工业机器人RV减速机的机械原理.pdfVIP

当我们在无限憧憬工业机器人时代的时候，你可曾知道，工业机

器人最关键的机械结构之一RV减速机，到今天，中国仍然不具

备设计和制造能力。“十二五”时期，国家“863”计划将其列入

重点攻克的技术瓶颈。国内顶尖大学和科研机构几年攻关也只有

论文，没有实物。

工业机器人所有核心零部件中，减速机最为关键。

工业机器人成本结构大致如下：本体22%、伺服系统25%、减速

器38%、控制系统10%以及其他5%。简单拆分国内6轴工业机

器人成本(总成本25万元)，可以看出减速器和伺服电机两项成本

接近13万元，主要以进口为主。

一、RV减速机的机械原理

德国人劳伦兹·勃朗于1926年创造性地提出了一种少齿差行星传

动机构，它是用外摆线作为齿廓曲线的，这就是最早期的针摆行

星传动，由于两个啮合齿轮其中之一采用了针轮的形式，这种传

动也被称做摆线针轮行星齿轮传动。

RV传动一种全新的传动方式，它是在传统针摆行星传动的基础上

发展出来的，不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且因为具有体

积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、

传动平稳等一系列优点。

第1减速部…正齿轮减速机构

输入轴的旋转从输入齿轮传递到直齿轮，按齿数比进行减速。这

是第一减速部。

第2减速部…差动齿轮减速机构

直齿轮与曲柄轴相连接，变为第二减速部的输入。在曲柄轴的偏

心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮。另外，在外壳内侧仅比RV

齿轮数多一个的针齿，以同等的齿距排列。

如果固定外壳转动直齿轮，则RV齿轮由于曲柄轴的偏心运动也

进行偏心运动。此时如果曲柄轴转动一周，则RV齿轮就会沿与

曲柄轴相反的方向转动一个齿。这个转动被输出到第2减速部的

轴。将轴固定时，外壳侧成为输出侧。

二、RV减速机对工业机器人的重要性

工业机器人第一关节到第四关节全部使用RV减速机，轻载工业

机器人第五关节和第六关节有可能使用谐波减速机。重载工业机

器人所有关节都需要使用RV减速机。平均而言，每台工业机器

人使用4.5台RV减速器。2013年世界工业机器人销量18万台，

需使用减速机90万台。

工业机器人的动力源一般为交流伺服电机，因为由脉冲信号驱动，

其伺服电机本身就可以实现调速，为什么工业机器人还需要减速

器呢？工业机器人通常执行重复的动作，以完成相同的工序；为

保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务，并确保工艺

质量，对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。因此，

提高和确保工业机器人的精度就需要采用RV减速器或谐波减速

器。精密减速器在工业机器人中的另一作用是传递更大的扭矩。

当负载较大时，一味提高伺服电机的功率是很不划算的，可以在

适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。此外，伺服电机

在低频运转下容易发热和出现低频振动，对于长时间和周期性工

作的工业机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。

精密减速器的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确

地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的

同时输出更大的力矩。与通用减速器相比，工业机器人关节减速

器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特

点。

大量应用在关节型工业机器人上的减速器主要有两类：RV减速器

和谐波减速器。相比于谐波减速器，RV减速器具有更高的刚度和

回转精度。因此在关节型工业机器人中，一般将RV减速器放置

在机座、大臂、肩部等重负载的位置；而将谐波减速器放置在小

臂、腕部或手部；行星减速器一般用在直角坐标工业机器人上。

同时，RV减速机较工业机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲

劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波传动那样随

着使用时间增长运动精度就会显著降低，故世界上许多国家高精

度工业机器人传动多采用RV减速器，因此，该种RV减速器在先

进工业机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。

三、RV减速机发展编年史

1、1926年德国人劳伦兹·勃朗于创造性地提出RV减速机原理

2、1