV的速比远大于行星，所以小速比的领域以行星为主。当然行星的速比可以放大，但很难替代谐波和RV。比如在刚性方面，行星和RV的刚性要优于谐波，谐波在刚性工况下很难有好的性能。

谐波减速器的特点是轻便小巧。在这方面，行星和房车很难实现。因此，各种减速器只能在某些情况下更换，但全方位更换一种产品是不现实的。

反观点:

各种减速器不能互相替代，但它们是互补的。

RV与谐波相辅相成，但不排除在结构设计优化和制造工艺突破后，中低负荷应用领域将形成局部竞争。

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