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減速器——機(jī)械設(shè)備傳動之核 心，機(jī)器人活動之關(guān)節(jié)

減速器是連接動力與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心裝置，歷史悠久，種類繁多

機(jī)械設(shè)備輸入動力源通常尺寸較小、轉(zhuǎn)速較大，而輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常負(fù)載較重、轉(zhuǎn)速 較小，因此需要使用減速器以達(dá)到降低轉(zhuǎn)速、提高扭矩的目的。 圓柱齒形和蝸輪蝸桿減速器為較為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。外擺線行星齒輪于上世紀(jì)20年代在漸 開線行星齒輪基礎(chǔ)上發(fā)展而來，后經(jīng)過日企改良大規(guī)模應(yīng)用；80年代后，擺線與漸開 線行星齒輪組合形成了RV、擺線針輪行星齒輪減速器。諧波減速器于上世紀(jì)50年代左 右被提出并應(yīng)用，其亦應(yīng)用行星齒輪傳動原理。

減速器應(yīng)用場景十分廣泛，減速比、傳動精度、輸出扭矩、傳動效率和使用壽命是其較為核心的技術(shù)指標(biāo)。負(fù)載較大、精度要求 不高的工業(yè)場景主要采用圓柱齒形、蝸輪蝸桿和擺線針輪減速器，擺線針輪減速器在絕大多數(shù)場景下可以替代前兩種減速器。精 度要求高的機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、航空航天等領(lǐng)域主要采用精密行星減速器、諧波減速器和RV減速器。

精密減速器詳比：原理相同、實(shí)現(xiàn)方式各有千秋、不可相互替代

諧波減速器體積小、傳動比大，適用于機(jī)器人小臂、手部、 腕部等部分。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主要由柔輪、剛輪和波發(fā)生器組成；柔輪是一個 薄壁圓柱外齒輪，剛輪是一個剛性環(huán)狀內(nèi)齒輪；波發(fā)生器是 安裝在橢圓凸輪上的薄壁滾子軸承，橢圓的長徑略大于柔輪 內(nèi)徑。諧波減速器結(jié)構(gòu)較為簡單，因此質(zhì)量體積較小。 運(yùn)動特點(diǎn)：一般將波發(fā)生器作為主動軸，其旋轉(zhuǎn)帶動柔輪產(chǎn) 生周期性橢圓形彈性形變，長軸與剛輪嚙合、短軸脫開。連 續(xù)轉(zhuǎn)動時柔輪變形錯齒運(yùn)動。輸入旋轉(zhuǎn)一圈，輸出端僅轉(zhuǎn)動 柔輪和剛輪齒數(shù)差的角度，因此減速比范圍大。 使用特點(diǎn)：由于嚙合的齒數(shù)比例為30%且為180°嚙合，嚙合 誤差平均效應(yīng)使傳動精度較高；嚙合齒面相對滑動位移小， 因此傳動效率較高、磨損較低。但柔輪長時間擠壓變形容易 出現(xiàn)疲勞斷裂的情況。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)：形態(tài)多變，技術(shù)升級，減速器需求想象空間大

減速器是工業(yè)機(jī)器人活動關(guān)節(jié)的重要組成部分。工業(yè)機(jī)器人使用的精密減速器主 要是諧波和RV減速器，前者因體積小、負(fù)載較低被用于腕部、手部和小臂等執(zhí)行 機(jī)構(gòu)末端，后者體積質(zhì)量較大、穩(wěn)定性強(qiáng)、負(fù)載較大，通常用于基座、肩膀和大 臂。一個六軸機(jī)器人的A1~A3關(guān)節(jié)一般使用RV，末端執(zhí)行關(guān)節(jié)A4和A5主要使用諧 波減速器。移動機(jī)器人輪部可使用精密行星減速器。 減速器占工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)成本比重較大，本土量產(chǎn)后價格降幅大。精密減速器成 本占工業(yè)機(jī)器人總成本的36%。根據(jù)綠的諧波招股書，2017至2019年，其諧波減 速器產(chǎn)量提高了29%，均價由1923元降至1632元，降幅15%，后續(xù)成本有望隨著 產(chǎn)量提升進(jìn)一步降低而實(shí)現(xiàn)更廣泛的普及。

國產(chǎn)精密減速器逐步靠近國際前沿水平，仍有較大進(jìn)步空間

國產(chǎn)諧波減速器和RV減速器部分參數(shù)已經(jīng)達(dá)到國際頂尖水平。諧波減速器方面，以哈默納科為代表的日本產(chǎn)品扭矩更大、傳動精 度更高，空程、背隙均較小，且壽命高達(dá)50,000小時，國產(chǎn)諧波減速器在減速比范圍、空程、重量上相對占優(yōu)，其中昊志機(jī)電產(chǎn) 品傳動精度、壽命基本與哈默納科產(chǎn)品相當(dāng)。RV減速器方面，中大力德推出的BX系列產(chǎn)品在大部分指標(biāo)上與納博特斯克的RV-E系 列產(chǎn)品相當(dāng)，但精度表現(xiàn)上較小差距。總體來看，國產(chǎn)減速器與世界先進(jìn)水平仍有一定差距，但部分參數(shù)已經(jīng)相當(dāng)。

由于諧波減速器結(jié)構(gòu)較為簡單，相較于RV減速器，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)更容易接近國際前沿水平。國內(nèi)諧波減速器存在的主要問題有： ①精度和保持能力較差；②承載能力較差；③設(shè)計壽命較短。RV結(jié)構(gòu)中的高精度擺線齒輪質(zhì)量與齒輪修形質(zhì)量、齒廓精度直接掛 鉤，同時，多種零件考驗(yàn)裝配精度，對于國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計端、工藝端和裝配端三個環(huán)節(jié)提出了綜合性的挑戰(zhàn)。

下游需求持續(xù)向好，國產(chǎn)替代持續(xù)演繹

下游工業(yè)機(jī)器人行業(yè)高速發(fā)展，減速器市場逐漸打開

減速器下游工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床等高精密傳動領(lǐng)域發(fā)展 迅速。 以精密諧波減速器產(chǎn)品為代表的高精密傳動零部件總體供給量 存在較大缺口，對高精密傳動領(lǐng)域產(chǎn)品的需求與日俱增，下游 裝備制造廠商需求尚未得到滿足。 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2024年中國數(shù)控機(jī)床市場規(guī)模達(dá)到5728 億元，工業(yè)機(jī)器人銷售額有望持續(xù)擴(kuò)大。

全球：工業(yè)機(jī)器人市場進(jìn)入穩(wěn)定增長期。 根據(jù)IFR的數(shù)據(jù)，2016-2021年全球工業(yè)機(jī)器人年安裝量呈增長趨勢，2014年以來全球工業(yè)機(jī)器人存量長期保持大于10%的高增長速 度，2021年全球工業(yè)機(jī)器人存量已達(dá)3,477萬臺。 精密減速器、機(jī)電一體化產(chǎn)品在內(nèi)的精密傳動裝置下游產(chǎn)業(yè)需求持續(xù)擴(kuò)張。全球機(jī)器人行業(yè)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)與企業(yè)圍繞技術(shù)研發(fā)和場景 開發(fā)不斷探索，在汽車制造、電子制造、倉儲運(yùn)輸、醫(yī)療康復(fù)、應(yīng)急救援等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入拓展，推動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)蓬勃 發(fā)展。根據(jù)IFR和中國電子學(xué)會的數(shù)據(jù)，2021年全球機(jī)器人市場規(guī)模超過420億美元，其中工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)到175億美元，服 務(wù)機(jī)器人達(dá)到172億美元，特種機(jī)器人達(dá)到82億美元。中國電子學(xué)會預(yù)計，到2024年，全球機(jī)器人市場規(guī)模將突破650億美元。

打破日系廠商壟斷局面，國產(chǎn)替代正在進(jìn)行時

全球諧波減速器市場：穩(wěn)步增長，日本企業(yè)一派獨(dú)大。 全球諧波減速機(jī)市場規(guī)模穩(wěn)步增長。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，2021年全球機(jī)器人下游諧波減速器市場規(guī)模為23億元，預(yù) 計2022年達(dá)到29億元，2025年接近49億元，2022-2025年市場空間CAGR為19.1%左右。 全球諧波減速器市場較為集中。主要參與者為日本的哈默納科、新寶，中國的綠的諧波、中技克美等。2020年哈默納科全球 市場占有率大于82%，綠的諧波占據(jù)7%的市場份額。根據(jù)前瞻網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2022年全球精密減速機(jī)市場中，排名前二的日系品 牌納博特斯克和哈默納科就壟斷了75%的市場份額。

中國RV減速機(jī)市場規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)MIR的數(shù)據(jù)，2021年中國RV減速機(jī)市場規(guī)模為42.95億元，預(yù)計在2025年達(dá)到65.53億 元，年復(fù)合增長率為11.1%。 國內(nèi)RV減速器市場高度集中。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的測算，2021年，行業(yè)龍頭納博特斯克占據(jù)51.8%的國內(nèi)RV減速器市場，國內(nèi)廠 商雙環(huán)傳動以15.1%緊隨其后。近年來伴隨國產(chǎn)RV減速器發(fā)展，日企在中國的市場份額已經(jīng)低于全球水平并有降低趨勢，2021年納 博特斯克市占率相比2020年降低3%、住友市占率下降2.3%，而國產(chǎn)廠商雙環(huán)傳動、中大力德的市占率均在增加，雙環(huán)傳動市占率增 加5.8%、中大力德增加1%。

重點(diǎn)公司分析

秦川機(jī)床：老牌國企重整旗鼓，減速器垂直整合推動內(nèi)生增長

中國機(jī)床工具行業(yè)老牌龍頭，產(chǎn)品涉及領(lǐng)域廣泛。秦川機(jī)床是 國家級高新技術(shù)企業(yè)和創(chuàng)新型試點(diǎn)企業(yè)，產(chǎn)品主要分為機(jī)床、 零部件、工具、儀器儀表四大板塊，核心產(chǎn)品有高端數(shù)控裝備、 機(jī)器人減速器、精密齒輪箱、精密儀器儀表、智能制造等。 老牌機(jī)床國企重整旗鼓，逐漸走出低谷。公司2012至2019年經(jīng) 營情況震蕩，2019年費(fèi)用超支2.38億元、計提各類資產(chǎn)減值損 失2.57億元，虧損擴(kuò)大。2020年起公司確立“5221”戰(zhàn)略、聚 焦精益管理、清理虧損企業(yè)、并購優(yōu)質(zhì)股權(quán)，組合出擊、成效 顯著，實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。

高端制造重點(diǎn)推進(jìn)，減速器提供杠桿支點(diǎn)。2020年公司首臺機(jī)器 人減速器下線，標(biāo)志公司機(jī)器人減速器數(shù)字化項目正式投用。公 司已成為機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器研發(fā)制造基地，目標(biāo)將減速器打造為 高端精密制造重要發(fā)力點(diǎn)，截止2023H1已有 5 大系列、23 種規(guī) 格、130 種速比RV減速器，種類多樣、型號覆蓋廣。 掌握生產(chǎn)設(shè)備核心科技，協(xié)同助推內(nèi)生增長。根據(jù)豐立智能問詢 回復(fù)，超精密車床、剛輪柔輪加工設(shè)備占減速器專用設(shè)備投資占 比較大。秦川機(jī)床作為中國精密數(shù)控機(jī)床與復(fù)雜工具研發(fā)制造基 地，掌握減速器核心加工裝備開發(fā)能力。

豐立智能：小模數(shù)齒輪蘊(yùn)含大能量，橫向拓展諧波減速器

高質(zhì)驅(qū)動引領(lǐng)發(fā)展，客戶資源長期沉淀。豐立智能致力于成為 全球領(lǐng)先的智能驅(qū)動研造及系統(tǒng)集成服務(wù)商，產(chǎn)品主要為小模 數(shù)齒輪、精密減速器及零部件，新能源傳動以及氣動工具等產(chǎn) 品，與博世等國際電動工具龍頭建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。 行業(yè)處于去庫存周期，發(fā)展韌性仍為充足。2018至2021年公司 收入CAGR為25.8%，2021年下游客戶訂單激增導(dǎo)致庫存量較大， 后續(xù)進(jìn)入去庫存周期，2022年疊加疫情影響從而導(dǎo)致主營業(yè)務(wù) 收入增速放緩。公司立足主業(yè)，不斷拓展產(chǎn)品線，電動工具、 機(jī)器人減速器市場成長空間逐漸打開，發(fā)展韌性充足。

中大力德：減速器+電機(jī)+本體，深度綁定機(jī)器人產(chǎn)業(yè)

減速器+電機(jī)+本體，深度綁定機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。中大力德是機(jī)械傳動 與控制領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，致力于提供安全、高效、精密的傳 動與控制應(yīng)用解決方案，集電機(jī)、精密減速器、機(jī)器人結(jié)構(gòu)本體 及一體化智能執(zhí)行單元的產(chǎn)、銷、服于一體，產(chǎn)品型譜廣，全面 覆蓋行星齒輪、擺線針輪、諧波和RV四種減速器。 發(fā)展長期穩(wěn)健，疫情沖擊有限。公司上市以來增長速度較快， 2017至2022年營業(yè)收入CAGR為12.5%，2022年受到市場壓力和外部 環(huán)境影響營收首次下降，但影響有限，2023H1營收、歸母凈利潤 同比回升19.03%、6.98%，營收、歸母凈利潤逐漸修復(fù)。

精鍛科技：乘用車精鍛齒輪龍頭，減速器產(chǎn)品正在推進(jìn)

收入利潤有所恢復(fù)，凈利率基本持平。2019至2020年公司營收 和歸母凈利潤出現(xiàn)下滑，自2021年開始有所恢復(fù)。2023年上半 年，公司營業(yè)總收入9.5億元，歸母凈利潤1.3億元，分別同比增 長24.32%和19.37%；歸母凈利率為13.52%，同比持平。 公司主要產(chǎn)品是錐齒輪類、結(jié)合齒類、差速器總成類和其他乘 用車齒輪。公司錐齒輪類和結(jié)合齒類產(chǎn)品占營收比重逐年下降， 合計從2019年的76.6%降至57.1%，差速器總成類、其他乘用車 齒輪類產(chǎn)品占比不斷上升。

綠的諧波：專注諧波減速器領(lǐng)域，持續(xù)搶占外資份額

專注諧波減速器產(chǎn)品，逐漸擴(kuò)展產(chǎn)品類別。諧波減速器持續(xù)成 為公司營收占比最大的產(chǎn)品，占比從2018年的99%逐步降至 2023上半年的90%左右，公司也逐步從減速器擴(kuò)展至機(jī)電一體 化產(chǎn)品和智能自動化設(shè)備，2023年上半年二者分別占營收8.9% 和1.1%。 2022年公司營業(yè)總收入4.5億元，歸母凈利潤1.6億元，分別同 比+0.54%和-17.91%；銷售毛利率、歸母凈利率下降至48.69%和 34.84%，分別同比下降3.83和7.83個百分點(diǎn)。

雙環(huán)傳動：RV減速器龍頭，服務(wù)重點(diǎn)下游機(jī)器人

聚焦齒輪主業(yè)，減速器占比持續(xù)增加。公司營收中齒輪產(chǎn)品占比 70-80%，近年來減速器相關(guān)業(yè)務(wù)占比持續(xù)增加，2023H1占比上升 至7.4%。 收入利潤表現(xiàn)超預(yù)期，毛利凈利恢復(fù)。公司2018至2020年歸母凈 利潤持續(xù)下滑，2021年以來持續(xù)正增長，2023H1營收、歸母凈利 潤同比分別增長46.89%和18.99%。2020年后公司毛利率和凈利率 有所恢復(fù)，目前已經(jīng)高于2018年水平，2023H1毛利率和歸母凈利 率分別為21.2%和10.0%。

昊志機(jī)電：再融資推動技術(shù)產(chǎn)品升級，國產(chǎn)機(jī)電挑戰(zhàn)世界前沿

主軸行業(yè)龍頭企業(yè)，高端裝備重點(diǎn)突破。昊志機(jī)電以主軸行業(yè)為 立足點(diǎn)，不斷向數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、新能源汽車等高端裝備的核心功能部件領(lǐng)域橫向擴(kuò)張。公司在電主軸領(lǐng)域全球市場占有率第 一，諧波減速器沖擊世界級精度和壽命。 行業(yè)承壓疊加投融步伐，收入凈利波動較大。公司營收、凈利潤 波動較大，原因較為復(fù)雜：①宏觀經(jīng)濟(jì)波動，機(jī)床行業(yè)下行， “口罩經(jīng)濟(jì)”曇花一現(xiàn)；②20年瑞士Infranor并表，營收占比30%； ③并購項目帶來較大期間費(fèi)用和減值壓力；④再融資建設(shè)項目 2022年底轉(zhuǎn)固帶來一定折舊壓力。