人形機(jī)器人齒輪的類型和工藝流程

技術(shù)前沿：人形機(jī)器人傳動——模數(shù)齒輪

齒輪的歷史

齒輪的歷史早在公元前350年，古希臘著名的哲學(xué)家亞里士多德在文獻(xiàn)中對齒輪有過記錄。公元前250年左右，數(shù)學(xué)家阿基米德也在文獻(xiàn)中對使用了渦輪蝸桿的卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行了說明。在現(xiàn)今伊拉克凱特斯芬遺跡中還保存著公元前的齒輪。

齒輪在我國的歷史也源遠(yuǎn)流長。據(jù)史料記載，遠(yuǎn)在公元前400~200年的中國古代就已開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發(fā)現(xiàn)的最古老齒輪，作為反映古代科學(xué)技術(shù)成就的指南車就是以齒輪機(jī)構(gòu)為核心的機(jī)械裝置。15世紀(jì)后半的意大利文藝復(fù)興時期，著名的全才列奧納多.達(dá)芬奇，不僅在文化藝術(shù)方面，在齒輪技術(shù)史上也留下了不可磨滅的功績，經(jīng)過了500年以上，現(xiàn)在的齒輪仍然保留著當(dāng)時素描的原型。

直到17世紀(jì)末，人們才開始研究能正確傳遞運(yùn)動的輪齒形狀。18世紀(jì)，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動的應(yīng)用日益廣泛；先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪，一直到20世紀(jì)初，漸開線齒輪已在應(yīng)用中占了優(yōu)勢。其后又發(fā)展了變位齒輪、圓弧齒輪、錐齒輪、斜齒輪等等。

現(xiàn)代齒輪技術(shù)已達(dá)到：齒輪模數(shù)0.004-100毫米；齒輪直徑由1毫米到150米；傳遞功率可達(dá)十萬千瓦；轉(zhuǎn)速可達(dá)十萬轉(zhuǎn)/分；最高的圓周速度達(dá)300米/秒。

國際上，動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設(shè)計方面的一些特點(diǎn)。

齒輪的類型

齒輪的類型齒輪的種類繁多，其分類方法最通常的是根據(jù)齒輪軸性。一般分為平行軸、相交軸及交錯軸三種類型。

1）平行軸齒輪：包括正齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、齒條及斜齒條等。

2）相交軸齒輪：有直齒錐齒輪、弧齒錐齒輪、零度齒錐齒輪等。

3）交錯軸齒輪：有交錯軸斜齒齒輪、蝸桿蝸輪、準(zhǔn)雙曲面齒輪等。

上表中所列出的效率為傳動效率，不包括軸承及攪拌潤滑等的損失。平行軸及相交軸的齒輪副的嚙合，基本上是滾動，相對的滑動非常微小，所以效率高。交錯軸斜齒輪及蝸桿蝸輪等交錯軸齒輪副，因?yàn)槭峭ㄟ^相對滑動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)以達(dá)到動力傳動，所以摩擦的影響非常大，與其他齒輪相比傳動效率下降。齒輪的效率是齒輪在正常裝配狀況下的傳動效率。如果出現(xiàn)安裝不正確的情況，特別是錐齒輪裝配距離不正確而導(dǎo)致同錐交點(diǎn)有誤差時，其效率會顯著下降。

01平行軸齒輪

1）正齒輪

齒線與軸心線為平行方向的圓柱齒輪。因?yàn)橐子诩庸ぃ虼嗽趧恿鲃由鲜褂米顬閺V泛。

2）齒條

與正齒輪嚙合的直線齒條狀齒輪?？梢钥闯墒钦X輪的節(jié)圓直徑變成無限大時的特殊情況。

3）內(nèi)齒輪

與正齒輪相嚙合在圓環(huán)的內(nèi)側(cè)加工有輪齒的齒輪。主要使用在行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)及齒輪聯(lián)軸器等應(yīng)用上。

4）斜齒齒輪

齒線為螺旋線的圓柱齒輪。因?yàn)楸日X輪強(qiáng)度高且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，被廣泛使用。傳動時產(chǎn)生軸向推力。

5）斜齒齒條與斜齒齒輪相嚙合的條狀齒輪。相當(dāng)于斜齒齒輪的節(jié)徑變成無限大時的情形。

6）人字齒輪齒線為左旋及右旋的兩個斜齒齒輪組合而成的齒輪。有在軸向不產(chǎn)生推力的優(yōu)點(diǎn)。

02相交軸齒輪

1）直齒錐齒輪齒線與節(jié)錐線的母線一致的錐齒輪。在錐齒輪中，屬于比較容易制造的類型。所以，作為傳動用錐齒輪應(yīng)用范圍廣泛。

2）弧齒錐齒輪

齒線為曲線，帶有螺旋角的錐齒輪。雖然與直齒錐齒輪相比，制作難度較大，但是作為高強(qiáng)度、低噪音的齒輪使用也很廣泛。

3）零度錐齒輪

螺旋角為零度的曲線齒錐齒輪。因?yàn)橥瑫r具有直齒和曲齒錐齒輪的特征，齒面的受力情形與直齒錐齒輪相同。

03交錯軸齒輪

1）圓柱蝸桿副

圓柱蝸桿副是圓柱蝸桿和與之嚙合的蝸輪的總稱。運(yùn)轉(zhuǎn)平靜及單對即可獲得大傳動比為其最大的特征，但是有效率低的缺點(diǎn)。

2）交錯軸斜齒齒輪

圓柱蝸桿副在交錯軸間傳動時的名稱?？稍谛饼X齒輪副或斜齒齒輪與正齒輪副的情況下使用。運(yùn)轉(zhuǎn)雖然平穩(wěn)，但只適合于使用在輕負(fù)荷的情況下。

04其他特殊齒輪

1）面齒輪

可與正齒輪或斜齒齒輪嚙合的圓盤狀齒輪。在直交軸及交錯軸間傳動。

2）鼓形蝸桿副

鼓形蝸桿及與之嚙合的蝸輪的總稱。雖然制造比較困難，但比起圓柱蝸桿副，可以傳動大負(fù)荷。

3）準(zhǔn)雙曲面齒輪

在交錯軸間傳動的圓錐形齒輪。大小齒輪經(jīng)過偏心加工，與弧齒齒輪相似，嚙合原理非常復(fù)雜。

齒輪的術(shù)語

齒輪有很多齒輪所特有的術(shù)語和表現(xiàn)方法，為了使大家能更多的了解齒輪，在此介紹一些經(jīng)常使用的齒輪基本術(shù)語。

1）齒輪各部位的名稱

2）表示輪齒的大小的術(shù)語是模數(shù)

m1、m3、m8…被稱為模數(shù)1、模數(shù)3、模數(shù)8。模數(shù)是全世界通用的稱呼，使用符號m（模數(shù)）和數(shù)字（毫米〉來表示輪齒的大小，數(shù)字越大，輪齒也越大。

另外，在使用英制單位的國家（比如美國），使用符號（徑節(jié)）及數(shù)字（分度圓直徑為1英吋時的齒輪的輪齒數(shù)）來表示輪齒的大小。比如：DP24、DP8等。還有使用符號（周節(jié)）和數(shù)字（毫米）來表示輪齒大小的比較特殊的稱呼方法，比如CP5、CP10。

模數(shù)乘以圓周率即可得到齒距（p），齒距是相鄰兩齒間的長度。用公式表示就是：p=圓周率x模數(shù)=πm。不同模數(shù)的輪齒大小對比：

3）壓力角

壓力角是決定齒輪齒形的參數(shù)。即輪齒齒面的傾斜度。壓力角（α）一般采用20°。以前，壓力角為14.5°的齒輪曾經(jīng)很普及。

壓力角是在齒面的一點(diǎn)（一般是指節(jié)點(diǎn)）上，半徑線與齒形的切線間所成之角度。如圖所示，α為壓力角。因?yàn)棣痢?α，所以α’也是壓力角。

A齒與B齒的嚙合狀態(tài)從節(jié)點(diǎn)看上去時：

A齒在節(jié)點(diǎn)上推動B點(diǎn)。這個時候的推動力作用在A齒及B齒的共同法線上。也就是說，共同法線是力的作用方向，亦是承受壓力的方向，α則為壓力角。

模數(shù)（m）、壓力角（α）再加上齒數(shù)（z）是齒輪的三大基本參數(shù)，以此參數(shù)為基礎(chǔ)計算齒輪各部位尺寸。

4）齒高與齒厚

輪齒的高度由模數(shù)（m）來決定。

全齒高h(yuǎn)=2.25m（=齒根高+齒頂高）

齒頂高（ha）是從齒頂?shù)椒侄染€的高度。ha=1m。

齒根高（hf）是從齒根到分度線的高度。hf=1.25m。

齒厚（s）的基準(zhǔn)是齒距的一半。s=πm/2。

5）齒輪的直徑

決定齒輪大小的參數(shù)是齒輪的分度圓直徑（d）。以分度圓為基準(zhǔn)，才能定出齒距、齒厚、齒高、齒頂高、齒根高。

分度圓直徑d=zm

齒頂圓直徑da=d+2m

齒根圓直徑df=d-2.5m

分度圓在實(shí)際的齒輪中是無法直接看到的，因?yàn)榉侄葓A是為了決定齒輪的大小而假設(shè)的圓。

6）中心距與齒隙

一對齒輪的分度圓相切嚙合時，中心距是兩個分度圓直徑的和的一半。

中心距a=（d1+d2）/2

在齒輪的嚙合中，要想得到圓滑的嚙合效果，齒隙是個重要的因素。齒隙是一對齒輪嚙合時齒面間的空隙。

齒輪的齒高方向也有空隙。這個空隙被稱為頂隙（Clearance)。頂隙(c)是齒輪的齒根高與相配齒輪的齒頂高之差。

頂隙c=1.25m-1m=0.25m

7）斜齒齒輪

將正齒輪的輪齒螺旋狀扭轉(zhuǎn)后的齒輪為斜齒齒輪。正齒輪幾何計箅的大部分都可適用于斜齒齒輪。斜齒齒輪，根據(jù)其基準(zhǔn)面不同有2種方式：

端面（軸直角）基準(zhǔn)（端面模數(shù)/壓力角〉

法面（齒直角）基準(zhǔn)（法向模數(shù)/壓力角〉

端面模數(shù)mt和法向模數(shù)mn的關(guān)系式mt=mn/cosβ

8）螺旋方向與配合

斜齒齒輪、弧齒傘形齒輪等，輪齒呈螺旋狀的齒輪，螺旋方向和配合是一定的。螺旋方向是指當(dāng)齒輪的中心軸指向上下，從正面看上去時，輪齒的方向指向右上的是[右旋]，左上的是[左旋]。各種齒輪的配合如下所示。

常用的漸開線齒形

僅僅在摩擦輪的外周上分割出等分的齒距，裝上突起，然后相互嚙合轉(zhuǎn)動的話,會出現(xiàn)如下問題：

輪齒的切點(diǎn)產(chǎn)生滑動、切點(diǎn)的移動速度時快時慢、產(chǎn)生振動及噪音

輪齒傳動時既要安靜又要圓滑，由此，誕生了漸開曲線。

1）什么是漸開線

將一端系有鉛筆的線纏在圓筒的外周上，然后在線繃緊的狀態(tài)下將線漸漸放開。此時，鉛筆所畫出的曲線即為漸開曲線。圓筒的外周被稱為基圓。

2）8齒漸開線齒輪示例

將圓筒8等分后，系上8根鉛筆，畫出8條漸開曲線。然后，將線向相反方向纏繞，按同樣方法畫出8條曲線，這就是以漸開曲線作為齒形，齒數(shù)為8的齒輪。

3）漸開線齒輪的優(yōu)點(diǎn)

即使中心距多少有些誤差，也可以正確的嚙合；

比較容易得到正確的齒形，加工也比較容易；

因?yàn)樵谇€上滾動嚙合，所以，可以圓滑地傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；

只要輪齒的大小相同，一個刀具可以加工齒數(shù)不同的齒輪；

齒根粗壯，強(qiáng)度高。

4）基圓和分度圓

基圓是形成漸開線齒形的基礎(chǔ)圓。分度圓是決定齒輪大小的基準(zhǔn)圓?；鶊A與分度圓是齒輪的重要幾何尺寸。漸開線齒形是在基圓的外側(cè)形成的曲線。在基圓上壓力角為零度。

5）漸開線齒輪的嚙合

兩個標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒輪的分度圓在標(biāo)準(zhǔn)的中心距下相切嚙合。

兩輪嚙合時的模樣，看上去就像是分度圓直徑大小為d1、d2兩個摩擦輪（Frictionwheels）在傳動。但是，實(shí)際上漸開線齒輪的嚙合取決于基圓而不是分度圓。

兩個齒輪齒形的嚙合接觸點(diǎn)按P1—P2—P3的順序在嚙合線上移動。請注意驅(qū)動齒輪中黃色的輪齒。這個齒開始嚙合后的一段時間內(nèi)，齒輪為兩齒嚙合（P1、P3）。嚙合繼續(xù)，當(dāng)嚙合點(diǎn)移動到分度圓上的點(diǎn)P2時，嚙合輪齒只剩下了一個。嚙合繼續(xù)進(jìn)行，嚙合點(diǎn)移動到點(diǎn)P3時，下一個輪齒開始在P1點(diǎn)嚙合，再次形成兩齒嚙合的狀態(tài)。就像這樣，齒輪的兩齒嚙合與單齒嚙合交互重復(fù)傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

基圓的公切線A一B被稱為嚙合線。齒輪的嚙合點(diǎn)都在這條嚙合線上。

用一個形象的圖來表示，就好像皮帶交叉地套在兩個基圓的外周上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞動力一樣。

齒輪的變位

齒輪的變位分為正變位和負(fù)變位。我們通常使用的齒輪的齒廓一般都是標(biāo)準(zhǔn)的漸開線，然而也存在一些情況需要對輪齒進(jìn)行變位，如調(diào)整中心距、防止小齒輪的根切等。

1）齒輪的齒數(shù)與形狀

漸開線齒形曲線隨齒數(shù)多少而不同。齒數(shù)越多，齒形曲線越趨于直線。隨齒數(shù)增加，齒根的齒形變厚，輪齒強(qiáng)度增加。

由上圖可以看到，齒數(shù)為10的齒輪，其輪齒的齒根處部分漸開線齒形被挖去，發(fā)生根切現(xiàn)象。但是如果對齒數(shù)z=10的齒輪采用正變位，增大齒頂圓直徑、增加輪齒的齒厚的話，可以得到與齒數(shù)200的齒輪同等程度的齒輪強(qiáng)度。

2）變位齒輪

下圖是齒數(shù)z=10的齒輪正變位切齒示意圖。切齒時，刀具沿半徑方向的移動量xm（mm）稱為徑向變位量〔簡稱變位量)。

xm=變位量（mm）

x=變位系數(shù)

m=模數(shù)（mm）

通過正變位的齒形變化。輪齒的齒厚增加，外徑（齒頂圓直徑〉也變大。齒輪通過采取正變位，可以避免根切（Undercut）的發(fā)生。對齒輪實(shí)行變位還可以達(dá)到其它的目的，如改變中心距，正變位可增加中心距，負(fù)變位可減少中心距。

不論是正變位還是負(fù)變位齒輪，都對變位量有限制。

3）正變位和負(fù)變位

變位有正變位和負(fù)變位。雖然齒高相同，但齒厚不同。齒厚變厚的為正變位齒輪，齒厚變薄的為負(fù)變位齒輪。

無法改變兩個齒輪的中心距時，對小齒輪進(jìn)行正變位（避免根切），對大齒輪進(jìn)行負(fù)變位，以使中心距相同。這種情況下，變位量的絕對值相等。

4）變位齒輪的嚙合

標(biāo)準(zhǔn)齒輪是在各個齒輪的分度圓相切狀態(tài)下嚙合。而經(jīng)過變位的齒輪的嚙合，如圖所示，是在嚙合節(jié)圓上相切嚙合。嚙合節(jié)圓上的壓力角稱為嚙合角。嚙合角與分度圓上的壓力角（分度圓壓力角）不同。嚙合角是設(shè)計變位齒輪時的重要要素。

6）齒輪變位的作用

可以防止在加工時因?yàn)辇X數(shù)少而產(chǎn)生的根切現(xiàn)象；通過變位可以得到所希望的中心距；在一對齒輪齒數(shù)比很大的情況下，對容易產(chǎn)生磨耗的小齒輪進(jìn)行正變位，使齒厚加厚。相反，對大齒輪進(jìn)行負(fù)變位，使齒厚變薄，以使得兩個齒輪的壽命接近。

齒輪精度

齒輪的精度齒輪是傳遞動力和旋轉(zhuǎn)的機(jī)械要素。對于齒輪的性能要求主要有：

更大的動力傳遞能力、盡可能使用體積小的齒輪、低噪音、正確性。

要想滿足如上所述的要求，提高齒輪的精度將成為必須解決的課題。

1）齒輪精度的分類

齒輪的精度大致可以分為三類：

a）漸開線齒形的正確度—齒形精度

b）齒面上齒線的正確度—齒線精度

c）齒/齒槽位置的正確度

輪齒的分度精度—單齒距精度

齒距的正確度—累積齒距精度

夾在兩齒輪的測球在半徑方向位置的偏差—徑向跳動精度

2）齒形誤差

3）齒線誤差

4）齒距誤差

在以齒輪軸為中心的測定圓周上測量齒距值。單齒距偏差（fpt）實(shí)際齒距與理論齒距的差。

齒距累積總偏差（Fp）測定全輪齒齒距偏差做出評價。齒距累積偏差曲線的總振幅值為齒距總偏差。

5）徑向跳動（Fr）

將測頭（球形、圓柱形）相繼置于齒槽內(nèi)，測定測頭到齒輪軸線的最大和最小徑向距離之差。齒輪軸的偏心量是徑向跳動的一部分。

6）徑向綜合總偏差（Fi”）

到此為止，我們所敘述的齒形、齒距、齒線精度等，都是評價齒輪單體精度的方法。與此不同的是，還有將齒輪與測量齒輪嚙合后評價齒輪精度的兩齒面嚙合試驗(yàn)的方法。被測齒輪的左右兩齒面與測量齒輪接觸嚙合，并旋轉(zhuǎn)一整周。記錄中心距離的變化。下圖是齒數(shù)為30的齒輪的試驗(yàn)結(jié)果。單齒徑向綜合偏差的波浪線共有30個。徑向綜合總偏差值大約為徑向跳動偏差與單齒徑向綜合偏差的和。

7）齒輪各種精度之間的關(guān)聯(lián)

齒輪的各部分精度之間是有關(guān)聯(lián)的，一般來說，徑向跳動與其它誤差的相關(guān)性強(qiáng)，各種齒距誤差間的相關(guān)性也很強(qiáng)。

8）高精度齒輪的條件

齒輪計算公式

標(biāo)準(zhǔn)正齒輪的計算（小齒輪①，大齒輪②）

移位正齒輪計算公式（小齒輪①，大齒輪②）

標(biāo)準(zhǔn)螺旋齒的計算公式（齒直角方式）（小齒輪①，大齒輪②）

移位螺旋齒的計算公式（齒直角方式）（小齒輪①，大齒輪②）

小模數(shù)齒輪

齒輪行業(yè)位于產(chǎn)業(yè)鏈中游，其產(chǎn)業(yè)鏈上游是毛坯件、鋼材類、刀量具供應(yīng)商及齒輪加工設(shè)備供應(yīng)商等，下游廣泛應(yīng)用于電動工具、燃油汽車、新能源汽車、機(jī)器人、智能家居、醫(yī)療器械、安防等領(lǐng)域。

由于下游行業(yè)內(nèi)主要的客戶為實(shí)現(xiàn)專業(yè)分工，充分發(fā)揮比較優(yōu)勢，最大限度降低生產(chǎn)成本，齒輪下游行業(yè)逐步降低齒輪零部件的自制率，紛紛建立零部件全球采購平臺，向全球內(nèi)的齒輪生產(chǎn)廠商直接采購齒輪零部件。因此，隨著我國齒輪行業(yè)的不斷發(fā)展，齒輪行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位愈發(fā)重要。高端齒輪產(chǎn)品的龍頭企業(yè)具有一定的競爭優(yōu)勢，利潤水平相對較高。

齒輪行業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè)，由于其產(chǎn)品的特殊屬性及廣泛的高精度應(yīng)用場景，產(chǎn)品對性能的要求較高，對于齒輪制造的各個環(huán)節(jié)都應(yīng)重點(diǎn)控制。企業(yè)只有通過提高工藝技術(shù)水平和不斷的研發(fā)新技術(shù)、新工藝，從加工齒輪的齒輪刀具、裝備、高速干切工藝、檢測等全方面的技術(shù)研發(fā)才能適應(yīng)激烈的市場競爭。齒輪加工工藝較為復(fù)雜，每一道工序出現(xiàn)問題，都會影響齒輪的最終質(zhì)量，特別是齒輪刀具、裝備以及精滾、磨齒等加工工藝均是齒輪工藝鏈上的重要環(huán)節(jié)，上述因素決定了齒輪的質(zhì)量和成本。

齒輪產(chǎn)品是關(guān)鍵通用零部件，小模數(shù)齒輪產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動工具、燃油汽車、新能源汽車、機(jī)器人、智能家居、醫(yī)療器械、安防等領(lǐng)域，屬于非標(biāo)準(zhǔn)、定制產(chǎn)品。

工藝流程

調(diào)質(zhì)

調(diào)質(zhì)是指一種用以改善鋼鐵材料綜合力學(xué)性能的熱處理工藝。即在淬火后再經(jīng)高溫回火處理。其目的在于使鋼鐵零部件獲得強(qiáng)度與韌性的良好配合，既有較高的強(qiáng)度，又有優(yōu)良的韌性、塑性、切削性能等

正火

將金屬材料加熱到一定溫度并保溫一定時間，然后出爐在空氣中冷卻，以改善鋼材韌性的熱處理的方法

粗滾

用滾刀按展成法加工直齒、斜齒、人字齒、圓柱齒以及渦輪齒

去毛刺

去除零件面與面相交處所形成的刺狀物或飛邊

熱處理

指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝

拋丸

一種機(jī)械方面的表面處理工藝的名稱，為了去除表面氧化皮等雜質(zhì)提高外觀質(zhì)量

精鏜孔

對鍛出，鑄出或鉆出孔的進(jìn)一步加工，鏜孔可擴(kuò)大孔徑，提高精度，減小表面粗糙度，還可以較好地糾正原來孔軸線的偏斜

磨齒

利用磨齒機(jī)對齒輪的輪齒進(jìn)行磨削加工的過程

齒輪加工行業(yè)屬于重資產(chǎn)行業(yè)，齒輪生產(chǎn)廠商需購買先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，為提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。同時，齒輪生產(chǎn)廠商需要為質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)配備先進(jìn)的檢測設(shè)備，保證產(chǎn)品的精度、可靠性與一致性。高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品質(zhì)量及質(zhì)量控制體系是獲取新客戶，與客戶建立長期穩(wěn)定業(yè)務(wù)合作關(guān)系的關(guān)鍵因素。

齒輪簡介

齒輪是輪緣上有齒能連續(xù)嚙合傳遞運(yùn)動和動力的機(jī)械元件，在機(jī)械傳動中有著重要的作用。齒輪模數(shù)是用以度量輪齒大小的一個基本參數(shù)（齒輪模數(shù)=徑向尺寸/齒輪齒數(shù)），如果齒輪的齒數(shù)一定，模數(shù)越大則輪的徑向尺寸也越大。按照模數(shù)又可分為小模數(shù)、中模數(shù)和大模數(shù)齒輪。齒輪在電動工具、航空航天、精密機(jī)械、汽車、機(jī)器人、智能家居、醫(yī)療器械、安防、軌道交通中廣泛應(yīng)用。

齒輪精度

齒輪按照精度來劃分共有13個等級，其中0級是精度最高的齒輪，0-3級主要為標(biāo)準(zhǔn)測量齒輪，4-6級為高精度傳動齒輪，7-8級為普通的傳動齒輪，9-12級為低檔齒輪。齒輪應(yīng)用領(lǐng)域的不同導(dǎo)致對齒輪的精度要求各異，例如：中高端乘用車的精度要求大多為4-6級；手動變速器、商用車、農(nóng)機(jī)以及工程機(jī)械大約為7-8級。

行業(yè)技術(shù)水平及特點(diǎn)

根據(jù)中國機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù)，截至2020年末，我國齒輪行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)（年產(chǎn)值超過5,000萬元）804家。其中，骨干企業(yè)（年產(chǎn)值超過1億元）約100多家，市場競爭充分。國內(nèi)齒輪行業(yè)產(chǎn)品很多還屬于低端，以價格競爭為主，缺乏國際競爭力。行業(yè)中存在大量的中小企業(yè)，難以在生產(chǎn)上形成規(guī)模效應(yīng)，研究開發(fā)投入嚴(yán)重不足。

近年來，我國齒輪行業(yè)取得了長足的發(fā)展和進(jìn)步，但高端產(chǎn)品目前仍主要由國外企業(yè)生產(chǎn)。行業(yè)內(nèi)一部分規(guī)模較大的企業(yè)，也積極參與國際競爭，提升產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)和加工能力，已具備較強(qiáng)的國際競爭力。

目前，業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的小模數(shù)齒輪生產(chǎn)企業(yè)具有齒坯加工及預(yù)熱處理、精鍛成形、粗滾、熱處理、滾齒、檢測和試驗(yàn)的完整工藝鏈，能夠從原材料開始從源頭直至成品全流程控制產(chǎn)品的質(zhì)量，從而以精度高、可靠性優(yōu)、一致性好的產(chǎn)品，持久的成本改善能力以及與下游客戶穩(wěn)定的合作關(guān)系占據(jù)競爭優(yōu)勢。

齒輪行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

17世紀(jì)末，人們開始研究能正確傳遞運(yùn)動的輪齒形狀；經(jīng)過多年的發(fā)展，前人不斷完善齒輪的理論原理和加工工藝，目前相關(guān)理論已經(jīng)趨于成熟，齒輪在機(jī)械工業(yè)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。齒輪行業(yè)產(chǎn)品作為通用零部件，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，行業(yè)發(fā)展與宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展保持一致。

我國是齒輪產(chǎn)銷大國，從生產(chǎn)端來看，行業(yè)集中度較低。根據(jù)中國機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù)，截至2020年末，我國齒輪行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)（年產(chǎn)值超過5,000萬元）804家。其中，骨干企業(yè)（年產(chǎn)值超過1億元）約100多家，發(fā)行人屬于齒輪制造骨干企業(yè)。

總體來說，齒輪行業(yè)的整體創(chuàng)新能力在逐步提升，生產(chǎn)產(chǎn)品正處于從中低端向高端轉(zhuǎn)變的過程中。從消費(fèi)端來看，齒輪主要用于電動工具、航空航天、精密機(jī)械、汽車、機(jī)器人、智能家居、醫(yī)療器械、安防、軌道交通等領(lǐng)域。這些裝備對齒輪和齒輪裝置的精度、可靠性、傳動效率、使用壽命的要求越來越高。

2016年-2021年，齒輪行業(yè)保持較快穩(wěn)定增長趨勢，2021年我國齒輪市場規(guī)模為3,143億元。未來，我國齒輪行業(yè)將繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展，預(yù)計2022年中國齒輪市場規(guī)模將達(dá)3,354億元。

電動工具行業(yè)

1）電動工具行業(yè)概況

電動工具作為一種便攜的機(jī)械化工具，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、電力、石化、冶金、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，具有攜帶方便、操作簡單、功能多樣、安全可靠等特點(diǎn)。電動工具應(yīng)用廣泛，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電動工具的需求量正在逐年增加，市場規(guī)模不斷增長。

二十世紀(jì)90年代以來，隨著中國制造產(chǎn)業(yè)競爭力的提升，中國電動工具制造業(yè)也逐漸顯示出強(qiáng)大競爭力。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，中國電動工具行業(yè)在承接國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的過程中不斷發(fā)展，已成為國際電動工具市場的主要供應(yīng)國之一，中國目前已經(jīng)成為世界上最主要的電動工具生產(chǎn)國和出口國。

電動工具的品種繁多，當(dāng)前世界上的電動工具已經(jīng)發(fā)展到500多個品種。根據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布的《電動工具型號編制方法（GB/T9088-2008）》，電動工具可分為金屬切削類、砂磨類、裝配類、建筑道路類、林木類、農(nóng)牧類、園藝類、礦山類以及其他類。近年來，隨著無繩化電動工具的普及和智能化程度的提高，全球電動工具市場規(guī)模呈現(xiàn)逐年上升趨勢。

2021年度，更多消費(fèi)者投入居家生活，電動工具出貨量在2021年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈下游累計了大量的庫存。2022年以來，由于各國政策基本完全放開，導(dǎo)致電動工具需求下滑，行業(yè)在消耗庫存的同時也在縮減庫存量，導(dǎo)致行業(yè)總體的出貨量下滑嚴(yán)重。

根據(jù)EVTank估計，2022年全球電動工具出貨量將同比下滑12.6%，市場規(guī)模同比下滑10.2%，市場規(guī)模將達(dá)到571.9億美元。中長期來看，電動工具產(chǎn)業(yè)仍具有滲透空間。據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，預(yù)計未來全球電動工具仍將保持5.7%的年復(fù)合增長率平穩(wěn)增長。

2）電動工具行業(yè)的發(fā)展對齒輪需求的影響

隨著電動工具市場不斷擴(kuò)大，中國已然成為全球主要的電動工具產(chǎn)品出口國和全球電動工具生產(chǎn)基地，行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。為滿足電動工具日益增長的市場需求，目前大批國際知名電動工具生產(chǎn)企業(yè)如牧田集團(tuán)、博世集團(tuán)、創(chuàng)科集團(tuán)、美國史丹利百得公司、日立工機(jī)等已經(jīng)或計劃在中國設(shè)廠，直接在國內(nèi)生產(chǎn)電動工具產(chǎn)品，這將相應(yīng)加大國內(nèi)配件的采購力度。電動工具齒輪市場的空間將進(jìn)一步擴(kuò)大。

通常，齒輪、齒輪箱、精密機(jī)械件等產(chǎn)品在電動工具所有零部件成本占比合計約為18%。

根據(jù)EVTank預(yù)測數(shù)據(jù)，2022年全球電動工具市場規(guī)模將達(dá)到571.9億美元。按照5.7%的年復(fù)合增長率預(yù)計，2025年全球電動工具市場規(guī)模將達(dá)到675億美元。

全球電動工具產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)生產(chǎn)在我國，消費(fèi)在歐美的特點(diǎn)。2020年，北美、歐洲、亞太及其他地區(qū)市場規(guī)模分別占比達(dá)39.3%、37.5%、17.1%、6.2%。歐洲及北美是全球電動工具最主要的消費(fèi)市場，中國則是電動工具出口大國，出口率達(dá)80%以上。

隨著電動工具市場不斷擴(kuò)大，中國已然成為全球主要的電動工具產(chǎn)品出口國和全球電動工具生產(chǎn)基地，行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。為滿足電動工具日益增長的市場需求，目前大批國際知名電動工具生產(chǎn)企業(yè)如牧田集團(tuán)、博世集團(tuán)、創(chuàng)科集團(tuán)、美國史丹利百得公司、日立工機(jī)等已經(jīng)或計劃在中國設(shè)廠，直接在國內(nèi)生產(chǎn)電動工具產(chǎn)品，這將相應(yīng)加大國內(nèi)配件的采購力度。電動工具齒輪市場的空間將進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，電動工具齒輪出口競爭主要集中在國內(nèi)。

根據(jù)中國機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù)，我國齒輪行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)（年產(chǎn)值超過5,000萬元）804家。其中，骨干企業(yè)（年產(chǎn)值超過1億元）約100多家，發(fā)行人屬于齒輪行業(yè)骨干企業(yè)?？傮w來說，國內(nèi)齒輪行業(yè)集中度較低，單個企業(yè)占整體市場份額較小，各企業(yè)專注于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，不同企業(yè)雖然在齒輪產(chǎn)品中有重合之處，但是整體側(cè)重點(diǎn)較為明確。

汽車行業(yè)

1）汽車行業(yè)概況

汽車行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈長、關(guān)聯(lián)度高、就業(yè)面廣、消費(fèi)拉動力大、反映了國家的綜合工業(yè)水平。隨著發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)增速放緩和汽車市場飽和，全球汽車市場結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，市場需求增長由傳統(tǒng)發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移到中國、印度、巴西等新興市場國家，帶動了新興國家汽車產(chǎn)業(yè)的高速增長和蓬勃發(fā)展。根據(jù)韓國汽車產(chǎn)業(yè)協(xié)會發(fā)布的《2022年世界汽車生產(chǎn)情況及啟示》報告，2022年全球汽車產(chǎn)量為8,497萬輛，中國汽車產(chǎn)量達(dá)到2,702萬輛，2022年中國汽車產(chǎn)量在全球汽車產(chǎn)量占比為31.80%，是全球第一大汽車生產(chǎn)基地。

隨著環(huán)保節(jié)能觀念的深入人心，發(fā)展清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源汽車技術(shù)，開發(fā)汽車清潔代用燃料，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，成為當(dāng)前世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大焦點(diǎn)。新能源汽車近年來在世界范圍內(nèi)得到長足的發(fā)展，國內(nèi)也相應(yīng)推出了鼓勵新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的多項政策措施，新能源汽車的發(fā)展勢頭良好，產(chǎn)品逐步得到了市場的認(rèn)可。當(dāng)前我國新能源汽車市場以混合動力汽車為主。混合動力汽車，一般是指油電混合動力汽車，即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（柴油機(jī)或汽油機(jī)）和電動機(jī)作為動力源，也有的發(fā)動機(jī)經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。而隨著電池技術(shù)的進(jìn)步，新能源汽車將逐漸往純電動汽車方向發(fā)展。

2016-2021年間，新能源汽車?yán)m(xù)航里程和性能表現(xiàn)逐步升級，各國政府推出扶助政策和激勵措施。根據(jù)中信證券研究報告相關(guān)數(shù)據(jù)，2022年全球新能源汽車年銷量達(dá)到1,077萬輛，增長率為59.56%。未來，隨著全球部分國家碳排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)，新能源汽車仍將保持高速增長，預(yù)計全球新能源汽車的銷量在2025年增至2,410萬輛。

2）國內(nèi)新能源汽車市場發(fā)展情況

近年來，我國新能源汽車銷量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長。截至2018年，我國新能源汽車銷量已達(dá)到125.62萬輛，同比增長61.67%。2019至2020年，受中美經(jīng)貿(mào)摩擦、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)切換、新能源補(bǔ)貼退坡等因素的影響，我國新能源汽車銷量增速放緩。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年，我國新能源汽車市場回暖，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁增長，年銷量分別為352.05萬輛和688.66萬輛，同比增長157.48%和95.61%。長期來看，新能源汽車是未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。2019年12月工信部發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》意見稿，規(guī)劃2025年新能源汽車銷量占當(dāng)年汽車總銷量的25%。根據(jù)中信證券測算，2025年中國新能源汽車銷量將達(dá)到1,560萬輛，年均復(fù)合增長率超過30%，新能源汽車市場規(guī)模有望達(dá)到萬億級別。

3）汽車行業(yè)的發(fā)展對齒輪需求的影響

汽車齒輪行業(yè)作為汽車整車行業(yè)的上游行業(yè)，是支撐和影響汽車工業(yè)發(fā)展的核心環(huán)節(jié)，是汽車行業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)全球化和產(chǎn)業(yè)分工的細(xì)化，汽車齒輪行業(yè)在汽車工業(yè)中的地位越來越重要。汽車齒輪行業(yè)中，設(shè)計研發(fā)和加工能力是核心的競爭力來源。就齒輪而言，齒輪的加工精度是生產(chǎn)和加工能力的關(guān)鍵指標(biāo)，而新能源汽車的增長和普及將對齒輪提出更高的精度要求，這將促使齒輪市場份額向具有國際競爭力的齒輪生產(chǎn)企業(yè)集中。

由于石油儲量日趨緊缺和燃油車輛有害排放物成為城市空氣的主要污染源，發(fā)展清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源汽車技術(shù)，開發(fā)汽車清潔代用燃料，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，成為當(dāng)前世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大焦點(diǎn)。全球新能源汽車消費(fèi)市場高速增長的趨勢，為國內(nèi)齒輪制造行業(yè)創(chuàng)造了難得的發(fā)展契機(jī)。

我國齒輪行業(yè)得益于堅實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)和齊全的產(chǎn)業(yè)鏈，經(jīng)過長期的實(shí)踐積累，已經(jīng)具備較強(qiáng)的國際市場競爭能力，可以滿足汽車市場尤其是新能源汽車對齒輪高精度要求。隨著全球主要汽車齒輪及下游廠商的全球化采購和在華投資建廠，外資企業(yè)利用自身技術(shù)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、品牌優(yōu)勢加速布局中國市場，這將帶動產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，其采購本土化亦為國內(nèi)齒輪生產(chǎn)企業(yè)帶來市場機(jī)遇。

與此同時，國內(nèi)自主品牌汽車的逐漸崛起，也會促進(jìn)優(yōu)質(zhì)配套零部件生產(chǎn)商的培育，齒輪產(chǎn)品作為其中的核心零部件，外包趨勢也越發(fā)凸顯，亦面臨重要的發(fā)展機(jī)遇。

根據(jù)中信證券研究報告相關(guān)數(shù)據(jù)，齒輪在汽車中主要應(yīng)用于動力傳動系統(tǒng)，包括變速器、傳動軸等。傳統(tǒng)燃油車由于變速器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，單車齒輪使用數(shù)量約為12-18個，齒輪規(guī)格相對較小。新能源汽車由于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，單車齒輪使用數(shù)量較少，但齒輪規(guī)格相對較大。假設(shè)2022-2025年全球/國內(nèi)汽車市場產(chǎn)量同比增速在4%-6%之間，全球齒輪單車價值量為1,200元，國內(nèi)齒輪單車價值量為900元。2025年，全球汽車齒輪市場規(guī)模有望超過1,128億元，國內(nèi)市場有望達(dá)274億元。

機(jī)器人行業(yè)

近年來，全球機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)與科技企業(yè)圍繞人工智能、人機(jī)協(xié)作、多技術(shù)融合等領(lǐng)域不斷探索，在倉儲運(yùn)輸、智能工廠、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，推動機(jī)器人成為構(gòu)建新時代生產(chǎn)力的核心力量。以美國、日本、德國為代表的國家和地區(qū)重視推動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，憑借技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢、規(guī)?；纳a(chǎn)能力、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和性能，取得了較高的行業(yè)集中度和市場份額。其中，工業(yè)機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用較為廣泛。

1）工業(yè)機(jī)器人

根據(jù)IFR的分類，工業(yè)機(jī)器人是指應(yīng)用于生產(chǎn)過程與環(huán)境的機(jī)器人，廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工等各個工業(yè)領(lǐng)域之中。

近年來，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展較快。截至2021年，全球工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)到175億美元。根據(jù)《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022年）》，2022年全球機(jī)器人市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到195億美元，隨著市場需求的持續(xù)釋放以及工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)一步普及，2024年全球機(jī)器人市場規(guī)模有望達(dá)到230億美元，年均復(fù)合增長率為9.54%。

我國工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模處于世界領(lǐng)先地位，但仍有巨大的發(fā)展空間。2021年，中國工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模增長至75億美元，同比增長15.6%。當(dāng)前，我國制造企業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型建設(shè)步伐日益加快，有力推動了工業(yè)機(jī)器人市場的快速發(fā)展。根據(jù)《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022年）》的相關(guān)數(shù)據(jù)，2024年，我國工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模預(yù)計將超過110億美元，年均復(fù)合增長率超15%。

2）服務(wù)機(jī)器人

根據(jù)IFR的分類，服務(wù)機(jī)器人是除工業(yè)機(jī)器人以外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種機(jī)器人，分為個人/家用服務(wù)機(jī)器人及專業(yè)（含商用）服務(wù)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場景復(fù)雜多樣，可應(yīng)用在清潔、零售、物流、醫(yī)療、教育、安防等眾多行業(yè)和場景。隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療、物流、安防領(lǐng)域的服務(wù)機(jī)器人市場潛力巨大，目前已經(jīng)成為發(fā)展熱點(diǎn)。根據(jù)《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022年）》相關(guān)數(shù)據(jù)，2021年度全球服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模已達(dá)172億美元，同比增長24.9%，預(yù)計到2024年全球機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)到290億美元，年均復(fù)合增長率為19.02%。

隨著人口老齡化趨勢加快，以及醫(yī)療、公共服務(wù)需求的持續(xù)旺盛，我國服務(wù)機(jī)器人存在巨大市場潛力和發(fā)展空間，市場規(guī)模及總體占比也將持續(xù)增長。根據(jù)《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022年）》的相關(guān)數(shù)據(jù)，2021年我國服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模為49億美元，同比增長33.4%，高于全球服務(wù)機(jī)器人市場增速。預(yù)計2024年，隨著視覺引導(dǎo)機(jī)器人、陪伴服務(wù)機(jī)器人等新興場景和產(chǎn)品的快速發(fā)展，我國服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模有望突破100億美元。

3）機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展對減速機(jī)需求的影響

減速機(jī)是機(jī)器人的關(guān)鍵傳動部件，也是決定機(jī)器人性能與質(zhì)量的重要因素。減速機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的減速傳動裝置，可達(dá)到調(diào)節(jié)輸出軸轉(zhuǎn)速和扭矩的作用。

按照控制精度，減速機(jī)可分為一般傳動減速機(jī)和精密減速機(jī)：一般傳動減速機(jī)控制精度低，可滿足通用機(jī)械設(shè)備基本的動力傳動需求；精密減速機(jī)精度高、使用壽命長、回程間隙小、可靠性高，適用于精密控制需求高的工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、航空航天等領(lǐng)域。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求的擴(kuò)張帶動了減速機(jī)的銷量增長。當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的精密減速機(jī)主要依賴進(jìn)口，價格昂貴、交貨周期長、售后維修保養(yǎng)費(fèi)用高，制約了我國機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展。國產(chǎn)精密減速機(jī)在精度與穩(wěn)定性上不及進(jìn)口減速機(jī)，進(jìn)口替代率仍處于較低水平。我國中高端機(jī)器人減速機(jī)大部分市場份額被外資減速機(jī)企業(yè)壟斷，國產(chǎn)化率不足。近年來，國內(nèi)部分企業(yè)通過技術(shù)研發(fā)，提升了減速機(jī)的性能和穩(wěn)定性，打破了國外產(chǎn)品的技術(shù)壟斷，開始逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。

減速機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)應(yīng)用廣泛，在相關(guān)政策文件的大力支持和宏觀經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長的背景下，工業(yè)自動化的趨勢和環(huán)保、新能源發(fā)電等新興行業(yè)的發(fā)展為減速機(jī)行業(yè)需求帶來了新的增長點(diǎn)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)計，2021-2026年中國減速機(jī)行業(yè)市場規(guī)模將以5%的增長率增長，2026年市場規(guī)模將超過1,600億元。

近年來，全球機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)與科技企業(yè)圍繞人工智能、人機(jī)協(xié)作、多技術(shù)融合等領(lǐng)域不斷探索。以美國、日本、德國為代表的國家和地區(qū)重視推動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，憑借技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢、規(guī)模化的生產(chǎn)能力、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和性能，取得了較高的行業(yè)集中度和市場份額。受全球經(jīng)濟(jì)下行及貿(mào)易摩擦的影響，2019年全球工業(yè)機(jī)器人市場收縮明顯。但2020年，全球工業(yè)機(jī)器人市場回暖，市場空間廣闊。美國工業(yè)機(jī)器人密度雖大幅超出世界平均水平，但與其他發(fā)達(dá)國家相比還有很大提升空間。未來，美國工業(yè)機(jī)器人市場仍將有較大的發(fā)展空間。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求的擴(kuò)張帶動了減速機(jī)的銷量增長。當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的精密減速機(jī)主要依賴進(jìn)口，價格昂貴、交貨周期長、售后維修保養(yǎng)費(fèi)用高，制約了我國機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展。國產(chǎn)精密減速機(jī)在精度與穩(wěn)定性上不及進(jìn)口減速機(jī)，進(jìn)口替代率仍處于較低水平。我國中高端機(jī)器人減速機(jī)大部分市場份額被外資減速機(jī)企業(yè)壟斷，國產(chǎn)化率不足。近年來，國內(nèi)部分企業(yè)通過技術(shù)研發(fā)，提升了減速機(jī)的性能和穩(wěn)定性，打破了國外產(chǎn)品的技術(shù)壟斷。

智能家居行業(yè)

智能家居是以住宅為平臺，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，由硬件、軟件系統(tǒng)、云計算平臺構(gòu)成的家居生態(tài)圈，并通過收集、分析用戶行為數(shù)據(jù)為用戶提供個性化生活服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的普及，智能家居行業(yè)蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)智能家居成為了新興前沿研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。發(fā)行人的小模數(shù)齒輪可應(yīng)用于自動旋轉(zhuǎn)門、升降床、升降椅等智能家居設(shè)備的傳動系統(tǒng)。2016-2021年中國智能家居市場規(guī)模由2,608.50億元增至5,800.50億元，年均復(fù)合增長率為17.33%，呈現(xiàn)極為迅速的發(fā)展態(tài)勢。

未來，隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和消費(fèi)者對智能家電需求的釋放，國內(nèi)滲透率的提升將為智能家居市場增長提供強(qiáng)勁動能。根據(jù)國際知名數(shù)據(jù)分析公司Statista數(shù)據(jù)，我國智能家居市場規(guī)模2025年將達(dá)到8,182.77億元，市場增幅速度遠(yuǎn)超國際平均水平。

醫(yī)療器械行業(yè)

醫(yī)療器械指直接或間接用于人體的儀器、設(shè)備、器具、體外診斷試劑及校準(zhǔn)物、材料以及其他類似或者相關(guān)物品，主要包括醫(yī)院常用醫(yī)療器械、家庭醫(yī)療康復(fù)設(shè)備、家庭保健器材等。目前，發(fā)行人小模數(shù)齒輪產(chǎn)品在醫(yī)療器械行業(yè)可應(yīng)用于醫(yī)療電動輪椅、升降床等方面。

隨著全球人口自然增長，人口老齡化程度提高，居民生活水平的提高，以及發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)增長，長期來看全球范圍內(nèi)醫(yī)療器械市場將持續(xù)增長。根據(jù)《中國醫(yī)療器械藍(lán)皮書（2021版）》公布的數(shù)據(jù)，2020年全球醫(yī)療器械市場規(guī)模為4,935億美元，同比增長8.96%，市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。

近年來，我國針對醫(yī)療器械行業(yè)出臺一系列的利好政策，推動醫(yī)療器械行業(yè)蓬勃發(fā)展。《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確指出，發(fā)展高品質(zhì)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、先進(jìn)放射治療設(shè)備、康復(fù)類醫(yī)療器械等醫(yī)學(xué)裝備，大幅提升醫(yī)療設(shè)備穩(wěn)定性、可靠性。國家發(fā)展和改革委員會將醫(yī)療器械相關(guān)設(shè)備、醫(yī)用材料及服務(wù)列入《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)品重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》。

在鼓勵國產(chǎn)、優(yōu)先國產(chǎn)、采購國產(chǎn)等國家政策的大力支持下，我國醫(yī)療器械企業(yè)替代進(jìn)口產(chǎn)品的能力得到了有效提升，我國醫(yī)療器械行業(yè)迎來了快速發(fā)展。隨著我國醫(yī)療器械企業(yè)技術(shù)進(jìn)步及配套產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，以及醫(yī)改、分級診療、扶持國產(chǎn)設(shè)備等國家政策的推動，我國醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展前景廣闊。2020年，我國醫(yī)療器械市場規(guī)模為7,721億元，同比增長21.76%。根據(jù)信達(dá)證券的預(yù)測，2023年我國醫(yī)療器械市場規(guī)模將增至10,767億元。

安防行業(yè)

安防是隨著現(xiàn)代社會安全需求應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)業(yè)，是社會公共安全體系的重要組成部分。安防領(lǐng)域涉及的范圍非常廣泛，包括：入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、門禁消防系統(tǒng)、防爆安全檢查系統(tǒng)等；或由這些系統(tǒng)為子系統(tǒng)組合或集成的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。其中門禁消防系統(tǒng)中的自動門等領(lǐng)域?qū)τ诰荦X輪有很大的需求。

根據(jù)Wind數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年我國安防行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到9,020億元。根據(jù)中安協(xié)發(fā)布的《中國安防行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃（2021-2025年）》，我國“十四五”期間安防市場年均增長率約為7%，2025年我國安防行業(yè)市場總額達(dá)到1萬億元以上。

行業(yè)機(jī)遇

國家產(chǎn)業(yè)政策、規(guī)劃的支持

2020年國務(wù)院提出，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，以融合創(chuàng)新為重點(diǎn)，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力，構(gòu)建新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)，完善基礎(chǔ)設(shè)施體系，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，推動我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。2021年由工信部等15個部門聯(lián)合印發(fā)了《―十四五‖機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出到2025年我國成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地。―十四五‖期間，我國將推動一批機(jī)器人核心技術(shù)和高端產(chǎn)品取得突破，整機(jī)綜合指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，關(guān)鍵零部件性能和可靠性達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平；機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增速超過20%；形成一批具有國際競爭力的領(lǐng)軍企業(yè)及一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、成長性好的專精特新―小巨人‖企業(yè)。

國家政策大力支持和鼓勵行業(yè)發(fā)展，將進(jìn)一步擴(kuò)大對齒輪的市場需求，推動市場整體產(chǎn)品質(zhì)量的提升，帶動整個行業(yè)由中低端產(chǎn)品競爭轉(zhuǎn)向高端精密化的品質(zhì)和服務(wù)競爭，促進(jìn)齒輪行業(yè)的良性發(fā)展。

2）下游需求增長帶來發(fā)展機(jī)會

電動工具、燃油汽車、新能源汽車、機(jī)器人、智能家居、醫(yī)療器械、安防等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對齒輪形成了強(qiáng)勁的市場需求。此外，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等技術(shù)的成熟與融合，助力智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新應(yīng)用場景不斷凸顯，將有助于齒輪制造企業(yè)快速地轉(zhuǎn)型升級，把握住市場機(jī)遇和高端產(chǎn)品國產(chǎn)化替代的機(jī)會。

3）產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高，優(yōu)勢企業(yè)快速成長

隨著客戶對企業(yè)研發(fā)實(shí)力、成本控制能力、交貨期限、產(chǎn)品精密度等方面提出更高的要求，需要規(guī)模較大、實(shí)力強(qiáng)勁的齒輪制造企業(yè)為其提供服務(wù)，產(chǎn)業(yè)集中度日趨提高。在這一過程中，行業(yè)優(yōu)勢企業(yè)將利用自身優(yōu)勢進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能，圍繞成本控制、新產(chǎn)品開發(fā)、客戶資源等方面展開競爭，加快業(yè)務(wù)增長。

4）進(jìn)口替代趨勢

齒輪的設(shè)計與制造水平將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。近年來，隨著國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的實(shí)施，齒輪等核心零部件向高端精密制造方向轉(zhuǎn)型。汽車、機(jī)器人等產(chǎn)業(yè)對于高精密齒輪傳動裝置的需求持續(xù)增加，對齒輪的精度、可靠性、壽命等方面也提出了更高的要求。強(qiáng)大的產(chǎn)品研發(fā)能力、先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、精密刀具等要素將為應(yīng)對上述趨勢提供有力的保障。

隨著我國工業(yè)制造的技術(shù)升級，國產(chǎn)齒輪逐漸具有精度高、可靠性優(yōu)、一致性好和性價比高等優(yōu)點(diǎn)。未來，下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展將進(jìn)一步加速齒輪產(chǎn)品的國產(chǎn)化研制步伐，加大對國產(chǎn)齒輪的需求，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。

行業(yè)競爭格局

根據(jù)中國機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù)，截至2020年末，我國齒輪行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)（年產(chǎn)值超過5,000萬元）804家。其中，骨干企業(yè)（年產(chǎn)值超過1億元）約100多家，市場化程度較高，國內(nèi)市場份額也比較分散。行業(yè)中存在大量的中小企業(yè)，難以在生產(chǎn)上形成規(guī)模效應(yīng)，研究開發(fā)投入嚴(yán)重不足。

經(jīng)過多年的發(fā)展，一部分企業(yè)已經(jīng)具備一定的經(jīng)營規(guī)模和設(shè)計研發(fā)能力，加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量也在逐步提高，初步具備了參與國際市場競爭的要求。行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)已經(jīng)積極參與國際競爭，憑借較高的技術(shù)、質(zhì)量水平以及先進(jìn)的管理，打入了相關(guān)行業(yè)國際知名企業(yè)集團(tuán)的供應(yīng)商體系。未來齒輪行業(yè)企業(yè)將進(jìn)一步形成分化，市場份額將更加向龍頭企業(yè)集中。

從競爭格局和方式來看，齒輪生產(chǎn)企業(yè)競爭以工藝制造技術(shù)、裝備水平、產(chǎn)品質(zhì)量精度和品牌競爭為主。

目前，業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的小模數(shù)齒輪生產(chǎn)企業(yè)具有齒坯加工及預(yù)熱處理、精鍛成形、粗滾、熱處理、滾齒、檢測和試驗(yàn)的完整工藝鏈，能夠從原材料開始從源頭直至成品全流程控制產(chǎn)品的質(zhì)量，從而以精度高、可靠性優(yōu)、一致性好和性價比高的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，持久的成本改善能力以及與下游客戶穩(wěn)定的合作關(guān)系占據(jù)競爭優(yōu)勢。

行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)有豐立智能、雙環(huán)傳動、綠的諧波、中大力德等國內(nèi)企業(yè)，以及美國格里森等國際企業(yè)。

豐立智能（301368.SZ）

始建于1995年，榮獲國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，建有機(jī)械工業(yè)小模數(shù)螺旋錐齒輪工程研究中心、豐立小模數(shù)齒輪省級高新技術(shù)企業(yè)研究開發(fā)中心等,主要產(chǎn)品包括鋼齒輪、精密減速器及零部件、精密機(jī)械件、粉末冶金制品以及氣動工具等產(chǎn)品。主要產(chǎn)品為小模數(shù)齒輪、齒輪箱及零部件、相關(guān)精密機(jī)械件、粉末冶金制品以及氣動工具，主要應(yīng)用于電動工具行業(yè)。

雙環(huán)傳動（002472.SZ）

專注于機(jī)械傳動核心部件——齒輪及其組件的研發(fā)、制造與銷售，已成為全球最大的專業(yè)齒輪產(chǎn)品制造商和服務(wù)商之一。產(chǎn)品涵蓋傳統(tǒng)汽車、新能源汽車、軌道交通、非道路機(jī)械、工業(yè)機(jī)器人等多個領(lǐng)域，業(yè)務(wù)遍布全球。主要產(chǎn)品為機(jī)械傳動齒輪，主要應(yīng)用于汽車行業(yè)。

綠的諧波（688017.SH）

從事精密傳動裝置研發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)。自2003年開始,公司核心團(tuán)隊從事機(jī)器人用精密諧波減速器理論基礎(chǔ)的研究。公司業(yè)務(wù)聚焦諧波減速器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺、無框電機(jī)、電液伺服控制器、工業(yè)自動化服務(wù)等多類產(chǎn)品。主要產(chǎn)品為諧波減速器、機(jī)電一體化執(zhí)行器及精密零部件，主要應(yīng)用于機(jī)器人行業(yè)。

中大力德（002896.SZ）

始創(chuàng)于1998年,是一家集電機(jī)驅(qū)動、微特電機(jī)、精密減速器、機(jī)器人結(jié)構(gòu)本體及一體化智能執(zhí)行單元的研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。公司產(chǎn)品以其差異化和高性價比優(yōu)勢，主要產(chǎn)品包括精密減速器、傳動行星減速器、各類小型及微型減速電機(jī)等，主要應(yīng)用于機(jī)器人行業(yè)、智能物流、工作母機(jī)等領(lǐng)域以及食品、包裝、紡織、電子、醫(yī)療等專用機(jī)械設(shè)備。

美國格里森（Gleason）

目前，格里森在國內(nèi)獨(dú)資或合資企業(yè)主要為格里森齒輪科技（蘇州）有限責(zé)任公司，主營齒輪生產(chǎn)設(shè)備；常州市格里森前進(jìn)齒輪有限公司，主營螺旋錐齒輪；天津市格里森高精齒輪有限公司，主營高精度圓柱齒輪、弧齒錐齒輪

審核編輯：湯梓紅