說起減速器，大家可能覺得很陌生。其實減速器是在原動機和工作機之間起匹配轉(zhuǎn)速、傳遞轉(zhuǎn)矩、改變運動方向的作用，在現(xiàn)代機器中應用廣泛。首先要認識機械裝備最核心的三大部件——驅(qū)動器、控制器、減速器。課程設計中，你們將會遇到三種二級減速器設計方案，即二級圓柱齒輪減速器，二級圓錐-圓柱齒輪減速器，二級蝸桿-齒輪減速器。通過本課程的學習，你們將掌握簡單傳動裝置的設計能力。

　　在減速器中，其核心傳動零件為齒輪傳動。齒輪傳動在工業(yè)產(chǎn)品中應用非常廣泛，關系著國家的工業(yè)命脈，大到航天飛機，小到手表玩具，可以說無處不在。齒輪傳動是個龐大的家族，擁有的類型很多，不同類型齒輪傳動又各具特點。齒輪傳動類型和形式直接決定了減速器特性及應用范圍。根據(jù)齒輪軸線布置方式可以分為平行軸齒輪傳動，相交軸齒輪傳動和交錯軸齒輪傳動。首先，我們介紹幾種常見的齒輪傳動類來說明其特點。

　　直齒圓柱齒輪

　　直齒圓柱齒輪是實際生產(chǎn)使用中最常見齒輪之一，其齒面上的接觸線是與齒輪軸線平行的直線。由于輪齒沿著整個齒寬同時進入嚙合或退出嚙合，易引起沖擊和噪聲，傳動平穩(wěn)性相對差，但易于加工和實現(xiàn)高精度。兩種嚙合形式中外嚙合兩齒輪轉(zhuǎn)動方向相反，內(nèi)嚙合(齒圈與齒輪)兩齒輪傳動方向相同。

　　斜齒圓柱齒輪

　　斜齒輪是具有螺旋齒線的圓柱齒輪。齒輪的接觸線是與軸線夾角為βb的斜直線，輪齒從開始嚙合到脫離嚙合是逐漸從一端過渡到另一端，故傳動平穩(wěn)，噪聲小。這種嚙合方式也減小了齒輪制造誤差對傳動的影響，可以傳遞更高的負載，適用于高速場合。一對斜齒輪嚙合時，其中一個齒輪為左旋，則另一個齒輪為右旋。平行軸兩斜齒輪螺旋角β1與β2之和為0，如果β1與β2之和不為0，則形成了交錯軸斜齒輪傳動。

　　人字齒輪

　　斜齒輪傳動會產(chǎn)生軸向力，為消除軸向力對軸系的影響，把一個齒輪做成對稱方向相反的斜齒輪，來消除軸向力，齒形看上去像個人字。人字齒輪制造困難，加工成本高，但具有傳動功率大、可靠性高、精度高和承載能力強等優(yōu)點，在航空航天、船舶等重型機械領域發(fā)揮著重要作用。

　　齒輪齒條傳動

　　齒輪齒條傳動是由齒輪和齒條構(gòu)成的。齒條的齒廓為直線，相當于分度圓半徑為無窮大圓柱齒輪，其工作原理是將齒輪的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的往復直線運動，或?qū)X條的往復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的回轉(zhuǎn)運動。例如，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由齒輪齒條傳動實現(xiàn)的。

　　錐齒輪

　　錐齒輪用于兩相交軸之間的齒輪傳動，可以改變輸出軸的方向，錐齒輪有一個圓錐體作為其節(jié)面，輪齒沿圓錐體切割，錐齒輪有直齒、斜齒和曲齒之分，直齒最為常用，斜齒已逐漸被曲齒取代。軸交角可為任意角度，最常用的軸交角為90°，直齒錐齒輪的制造精度較低，工作時振動和噪聲較大，故圓周速度不宜過高。

　　蝸輪蝸桿傳動

　　蝸桿傳動用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動，交錯角通常為90°。與圓柱齒輪傳動比，效率較低，適合低功率，傳動比范圍可以達8-100，并可以實現(xiàn)自鎖。由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，同時嚙合齒對較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。

　　其實齒輪減速器已經(jīng)有很長的應用歷史，目前技術成熟并已標準化。隨著工業(yè)技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，如航空航天、新能源、機器人和醫(yī)療器械等，所以對減速器提出了新的要求，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)簡單緊湊，傳動鏈短、傳遞功率大、噪聲低、傳動平穩(wěn)，并具有較高運行精度。如今已經(jīng)是工業(yè)社會的年代，現(xiàn)代機器設備也日益完善，減速器的需求量有增無減，這也給減速器提供了很大的舞臺，這也就對同學們對其理解和研究提出了更高的要求。那么，還有那些形式齒輪傳動可以滿足上述要求呢?

　　行星齒輪減速器

　　行星齒輪傳動同學們在機械原理課程中已經(jīng)學習過，行星齒輪減速器包括：行星輪、太陽輪和外齒圈。行星減速器體積小、重量輕，承載能力高，使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。具有功率分流、多齒嚙合的特性。適用于建筑機械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶和航空航天等領域。

　　諧波齒輪減器

　　通過具有柔性的薄壁外齒齒輪產(chǎn)生彈性變形后與剛性的內(nèi)齒輪進行內(nèi)嚙合來實現(xiàn)傳動的。它由剛輪、柔輪，波發(fā)生器三大傳動元件組成。諧波減速器傳動比大，無回差，結(jié)構(gòu)緊湊和重量輕，高精度等優(yōu)點在機器人及自動化技術領域發(fā)揮舉足輕重的作用，我國自1980年開始進行諧波減速器標準化和系列化;1985年制定了中小功率通用諧波減速器系列標準，成為世界第四個擁有通用諧波減速標準的國家。

　　擺線針輪減速器

　　擺線針輪減速機是一種行星式傳動。在輸入軸上裝有一個錯位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個滾柱軸承，形成H型機構(gòu)，兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒殼上一組環(huán)行排列的針齒銷相嚙合，以組成少齒差內(nèi)嚙合減速機構(gòu)。與漸開線齒輪箱不同，擺線針輪減速器具有零背隙和高扭矩能力，同時尺寸緊湊，適合在需要高扭矩，低速，高精度的情況下使用。

　　RV減速器

　　RV減速器是在擺線針輪傳動基礎上發(fā)展起來的，由一個行星齒輪傳動的前級和一個擺線針輪傳動的后級組成的二級減速機。自1986年投入市場以來，因其傳動比大、傳動效率高、運動精度高、回差小、低振動、剛性大和高可靠性等優(yōu)點被廣泛應用于工業(yè)機器人，機床，醫(yī)療檢測設備，衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領域。不像諧波傳動那樣隨著使用時間增長運動精度就會顯著降低，故世界上許多國家高精度機器人傳動多采用RV減速器，在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢。

　　近年來，我國工業(yè)機器人產(chǎn)量和銷量出現(xiàn)雙增，制造業(yè)市場從未像今天這般迫切需要工業(yè)機器人。我國已經(jīng)連續(xù)8年成為全球最大的工業(yè)機器人消費國。從全球來看，日本減速器企業(yè)持續(xù)在減速器結(jié)構(gòu)、材料、加工制造技術、潤滑、降噪和檢測方面做了大量提升，取得了行業(yè)領先優(yōu)勢，代表企業(yè)為納博特斯克(Nabtesco)、哈默納科(Harmonic Drive)等。雖然，我國近年來在高端減速器設計、材料、制造、測試、實驗評價等技術方面取得了一定突破，但是當前國產(chǎn)機器人使用的RV減速器大量從日本進口，中國制造業(yè)要轉(zhuǎn)型升級，必須要解決這個“卡脖子”的技術難題。制約我國工業(yè)機器人關鍵部件自主化的核心因素有以下四點。(1) 技術積累時間尚短，產(chǎn)業(yè)間融合不足;(2) 部分材料及核心元器件較難滿足部件性能需求;(3) 加工設備及工藝落后;(4) 試驗檢測能力亟待提升等。