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 减速机技术全解析与应用指南

在工业自动化与机械传动系统中，减速机作为核心动力传递装置，承担着降低转速、增大转矩、调节运动精度的关键使命，被誉为“机械传动的心脏”。从大型钢铁冶金设备到精密机器人关节，从风电发电机组到家用医疗器械，减速机的身影无处不在，其性能优劣直接决定了整个传动系统的效率、可靠性与使用寿命。本文将从减速机的基本概念、发展历程、分类体系、核心技术、设计制造、应用场景及未来趋势等方面进行全面解析，为相关从业者及技术爱好者提供系统的知识参考。

章 减速机的基本概念与核心作用

1.1 减速机的定义

减速机，又称减速器或减速箱，是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、行星齿轮传动等机构组成的独立传动部件。它通常安装在原动机（如电动机、内燃机、液压马达等）与工作机之间，通过原动机输入的高速旋转动力，经箱体内传动机构的减速增扭作用后，输出低速大转矩动力，以满足工作机对动力参数的需求。

从机械原理角度来看，减速机的本质是利用齿轮的齿数差或蜗杆与蜗轮的导程差来实现转速与转矩的转换。根据能量守恒定律，在忽略传动损耗的理想状态下，减速机的输入功率与输出功率相等，即输入转速×输入转矩=输出转速×输出转矩。实际应用中，由于齿轮啮合摩擦、轴承摩擦等因素会产生传动损耗，输出功率略低于输入功率，这一差值通常用传动效率来衡量。

1.2 减速机的核心作用

减速机在传动系统中的作用并非单一的减速增扭，而是通过多维度的性能调节，保障整个机械系统的稳定运行。其核心作用主要体现在以下几个方面：

- 转速调节与转矩放大：这是减速机基础的功能。原动机（尤其是电动机）通常具有较高的额定转速和相对较小的额定转矩，而多数工作机（如输送机、搅拌机、起重机）则需要较低的工作转速和较大的驱动转矩。例如，一台额定转速1500r/min、额定转矩10N·m的电动机，通过一台传动比10:1的减速机后，可输出150r/min的转速和约100N·m的转矩（扣除传动损耗），完美匹配工作机的动力需求。

- 动力分配与方向改变：在多轴传动系统中，减速机可通过齿轮组合实现动力的分流或汇流，将单一原动机的动力传递给多个工作机构，或整合多个原动机的动力驱动一个工作机构。利用锥齿轮、伞齿轮等传动结构，减速机可改变动力传递方向，使原动机与工作机的安装位置更加灵活。

- 提高传动精度与稳定性：精密减速机（如谐波减速机、RV减速机）通过特殊的传动结构设计，可有效降低传动间隙（回差），提高位置控制精度和运动重复性。在机器人、数控机床等对运动精度要求极高的设备中，精密减速机的精度直接决定了设备的加工精度或作业精度。减速机的刚性结构还能吸收原动机的振动和冲击，减少工作机的振动噪声，提高系统运行稳定性。

- 保护原动机与工作机：减速机在传动系统中起到“缓冲”作用，当工作机突然过载时，减速机内部的齿轮、轴承等部件可通过弹性变形或安全装置（如安全销、摩擦片）吸收部分载荷，避免原动机因过载而损坏。减速机还能隔离工作机的反向冲击载荷，保护原动机的核心部件（如电动机的转子、内燃机的曲轴）。

- 简化系统设计与安装：减速机作为标准化、模块化的传动部件，可根据原动机和工作机的参数进行选型，无需用户自行设计复杂的传动机构。其紧凑的结构设计还能减少传动系统的占用空间，降低设备的整体体积和重量，简化安装调试流程。

1.3 减速机的性能指标

评估减速机性能的核心指标包括传动比、额定转矩、传动效率、回差、转速范围、噪声、温升及使用寿命等，这些指标直接决定了减速机的适用场景和使用效果：

- 传动比：指减速机输入转速与输出转速的比值，分为理论传动比和实际传动比。理论传动比由传动机构的几何参数决定（如齿轮的齿数比、蜗杆的头数与蜗轮的齿数比），实际传动比因传动间隙和弹性变形会略有偏差。传动比的表示方法有公称传动比（如10:1）、大传动比和小传动比等，根据系统需求可选择定传动比或变传动比减速机。

- 额定转矩：指减速机在额定转速和额定工况下，能够长期稳定输出的大转矩，单位为N·m或kg·m。额定转矩是减速机选型的关键参数，需根据工作机的负载转矩、启动转矩和冲击转矩进行确定，通常要求减速机的额定转矩大于工作机的大负载转矩。

- 传动效率：指减速机输出功率与输入功率的比值，以百分比表示。传动效率反映了减速机的能量损耗程度，损耗主要来源于齿轮啮合摩擦、轴承摩擦、润滑油搅拌损耗等。不同类型的减速机效率差异较大，如圆柱齿轮减速机效率通常为90%~98%，蜗杆减速机效率为70%~90%，精密谐波减速机效率为80%~90%。效率越高，系统的能耗越低，运行成本也越低。

- 回差：又称空回，指减速机输入轴固定时，输出轴正反转动的大角度差值，单位为弧分（′）或弧秒（″）。回差是衡量减速机精度的核心指标，主要由齿轮啮合间隙、轴承间隙、轴的弹性变形等因素引起。精密传动场景（如机器人、数控机床）对回差要求极高，通常要求回差小于1弧分，而普通传动场景对回差要求较低（如小于30弧分）。

- 转速范围：指减速机能够正常工作的输入转速和输出转速范围。输入转速上限受限于齿轮的线速度、轴承的极限转速和润滑油的耐热性，输出转速下限受限于润滑油的流动性和传动稳定性。不同类型的减速机转速范围差异较大，如普通齿轮减速机输入转速通常为1000~3000r/min，而高速齿轮减速机输入转速可高达10000r/min以上。

- 噪声：指减速机运行时产生的声音强度，单位为dB(A)。噪声主要来源于齿轮啮合时的冲击和振动、轴承转动噪声、润滑油流动噪声等。噪声水平与传动精度、齿轮加工精度、装配质量和润滑条件密切相关。工业场景通常要求减速机噪声低于75dB(A)，精密设备和民用场景对噪声要求更高（如低于60dB(A)）。

- 温升：指减速机运行时，箱体内油温与环境温度的差值，单位为℃。温升是衡量减速机散热性能的重要指标，过高的温升会导致润滑油粘度下降、润滑性能恶化，加速齿轮和轴承的磨损，缩短使用寿命。通常要求减速机在额定工况下的温升不超过40℃，高油温不超过80℃。

- 使用寿命：指减速机在正常使用、维护保养的条件下，能够稳定工作的累计时间，单位为小时（h）或年。使用寿命主要取决于核心部件（齿轮、轴承、蜗杆蜗轮）的材料性能、加工精度、热处理工艺和润滑条件。普通工业减速机使用寿命通常为10000~30000h，精密减速机使用寿命为5000~20000h，合理的维护保养可显著延长使用寿命。

第二章 减速机的发展历程与技术演进

2.1 减速机的起源与早期发展（18世纪-20世纪初）

减速机的发展与工业革命的进程紧密相关，其起源可追溯至18世纪末的机械传动技术。在工业革命初期，蒸汽机作为主要原动机，其转速较低（通常为几十到几百r/min），但转矩较大，对减速机的需求并不迫切。随着19世纪电动机的发明和推广，原动机的转速大幅提高（如早期直流电动机转速可达1000r/min以上），而工作机（如纺织机、机床）仍需要较低的工作转速，减速机逐渐成为传动系统的必需部件。

19世纪中叶，齿轮传动技术开始成熟，人们开始采用简单的圆柱齿轮组合实现减速功能，这是早的减速机雏形。此时的减速机结构简单，通常为单级或两级圆柱齿轮传动，采用铸铁壳体，齿轮加工精度较低（主要采用刨削、铣削工艺），传动效率和可靠性较差，主要应用于对传动要求不高的农业机械和小型工业设备。

20世纪初，蜗杆传动技术的发展推动了减速机的进步。蜗杆蜗轮传动具有传动比大、结构紧凑、运行平稳等优点，适用于需要大减速比的场景（如起重设备、矿山机械）。此时的减速机开始采用青铜蜗轮与钢蜗杆配合，提高了传动精度和耐磨性。轴承技术的发展（如滚动轴承的应用）减少了传动损耗，使减速机的效率得到显著提升。

2.2 减速机的工业化发展阶段（20世纪中期-20世纪末）

20世纪中期，随着第二次世界大战后工业的快速复苏，机械制造、汽车、钢铁、化工等行业的蓬勃发展对减速机的需求大幅增加，推动了减速机的工业化、标准化生产。这一阶段，减速机的技术发展主要体现在以下几个方面：

- 结构多样化：除了传统的圆柱齿轮减速机和蜗杆减速机，行星齿轮减速机、圆锥齿轮减速机、摆线针轮减速机等新型结构陆续出现。行星齿轮减速机由于具有传动比大、体积小、重量轻、承载能力强等优点，在航空航天、汽车等领域得到广泛应用；摆线针轮减速机则凭借其高传动效率、低噪声、长寿命等特点，成为中小功率传动场景的主流选择。

- 加工精度提升：齿轮加工技术实现了重大突破，滚齿机、插齿机、剃齿机等专用齿轮加工设备的出现，使齿轮的加工精度从IT10级提升至IT7级以上。热处理工艺（如渗碳淬火、氮化处理）的应用，提高了齿轮的表面硬度和心部韧性，显著增强了减速机的承载能力和耐磨性。

- 标准化与系列化：为了提高生产效率、降低成本，各国开始制定减速机的标准规范。如德国的DIN标准、美国的AGMA标准、日本的JIS标准等，对减速机的结构形式、参数系列、性能指标、安装尺寸等进行了统一规定。我国也在20世纪80年代制定了GB/T 10095《圆柱齿轮精度》等一系列标准，推动了减速机的标准化生产。

- 应用场景拓展：随着工业自动化水平的提高，减速机开始应用于更广泛的领域，如汽车工业中的变速箱（本质是一种变传动比减速机）、钢铁工业中的轧钢机传动系统、化工工业中的搅拌设备传动系统等。减速机的功率范围也不断扩大，从几瓦的微型减速机到几千千瓦的大型减速机，满足了不同场景的需求。

2.3 减速机的精密化与智能化发展阶段（21世纪至今）

进入21世纪，随着机器人技术、智能制造、新能源等新兴产业的发展，对减速机的精度、可靠性、小型化、轻量化提出了更高的要求，推动减速机技术向精密化、智能化方向迈进。这一阶段的技术发展亮点主要包括：

- 精密减速机技术突破：机器人关节、数控机床等精密传动场景对减速机的回差、刚性、动态响应性能要求极高，传统减速机难以满足需求。在此背景下，谐波减速机、RV减速机等精密减速机技术迅速发展。谐波减速机由美国发明家C.W. Musser于1955年发明，20世纪80年代后在日本得到产业化推广，其通过柔性齿轮的弹性变形实现传动，回差可小于1弧分，体积和重量仅为传统减速机的1/3~1/2；RV减速机由日本帝人公司于1986年开发，结合了行星齿轮传动和摆线针轮传动的优点，具有高刚性、高精度、高承载能力等特点，成为工业机器人关节的核心部件。

- 材料与制造工艺创新：为了提高减速机的性能和寿命，新型材料不断涌现，如高强度合金钢材（用于齿轮和轴）、陶瓷材料（用于轴承，具有耐高温、耐磨损、低摩擦等优点）、复合材料（用于壳体，可减轻重量、降低噪声）。制造工艺也实现了升级，如五轴联动加工中心用于复杂齿轮的精密加工，激光测量技术用于齿轮精度的检测，3D打印技术用于减速机原型的快速制造，这些技术的应用使减速机的加工精度和一致性得到大幅提升。

- 智能化与状态监测：随着物联网、传感器技术的发展，智能化减速机开始出现。这类减速机集成了温度传感器、振动传感器、转速传感器等监测元件，可实时采集运行过程中的温度、振动、转速、负载等参数，并通过无线或有线通信将数据传输至控制系统。通过数据分析，可实现减速机的故障预警、寿命预测、远程诊断等功能，提高设备的运维效率，降低停机损失。例如，风电行业的大型减速机通过状态监测系统，可提前发现齿轮磨损、轴承失效等故障，避免因突发故障导致的巨额损失。

- 绿色节能化发展：在全球能源危机和环保要求日益严格的背景下，节能成为减速机技术发展的重要方向。通过优化齿轮齿形（如采用修形齿、鼓形齿）、改善润滑条件（如采用高效润滑油、油气润滑系统）、减少传动间隙等措施，减速机的传动效率不断提高。轻量化设计（如采用铝合金壳体、空心轴结构）可减少材料消耗和能耗，符合绿色制造的发展趋势。

第三章 减速机的分类体系与结构特点

减速机的种类繁多，根据传动机构的类型、传动比的变化方式、安装形式、功率范围等不同分类标准，可分为多种类型。不同类型的减速机具有不同的结构特点和适用场景，正确选择减速机类型是保证传动系统性能的关键。本节将根据传动机构的类型，对常见的减速机进行分类介绍。

3.1 齿轮减速机

齿轮减速机是应用广泛的减速机类型，其核心传动机构为齿轮组，通过齿轮的啮合实现动力传递和减速增扭。根据齿轮的类型和布置形式，齿轮减速机可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机、行星齿轮减速机等多种类型。

3.1.1 圆柱齿轮减速机

圆柱齿轮减速机以圆柱齿轮为核心传动元件，齿轮的轴线相互平行，是结构简单、应用广泛的减速机类型。根据传动级数的不同，可分为单级、两级和多级圆柱齿轮减速机。

单级圆柱齿轮减速机结构简单，由一对相互啮合的圆柱齿轮组成，传动比通常为1.5:1~8:1，适用于减速比要求不高的场景。其优点是结构紧凑、加工制造简单、传动效率高（可达95%~98%）；缺点是传动比有限，无法满足大减速比需求。

两级圆柱齿轮减速机由两对相互啮合的圆柱齿轮组成，传动比通常为8:1~40:1，适用于中速比场景。根据齿轮的布置形式，可分为展开式、分流式和同轴式三种结构：展开式结构简单，齿轮轴线依次布置，但轴向尺寸较大；分流式结构中，中间轴上的两个齿轮驱动输出轴上的两个齿轮，负载分布均匀，承载能力强；同轴式结构中，输入轴与输出轴同轴，体积小，安装方便，但中间轴较长，刚性较差。

多级圆柱齿轮减速机由三级或以上圆柱齿轮组成，传动比可高达100:1以上，适用于大减速比场景。但随着级数的增加，传动效率会逐渐降低，体积和重量也会增大，通常用于对减速比要求极高且对体积重量要求不严格的场景（如矿山机械、重型机械）。

圆柱齿轮减速机的优点是传动效率高、承载能力强、使用寿命长、维护方便；缺点是传动比有限，体积和重量较大（尤其是多级减速机）。适用于冶金、矿山、化工、建材等行业的通用机械传动场景。

3.1.2 圆锥齿轮减速机

圆锥齿轮减速机以圆锥齿轮为核心传动元件，齿轮的轴线相交（通常为90°），主要用于需要改变动力传递方向的场景。根据传动级数的不同，可分为单级和两级圆锥齿轮减速机。

单级圆锥齿轮减速机由一对相互啮合的圆锥齿轮组成，传动比通常为1:1~5:1，适用于需要改变传动方向且减速比要求不高的场景（如机床的进给机构、输送设备的转向机构）。其优点是结构紧凑、传动平稳、可改变传动方向；缺点是传动比有限，圆锥齿轮加工难度较大，成本较高。

两级圆锥齿轮减速机通常由一对圆锥齿轮和一对圆柱齿轮组成，又称圆锥-圆柱齿轮减速机，传动比通常为5:1~20:1。这种结构结合了圆锥齿轮改变传动方向和圆柱齿轮增大减速比的优点，适用于需要改变传动方向且减速比要求较高的场景（如起重机的回转机构、工程机械的行走机构）。

圆锥齿轮减速机的优点是可改变传动方向、传动平稳、承载能力较强；缺点是加工精度要求高、成本高、传动效率略低于圆柱齿轮减速机（约90%~95%）。适用于需要转向的机械传动系统。

3.1.3 行星齿轮减速机

行星齿轮减速机是一种新型齿轮减速机，其传动机构由太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架组成。工作时，太阳轮固定或转动，行星轮围绕太阳轮公转并自转，行星架与输出轴连接，通过行星轮的公转带动输出轴转动，实现减速增扭。根据太阳轮和内齿圈的固定情况，可实现不同的传动比。

行星齿轮减速机的结构特点主要包括：① 传动比大，单级传动比可达3:1~10:1，多级组合可实现1000:1以上的大传动比；② 体积小、重量轻，由于行星轮围绕太阳轮分布，载荷由多个行星轮共同承担，单位体积的承载能力远高于传统齿轮减速机；③ 传动效率高，单级传动效率可达97%~99%，多级传动效率也能保持在90%以上；④ 传动平稳、噪声低，多个行星轮均匀分布，可平衡惯性力和离心力，减少振动和噪声；⑤ 结构紧凑，输入轴与输出轴同轴，安装方便。

根据结构形式的不同，行星齿轮减速机可分为直齿行星齿轮减速机、斜齿行星齿轮减速机、人字齿行星齿轮减速机等。斜齿和人字齿行星齿轮减速机由于齿轮啮合面更大，传动更平稳，承载能力更强，适用于高速、重载场景；直齿行星齿轮减速机结构简单，成本较低，适用于中低速、轻载场景。

行星齿轮减速机的优点是传动比大、体积小、重量轻、效率高、平稳性好；缺点是结构复杂、加工精度要求高、成本较高。适用于航空航天、汽车、机器人、风电、数控机床等对体积、重量和精度要求较高的场景。

3.2 蜗杆减速机

蜗杆减速机以蜗杆和蜗轮为核心传动元件，通过蜗杆的螺旋齿与蜗轮的轮齿啮合实现动力传递。蜗杆通常为主动件，蜗轮为从动件，由于蜗杆的螺旋齿与蜗轮的轮齿啮合面为滑动摩擦，蜗杆减速机具有传动比大、结构紧凑、运行平稳等特点。

根据蜗杆的类型，蜗杆减速机可分为阿基米德蜗杆减速机、渐开线蜗杆减速机、法向直廓蜗杆减速机等。阿基米德蜗杆加工简单，成本较低，但啮合效率较低；渐开线蜗杆啮合性能好，效率较高，加工难度较大；法向直廓蜗杆适用于多头蜗杆，传动平稳性好。

蜗杆减速机的传动比通常为10:1~100:1，单级即可实现大减速比，结构非常紧凑。其优点是：① 传动比大，单级传动比远高于齿轮减速机；② 结构紧凑，体积小，重量轻；③ 运行平稳，噪声低，由于蜗杆与蜗轮的啮合为线接触，传动平稳性好；④ 具有自锁性，当蜗杆的导程角小于摩擦角时，减速机具有自锁功能，可防止工作机反向转动（如起重设备中可防止重物坠落）。

蜗杆减速机的缺点也较为明显：① 传动效率低，由于蜗杆与蜗轮的啮合为滑动摩擦，摩擦损耗大，单级传动效率通常为70%~90%，远低于齿轮减速机；② 使用寿命较短，滑动摩擦会导致蜗轮磨损较快，尤其是采用普通材料制造的蜗轮，使用寿命通常为齿轮减速机的1/2~1/3；③ 发热量大，摩擦损耗产生的热量较多，需要良好的散热结构（如散热片、冷却风扇），否则会导致润滑油失效。

蜗杆减速机适用于减速比大、转速低、对效率要求不高且需要自锁功能的场景，如起重设备、输送设备、医疗器械、小型机床等。为了提高蜗杆减速机的效率和寿命，通常采用青铜蜗轮与淬硬磨削蜗杆配合，并使用高效润滑油。

3.3 精密减速机

精密减速机是指传动精度高（回差小）、刚性强、动态响应性能好的减速机，主要用于机器人、数控机床、航空航天等对运动精度要求极高的场景。常见的精密减速机包括谐波减速机、RV减速机、行星齿轮精密减速机等。

3.3.1 谐波减速机

谐波减速机由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三部分组成，其核心工作原理是利用柔性齿轮的弹性变形实现齿轮啮合传动。波发生器是一个椭圆形的凸轮，外侧套有柔性轴承；柔性齿轮是一个薄壁圆筒形零件，内壁或外壁带有齿轮；刚性齿轮是一个固定的圆环齿轮，带有内齿或外齿。当波发生器旋转时，会迫使柔性齿轮发生弹性变形，使其长轴处的齿与刚性齿轮的齿啮合，短轴处的齿与刚性齿轮的齿脱开，通过齿的啮合与脱开实现动力传递。

根据柔性齿轮与刚性齿轮的啮合方式，谐波减速机可分为外啮合式（柔性齿轮为外齿，刚性齿轮为内齿）和内啮合式（柔性齿轮为内齿，刚性齿轮为外齿）两种，其中外啮合式应用更为广泛。谐波减速机的传动比取决于刚性齿轮和柔性齿轮的齿数差，公式为：传动比=刚性齿轮齿数/（刚性齿轮齿数-柔性齿轮齿数），通常单级传动比为50:1~300:1。

谐波减速机的优点是：① 精度高，回差可小于1弧分，运动重复性好，适用于精密定位场景；② 体积小、重量轻，由于采用柔性齿轮传动，无需多级齿轮组合，体积和重量仅为传统齿轮减速机的1/3~1/2；③ 传动效率高，单级传动效率可达80%~90%；④ 传动平稳、噪声低，无齿轮啮合间隙，振动噪声小；⑤ 维护方便，结构简单，易损件少。

谐波减速机的缺点是：① 柔性齿轮易疲劳损坏，由于柔性齿轮长期处于弹性变形状态，容易产生疲劳裂纹，使用寿命相对较短（通常为5000~20000h）；② 承载能力有限，柔性齿轮的薄壁结构使其抗冲击能力较差，不适用于重载场景；③ 成本较高，柔性齿轮的加工精度要求极高，制造难度大，导致谐波减速机的价格较高。

谐波减速机主要应用于工业机器人（如关节机器人的小臂、手腕关节）、数控机床（如伺服进给机构）、航空航天设备（如卫星天线驱动机构）、医疗器械（如手术机器人）等精密传动场景。

3.3.2 RV减速机

RV减速机（Rotary Vector Reducer）是一种结合了行星齿轮传动和摆线针轮传动的精密减速机，由日本帝人公司于1986年开发，其结构主要包括输入轴、行星齿轮、摆线轮、针轮、输出轴等部件。工作时，输入轴带动行星齿轮旋转，行星齿轮驱动偏心轴旋转，偏心轴带动摆线轮做偏心运动，摆线轮与针轮啮合，通过摆线轮的偏心运动带动输出轴旋转，实现减速增扭。

RV减速机的传动比由摆线轮和针轮的齿数差决定，单级传动比通常为30:1~170:1，两级传动比可高达10000:1以上。由于采用了行星齿轮和摆线针轮的复合传动结构，RV减速机兼具了行星齿轮减速机的高承载能力和摆线针轮减速机的高精度优点。

RV减速机的优点是：① 精度高，回差可小于1弧分，刚性强，动态响应性能好，适用于高精度定位和重载场景；② 承载能力强，摆线轮与针轮的啮合齿数多（通常为总齿数的1/2~2/3），载荷分布均匀，可承受较大的径向和轴向载荷；③ 使用寿命长，摆线轮和针轮采用高强度材料制造，配合精密加工和良好润滑，使用寿命可达10000~30000h；④ 传动效率高，单级传动效率可达90%~95%；⑤ 抗冲击能力强，结构刚性好，可承受较大的冲击载荷。

RV减速机的缺点是：① 结构复杂，零件数量多，加工精度要求极高（如摆线轮的齿形精度需达到IT5级以上），制造难度大；② 体积和重量相对较大，比传统齿轮减速机紧凑，但比谐波减速机体积大；③ 成本高，由于制造难度大，RV减速机的价格通常高于谐波减速机。

RV减速机是工业机器人关节的核心部件，尤其是在重载机器人（如负载100kg以上的机器人）中，RV减速机凭借其高刚性和高承载能力成为。RV减速机还应用于数控机床、航空航天设备、海洋工程设备等高端装备领域。

3.4 其他类型减速机

除了上述常见类型的减速机外，还有摆线针轮减速机、蜗轮蜗杆-齿轮组合减速机、无级变速减速机等特殊类型的减速机，适用于不同的场景需求。

3.4.1 摆线针轮减速机

摆线针轮减速机以摆线轮和针轮为核心传动元件，由输入轴、偏心套、摆线轮、针轮、输出轴等部件组成。工作时，输入轴带动偏心套旋转，偏心套带动摆线轮做偏心运动，摆线轮与针轮啮合，通过摆线轮的偏心运动带动输出轴旋转。摆线针轮减速机的传动比由摆线轮和针轮的齿数差决定，单级传动比通常为11:1~87:1，两级传动比可高达1000:1以上。

摆线针轮减速机的优点是：① 传动比大，单级即可实现大减速比；② 结构紧凑，体积小，重量轻；③ 传动平稳，噪声低，啮合齿数多，振动小；④ 承载能力强，抗冲击性能好；⑤ 维护方便，故障率低。缺点是：① 加工精度要求高，摆线轮的齿形加工难度大；② 传动效率略低于齿轮减速机（约85%~95%）；③ 回差较大，不适用于精密传动场景。适用于矿山、冶金、化工、建筑等行业的重载、大减速比传动场景。

3.4.2 无级变速减速机

无级变速减速机（CVT）是一种可实现传动比连续变化的减速机，根据传动原理可分为机械无级变速减速机、液压无级变速减速机、电气无级变速减速机等。机械无级变速减速机通过摩擦传动（如带式、盘式、锥式）实现无级变速，液压无级变速减速机通过液压泵和液压马达的流量调节实现无级变速，电气无级变速减速机通过变频电机或伺服电机的转速调节实现无级变速。

无级变速减速机的优点是：① 传动比连续可调，可根据工作需求实现平稳的转速调节；② 运行平稳，无换挡冲击，振动噪声小；③ 效率高，尤其是电气无级变速减速机，效率可达90%以上。缺点是：① 承载能力有限，机械无级变速减速机受摩擦传动的限制，承载能力较低；② 成本较高，液压和电气无级变速减速机的控制系统复杂，成本较高。适用于需要连续调节转速的场景，如食品加工、印刷、纺织、塑料机械等。

第四章 减速机的核心部件与材料选择

减速机的性能和寿命主要取决于核心部件的设计、材料选择和加工质量。减速机的核心部件包括齿轮、蜗杆蜗轮、轴、轴承、壳体等，每个部件都承担着重要的功能，其材料选择需根据工作载荷、转速、工作环境等因素进行综合考虑。本节将对减速机的核心部件及其材料选择进行详细介绍。

4.1 齿轮

齿轮是齿轮减速机的核心传动元件，直接承担着动力传递和转速转换的任务，其性能直接决定了减速机的承载能力、传动效率和使用寿命。齿轮的主要失效形式包括齿面磨损、齿面胶合、齿面疲劳点蚀、齿根弯曲疲劳折断等，齿轮材料需具备高强度、高硬度、高耐磨性、高韧性和良好的热处理性能。

4.1.1 齿轮材料的分类与选择

齿轮材料主要分为钢材、铸铁、有色金属和非金属材料四大类，其中钢材由于具有良好的力学性能和热处理性能，是应用广泛的齿轮材料。