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1、2023 年深度行业分析研究报告 2 正文目录正文目录 机械传动：高精确度的转矩、转速变换器机械传动：高精确度的转矩、转速变换器.5 机械传动为转矩、转速变换器.5 机械传动相对优势在于传动比准确.6 主要机械传动机构原理主要机械传动机构原理.9 回转回转：齿轮传动应用最为广泛，轮系为主要应用形式.9 回转移动：带传动、凸轮机构、螺旋机构较为常用.11 带传动：主要用于高速级、圆周力较小场合.11 凸轮机构：主要用于小传力往复移动场合.12 螺旋机构：广泛应用于精密仪器仪表.13 其他：齿轮齿条可实现“回转移动”的齿轮传动机构.13 多运动形式变换：连杆机构.14 典型机械传动装置：旋转运动看

2、减速器，直线运动看丝杠典型机械传动装置：旋转运动看减速器，直线运动看丝杠.16 减速器：旋转运动核心传动装置，新型齿轮系空间逐步打开.16 谐波减速器：多关节机器人手腕驱动主要减速器.18 RV 减速器：多关节机器人机身驱动主要减速器.21 行星减速器：多用于直角坐标机器人.23 丝杠：直线运动核心传动装置，滚动螺旋精密机械最为常用.26 滚珠丝杠：工具机械与精密机械中应用最广泛的机械传动.27 行星滚柱丝杠：性能更佳的螺旋传动机构，人形机器人打开市场空间.31 静压丝杠：多用于重载大型机械传动，技术壁垒较高.34 导向及支承机构：配合机械传动机构传递运动及动力导向及支承机构：配合机械传动机构

3、传递运动及动力.36 导轨：支承与引导运动部件沿确定轨迹运动.36 轴：支承旋转零件，传递力与力矩.39 轴承：支承旋转轴及其他运动体，引导运动并承受轴上载荷.41 高精机械传动国产替代：材料、设备、工艺、验证缺一不可高精机械传动国产替代：材料、设备、工艺、验证缺一不可.47 材料：国产材料筑基不牢.47 设备与工艺：淘金离不开卖铲人.49 应用场景验证与积累：打造闭环的决定性环节.50 图表目录图表目录 图表 1：机械传动系统的一般组成.5 图表 2：各类传动机构可实现的运动、动力转换功能各异.5 图表 3：机械传动与电气传动、流体传动对比.6 图表 4：机械传动可按照传动原理分为摩擦传动、

4、啮合传动、推压传动三类.6 图表 5：牛头刨床机械传动系统包括带传动机构、齿轮机构、连杆机构、螺旋机构.7 图表 6：各主要传动机构应用场景各异.8 图表 7：齿轮传动分类.9 图表 8：齿轮传动主要特点及适用范围.10 图表 9：轮系可分为定轴轮系、周转轮系、组合轮系三大类.11 2WkZgYjWcZnVnRtPsP7NbP6MsQqQmOsRiNoPmMlOmMqP7NrQpMwMtOmMxNnMqP3 图表 10：带传动可分为摩擦型、啮合型两类.11 图表 11：带传动示意图.12 图表 12：链传动示意图.12 图表 13：凸轮机构按照凸轮形状可分为盘型凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮.12

5、图表 14：螺旋传动可分为普通、滚动、静压螺旋传动三类.13 图表 15：齿轮齿条由圆形齿轮与直线型齿条相互啮合.13 图表 16：“回转移动”传动机构各有优缺点.14 图表 17：平面铰链四杆机构包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种形式.15 图表 18：常用减速器型式及特点和应用.16 图表 19：单级圆柱齿轮减速器结构.17 图表 20：摆线针轮行星减速器结构.17 图表 21：减速器下游应用领域繁多（2019）.17 图表 22：工业机器人每个回转运动关节均需应用减速器.17 图表 23：工业机器人 BOM 表中减速器成本占比超过 30%.17 图表 24：多关节机器人应用最为

6、广泛.18 图表 25：谐波与 RV 减速器在全球机器人用减速器中的销量占比较高.18 图表 26：行星、RV、谐波减速器应用场景各异.18 图表 27：谐波减速器主要由刚轮、柔轮、谐波发生器三大基本部分组成.19 图表 28：国内龙头绿的谐波国内市占率已达 23%（2022）.20 图表 29：2022 年国内谐波减速器市场规模约 21 亿元.20 图表 30：特斯拉擎天柱机器人旋转关节采用谐波减速器.20 图表 31：国内企业谐波减速器营收规模及产能仍待提升.21 图表 32：RV 减速器包括针轮层、齿轮层、芯轴层.22 图表 33：纳博特斯克占据国内 RV 减速器超 50%的市场(202

7、2).23 图表 34：2021 年国内 RV 减速器市场规模约 43 亿元.23 图表 35：国内企业 RV 减速器国产化进程仍待推进.23 图表 36：行星传动机构可按齿轮啮合方式与基本构件组成进行分类.24 图表 37：NGW 型行星传动机构与行星减速器整体结构.24 图表 38：2022 年我国行星减速器市场规模全球占比约 42%.25 图表 39：海外龙头仍居全球行星减速器优势地位（2022）.25 图表 40：国内行星减速器公司市占率逼近海外龙头（2022）.25 图表 41：国内行星减速器公司已形成一定规模.26 图表 42：滑动、滚珠、滚柱、静压丝杠性能及应用对比.27 图表

8、43：滚珠丝杠由螺杆、螺母、滚珠等组成.27 图表 44：滚珠丝杠按滚珠循环方式可分位内循环结构、外循环结构.28 图表 45：JIS 标准与国内标准精度等级对比.28 图表 46：机床与工业机器人对滚珠丝杠副精度等级要求相对高（按国内标准）.29 图表 47：我国滚珠丝杠下游主要应用于机床（2020）.29 图表 48：全球滚珠丝杠下游主要应用于工业生产领域（2022）.29 图表 49：滚珠丝杠在卧式车床中的应用.29 图表 50：滚珠丝杠在前驱 SCARA 中的应用.29 图表 51：滚珠丝杠在机床中的价值量占比约 3%.30 图表 52：滚珠丝杠在工业机器人中的价值量占比约 2%.30

9、 4 图表 53：我国滚珠丝杠市场规模超 300 亿元，全球占比约 20%.30 图表 54：经济型滚珠丝杠采用比例40%的企业约 52%采用国产.31 图表 55：中高档型滚珠丝杠采用比例40%的企业约 48%采用国产.31 图表 56：国内汉江机床滚珠丝杠市占率居前，但营收规模远小于海外龙头.31 图表 57：行星滚柱丝杠滚动体为滚柱.32 图表 58：行星滚柱丝杠可分为标准式、反向式、循环式、差动式和轴承环式五种形式.32 图表 59：特斯拉擎天柱机器人线性关节采用行星滚柱丝杠.33 图表 60：国内市场海外公司滚柱丝杠销售量占比约 80%（2021）.34 图表 61：海外滚柱丝杠企业

10、成立时间早、应用范围广，已建立领先优势.34 图表 62：静压丝杠实物图.35 图表 63：静压丝杠剖面图.35 图表 64：普通滑动导轨综合性能一般，滚动导轨主要用于精密机械中.36 图表 65：导轨由运动件与承导件组成.37 图表 66：导轨在机床上的应用图例.37 图表 67：直线运动滚动导轨可分为三角平开式、闭式、钢丝滚道三类.37 图表 68：机床、半导体设备直线运动滚动导轨需求多为精密级及以上.38 图表 69：2020 年全球直线导轨 CR5 78%.38 图表 70：2020 我国直线导轨市场收入约占全球 26%.38 图表 71：导轨配套丝杠应用，丝杠企业一般同时具导轨产能.

11、39 图表 72：轴可分为转轴、传动轴、心轴三类.39 图表 73：齿轮减速器轴应用图例（直角斜齿行星减速机）.40 图表 74：优质碳素钢为应用最广泛的轴材料.40 图表 75：中大力德齿轴毛坯采购成本占比约 9%.41 图表 76：中高端机床、减速器企业轴加速自制.41 图表 77：轴承需承受径向负荷和轴向负荷.41 图表 78：滚动轴承与滑动轴承各有优缺，性价比角度滚动轴承应用更为普遍.42 图表 79：滚动轴承主要由外圈、内圈、滚动体、保持架组成（以深沟球轴承为例）.43 图表 80：滚动轴承根据工作时所承受的载荷方向可分为向心轴承和推力轴承.43 图表 81：主要滚动轴承及其特性与应

12、用.44 图表 82：中国为全球最大轴承市场（2022）.44 图表 83：中国轴承行业市场营收已突破 2000 亿元.44 图表 84：全球轴承市场概览.45 图表 85：2022 年中国轴承企业全球市占率达 25%.45 图表 86：滚动轴承进出口价差仍大.45 图表 87：国内轴承企业具有较强专业性，规模普遍偏低.46 图表 88：国产柔轮断口上弥散分布着直径 3.06.0m 的 Al2O3 颗粒状夹杂物，影响柔轮抗疲劳性能.47 图表 89：SKF 通过持续收购壮大业务规模，首家收购公司即材料公司 Hofors Bruk.48 图表 90：滚珠丝杠螺距精度受机床设备影响较大.49 图表

13、 91：我国金属切削机床数控化率仍有提升空间.49 5 机械传动：高精机械传动：高精确度的确度的转矩、转速变换器转矩、转速变换器 机械传动机械传动为为转矩、转速变换器转矩、转速变换器 机械传动即用各种形式机构传递运动和动力，机械传动即用各种形式机构传递运动和动力，主要用于转变原动机输出的动力及运动形式，以满足工作机需求，多种基本传动机构组合即构成机械传动系统。按零件功能进行拆分，一般的机械传动系统主要由传动类零件、导向支承类零件、连接类零件与箱体四大部分组成：1）传动类零件用于传递运动和动力，如齿轮、带、带轮等；2）导向支承类零件用于导向、支承传动零件，如轴、轴承等；3）连接类零件用于将两个及

14、两个以上零件连接成一个整体，如键、联轴器等；4）箱体用来支承和固定传动零件，为传动零件提供密封的工作空间。机械传动特性包括运动与动力特性。机械传动特性包括运动与动力特性。机械传动系统运动特性主要包括转速、传动比、变速范围等，其中，传动比为主动件转速与从动件转速之比，传动比1 为减速传动，传动比1 为增速传动，传动系统总传动比为各级传动比的乘积。动力特性主要包括功率、转矩、机械效率、变矩系数等，机械传动系统总效率即为传动机构、轴承、联轴器等组成部分效率的连乘积。图表图表1：机械传动系统的一般组成机械传动系统的一般组成 资料来源：潘传九化工设备机械基础（2018），华泰研究 图表图表2：各类传动机

15、构可实现的运动、动力转换功能各异各类传动机构可实现的运动、动力转换功能各异 资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），华泰研究 形式形式形成形成方向方向速度速度大小大小形式形式丝杠螺母齿轮齿轮齿条链轮链条带、带轮缆绳、绳轮杠杆机构连杆机构凸轮机构摩擦轮万向节软轴蜗轮蜗杆间歇机构运动的变换运动的变换动力的变换动力的变换传动机构传动机构 6 机械传动机械传动相对优势在于传动比准确相对优势在于传动比准确 传动比精确为机械传动核心优势，传动比精确为机械传动核心优势，主要用于中低速有级变速传动。主要用于中低速有级变速传动。作为三大传动方式之一，相较于液压传动、电气传动，机械传动主要优点在于：1）传

16、动比准确，适用于定比传动；2）实现回转运动的结构简单，并能传递较大的扭矩；3）故障容易发现，便于维修；4）传动效率高。但机械传动一般情况下不够平稳，制造精度不高时，振动和噪声较大，实现无级变速的机构较复杂，成本高，故机械传动主要用于速度不太高的有级变速传动中。图表图表3：机械传动与电气传动、流体传动对比机械传动与电气传动、流体传动对比 资料来源：李壮云液压元件与系统（2019），华泰研究 根据原理根据原理差异差异，机械传动可分为摩擦、啮合、推压传动三类，机械传动可分为摩擦、啮合、推压传动三类。其中，摩擦传动主要包括带传动、绳传动等；啮合传动主要包括齿轮传动、螺杆传动、螺旋传动、链传动、同步带传

17、动等，推压传动主要包括凸轮机构、连杆机构等。此外，机械传动也可按照传动比是否改变划分为固定传动比（摩擦轮机构、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动）、可调传动比（有级变速传动、无级变速传动）、变传动比（连杆机构、非圆齿轮传动、不完全齿轮传动、凸轮机构、槽轮机构、棘轮机构）；按照能量流动路线划分为单流传动与多流传动等。图表图表4：机械传动可按照传动原理分为摩擦传动、啮合传动、推压传动三类机械传动可按照传动原理分为摩擦传动、啮合传动、推压传动三类 资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），华泰研究 液压传动液压传动气压传动气压传动定义定义通过机械构件如杠杆、凸轮、齿轮、轴、皮带、链条

18、等把能量和动力传送给工作机构利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制能量和动力功率与质量比功率与质量比小小大中等转矩与转动惯量比转矩与转动惯量比小小大中等响应速度响应速度低中等高低可控性可控性差中等好中等负载刚度负载刚度中等差大差调速范围调速范围小中等大小控制精度控制精度高高一般一般优缺点总结优缺点总结优点:优点:传动准确可靠、制造容易、操作简单、维护方便、传动效率高；缺点:缺点:不能进行无级调速，远距离传动较困难，结构复杂；优点:优点:能量传递方便，信号传递迅速，标准化程度高，易于实现自动化；缺点：缺点：运动平稳性差，易受外界负载影响，惯性大，起动及换向慢，成本较高等；优点：优点：功率-质量

19、比大，速度调节容易，操纵省力等；缺点：缺点：温度影响较大，传动效率低，传动精度较差；优点：优点：结构简单，成本低，易于实现无级调速，阻力损失小等；缺点：缺点：空气易压缩，负载对传动特性的影响较大，工作压力低，只适合于小功率传动典型应用场景典型应用场景机械传动中齿轮传动应用最广，用于机器人等智能装备及各类机械装置中所有工作机械均有应用工程机械、压力机械等大功率应用场景；机床等需无级变速应用场景；航空工业等对功率与质量比较敏感应用场景电子工业、包装机械、食品机械等小功率应用场景传动特性传动特性机械传动机械传动电气传动电气传动流体传动流体传动以有压液体或气体为工作介质，通过动力元件把原动机输出的机械

20、能转化为液体或气体的压力能，进而借助管道和控制元件把有压液体或气体输送到执行元件，从而把压力能转换为机械能，驱动负载直线/回转运动啮合传动直接接触有中间件普普通通齿齿轮轮传传动动非非圆圆齿齿轮轮传传动动不不完完全全齿齿轮轮传传动动行行星星齿齿轮轮传传动动蜗蜗杆杆传传动动螺螺旋旋传传动动链链传传动动链链式式无无级级变变速速同同步步带带传传动动机械传动机械传动直接接触摩擦传动有中间件摩摩擦擦轮轮机机构构摩摩擦擦式式无无级级变变速速带带传传动动带带式式无无级级变变速速绳绳传传动动推压传动直接接触有中间件凸凸轮轮机机构构棘棘轮轮机机构构槽槽轮轮机机构构连连杆杆机机构构 7 不同不同应用应用场景传动机构

21、需求不同，一般组合应用场景传动机构需求不同，一般组合应用。机械传动的选择一般考虑 7 大因素1：执行系统的工况及工作要求与原动机机械特性的匹配执行系统的工况及工作要求与原动机机械特性的匹配程度程度：若原动机性能完全适合执行系统的工况和工作要求，可采用无滑动的机械传动使两者同步，若执行系统要求输入速度能调节，应选择能调速的传动系统；工作要求传递的功率：工作要求传递的功率：如蜗杆传动工作时发热情况较为严重，传递功率不宜过大；摩擦轮传动须有足够的压紧力，不宜用于大功率传动；带传动和链传动若需增大传递功率，则需增大链的排数和带的根数，会引起载荷分布不均；齿轮传动在传递大功率方面优于其他传动，应用最广。

22、工作要求传递的运转速度：工作要求传递的运转速度：若要求较高的运转速度，一般采用高精度直齿圆柱齿轮传动、同步带传动、齿形链传动；普通 V 带传动速度太大、离心力过大，会缩短带的工作寿命，因此带传动的最大允许速度应低于 40m/s；链传动存在运动不匀性，不适用于高速传动场合。机械传动机构的效率：机械传动机构的效率：满足传动比、功率等指标的前提下，一般选用单级传动，缩短传动链，提高传动效率。结构布置与外廓尺寸：结构布置与外廓尺寸：传动尺寸紧凑，一般选用齿轮传动、蜗杆传动、行星齿轮传动；传动距离较远，一般采用带传动、链传动。机械运转环境与安全性：机械运转环境与安全性：如工作环境恶劣，一般选用链传动。考

23、虑经济性。考虑经济性。结合各应用场景机械传动机构的选择，凸轮、连杆、齿轮机构较为常用，其中齿轮齿轮机构机构传动精确、强度大、负载高、结构紧凑、摩擦力小、效率高，在生产活动中最为常用。此外，螺旋机构中滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动摩擦损失小、传动效率高、精度高、可保障高速进给与微进给，在工具机械与精密机械中最为常用。但当前生产环境较为复杂，为实现执行构件的运动形式、运动参数及运动协调关系，机械传动机构一般组合应用。图表图表5：牛头刨床机械传动系统包括带传动机构、齿轮机构、连杆机构、螺旋机构牛头刨床机械传动系统包括带传动机构、齿轮机构、连杆机构、螺旋机构 资料来源：周桂英机械基础（2016），华泰研究

24、1 机械设计（上册）：机器与机构分析和设计 8 图表图表6：各主要传动机构应用场景各异各主要传动机构应用场景各异 资料来源：李会文等机械分析应用基础（第 2 版）（2017），华泰研究 类型类型运动形式变换运动形式变换图例图例功率/kW功率/kW效率/%效率/%优点优点缺点缺点应用应用平面连杆平面连杆机构机构回转、摆动、往复移动回转、摆动、往复移动大、中、小较高结构简单、制造方便；行程较大；连接处为面接触，磨损较轻，能承受较大载荷一般不宜高速运动常用于重型机械、轻工机械、农业机械及机床、仪表等凸轮凸轮机构机构回转往复移动、摆动小较低可实现从动件的任意运动规律凸轮制造复杂；高速时冲击较大常用于自

25、动机床的进给机构、印刷机、内燃机、纺织机等棘轮棘轮机构机构摆动间歇回转或移动中、小较低结构简单，角位移调节方便平稳性差；高速时噪声大；传递动力不宜过大常用于间歇转动角度很小或常需调节转角大小的场合，如牛头疱疮工作台的进给机构槽轮槽轮机构机构回转间歇回转中、小较高结构较简单，工作可靠；运动较平稳间歇运动转角不可调；每次槽轮转角不小于45多用于不需经常调节转角的转位运动，如自动机床上的转动刀架V带传动V带传动机构机构回转移动1009497能远距离传动；工作平稳；能吸振缓冲；过载打滑起保护作用；结构简单、成本低传动比不准确常用于机床、运输机、农业机械、纺织机械等，通常置于传动系统的高速级链传动机链传

26、动机构构回转移动1009297可在高温、油、酸等恶劣环境下工作；远距离传动瞬时传动比有波动常用于农业、化工、石油、矿山机械以及运输机械和起重机械等。通常置于传动系统的低速级圆柱齿轮圆柱齿轮机构机构回转回转(两轴平行)750(直齿)50000(斜齿)9598(直齿)9699(斜齿)锥齿轮机锥齿轮机构构回转回转(两周垂直相交)5009598蜗杆蜗杆机构机构回转回转(两周垂直相交)507082传动比大而尺寸小；传动平稳效率低；因摩擦大，部分涡轮需用价格较贵的青铜制造常用于车床溜板箱、铣床分度头、手动辘轳滑动螺旋滑动螺旋机构机构回转移动中、小3060工作平稳；运动精度较高；尺寸紧凑；降速、增力效果好效

27、率低、易磨损常用于机床的进给机构和机械的调速装置、起重升降装置等适用的功率和速度范围广、寿命长、效率高、传动比准确常用于各类机床、冶金矿山机械、起重机械、汽车、船舶、轻工机械、化工机械、仪表等噪声大，制造精度要求高 9 主要机械传动主要机械传动机构机构原理原理 机械传动可实现“回转回转”、“回转移动”等运动形式的变换，本章从机械传动可实现的运动形式变换角度出发，对主要机械传动机构分类及原理进行分析。回转回转：齿轮回转回转：齿轮传动传动应用应用最最为广泛，轮系为主要为广泛，轮系为主要应用应用形式形式 齿轮机构通过一对齿轮的齿面依次啮合来传递空间两任意轴之间的运动和动力。齿轮机构通过一对齿轮的齿面

28、依次啮合来传递空间两任意轴之间的运动和动力。根据两轴线间的相对位置和轮齿齿向，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动三大类。齿轮传动一般应用于回转回转运动过程中，但部分结构，如齿轮齿条传动（属于渐开线齿轮传动），主要用于实现回转移动变换。齿轮传动种类多样，渐开线圆柱齿轮应用最广，可用于船舶、矿山、轻工、建材等领域。图表图表7：齿轮传动分类齿轮传动分类 资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），华泰研究 齿轮传动齿轮传动平行轴齿轮传动平行轴齿轮传动相交轴齿轮传动相交轴齿轮传动交错轴齿轮传动交错轴齿轮传动圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动非圆齿轮传动非圆齿轮传动直齿锥齿轮传动直齿

29、锥齿轮传动斜齿锥齿轮传动斜齿锥齿轮传动曲线齿锥齿轮传动曲线齿锥齿轮传动交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动准双曲面齿轮传动准双曲面齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动渐开线齿轮传动渐开线齿轮传动圆弧齿轮传动圆弧齿轮传动摆线齿轮传动摆线齿轮传动其他其他普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动 10 图表图表8：齿轮传动主要特点及适用范围齿轮传动主要特点及适用范围 资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），华泰研究 轮系为齿轮机构主要应用形式。轮系为齿轮机构主要应用形式。齿轮传动适用的圆周速度与功率范围广，效率高，传动比稳定，寿命较长，工作

30、可靠性较高，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动，但不适宜于远距离两轴间传动。为弥补齿轮传动缺陷，生产中多采用一系列互相啮合的齿轮将输入轴、输出轴相连接，即轮系。轮系可一定程度弥补一对齿轮的劣势，实现较远距离传动、从动轴多种变速与换向、较大传动比，以及合成或分解运动等，应用广泛的特殊轮系如摆线针轮行星轮系、谐波齿轮系等，变速箱、差速器、齿轮减速器等均采用轮系。根据轮系运转时各齿轮轴线的几何位置是否固定，可将轮系分为定轴轮系、周转轮系、混合轮系三大类。图例图例主要特点主要特点应用应用传动的速度和功率范围很大；传动效率高，一对齿轮可达0.980.995；精度愈高，润滑愈好,效率愈高；

31、对中心距的敏感性小，互换性好；装配和维修方便；可以进行变位切削及各种修形、修缘，从而提高传动质量；易于进行精密加工，是齿轮传动中应用最广的传动高速船用透平齿轮，大型轧机齿轮，矿山、轻工、化工和建材机械齿轮等单圆弧齿轮传动单圆弧齿轮传动接触强度比渐开线齿轮高；弯曲强度比渐开线轮低；跑合性能好；没有根切现象；只有做成斜齿，不能做成直齿；中心距的敏感性比渐开线齿轮大；互换性比渐开线齿轮差；噪声稍大双圆弧齿轮传动双圆弧齿轮传动除具有单圆弧齿轮的优点外，弯曲强度比单圆弧齿轮高(一般高40%60%)，可用同一把滚刀加工一对互相啮合的齿轮，比单圆弧齿轮传动平稳，噪声和振动比单圆弧齿轮小有外啮合(外摆线)内啮

32、合(内摆线)和齿条啮合(渐开线)三种型式。适用于低速、重载的机械传动和粉尘多、润滑条件差等工作环境恶劣的场合，传动效率n=0.90.93(无润滑油时)或n=0.930.95(有润滑油时)。与一般齿轮相比,结构简单加工容易、造价低、拆修方便起重机回转机构，球磨机传动机构，磷肥工业用回转化成室，翻盘式真空过滤机底部传动机构，工业加热炉用台车拖曳机构，化工行业非圆齿轮可以实现特殊的运动和实现函数运算，对机构的运动特性很有利，可以提高机构的性能，改善机构的运动条件；如应用在自动机器中，可使机器的工作机构和控制机构具有变速运动，可以协调平行工作的机构的循环时间，用非圆齿轮带动较链连杆机构的主动件时，使较

33、链连杆机构的运动特性具有所需的形式自动机器仪器仪表、纺织机械绕线托架机构等直齿锥齿轮传动直齿锥齿轮传动比曲线齿锥齿轮的轴向力小，制造容易机床、汽车、拖拉机等机械中轴线相交的传动斜齿锥齿轮传动斜齿锥齿轮传动比直齿锥齿轮总重合度大，噪声较低机床、汽车曲线齿锥齿轮传动曲线齿锥齿轮传动比直齿锥齿轮传动平稳，噪声小，承载能力大，但轴向力较大汽车驱动桥传动、拖拉机及机床传动是由两个螺旋角不等(或螺旋角相等,旋向也相同)的斜齿齿轮组成的齿轮副，两齿轮的轴线可以成任意角度，缺点是齿面为点接触，齿面间的滑动速度大，所以承载能力和传动效率比较低，故只能用于轻载或传递运动的场合用于空间传动机构比曲线齿锥齿轮传动更平

34、稳，利用偏置距增大小轮直径，可增加小轮刚性，传动效率比直齿锥齿轮低最广泛用于越野及小客车，也用于卡车，可用以代替蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动传动比大，工作平稳，噪声较小，结构紧凑，在一定条件下有自锁性，效率低多用于中小负荷间歇工作场景，如小型转炉倾动机构圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动接触线形状有利于形成油膜，传动效率及承载能力均高于普通圆柱蜗杆传动用于中小负荷间歇工作场景，如轧钢机压下装置环面蜗杆传动环面蜗杆传动有利于形成油膜，承载能力大，一般比普通圆柱蜗杆传动大2-3倍，但制造工艺较复杂轧机压下装置，各种绞车、冷挤压机、转炉、军工产品以及其他冶金矿山设备等锥面蜗杆传动锥面蜗杆传

35、动同时接触齿数多，齿面可得到较充分的润滑和冷却，易于形成油膜，传动比较平稳，效率较普通圆柱蜗杆传动高，设计与制造较复杂结构要求比较紧凑的场合蜗杆传蜗杆传动动渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动摆线针轮传动摆线针轮传动非圆齿轮传动非圆齿轮传动交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动准双曲面齿轮传动准双曲面齿轮传动轧机减速器，矿井卷扬机减速齿轮，鼓风机、制氧机、压缩机减速器种类种类圆弧圆圆弧圆柱齿轮柱齿轮传动传动锥齿轮锥齿轮传动传动 11 图表图表9：轮系可分为定轴轮系、周转轮系、组合轮系三大类轮系可分为定轴轮系、周转轮系、组合轮系三大类 资料来源：陈霖等机械设计基础（第 3 版）（2017），华泰研究

36、回转移动：回转移动：带传动、带传动、凸轮机构、螺旋机构较为常用凸轮机构、螺旋机构较为常用 带传动带传动：主要主要用于高速级、圆周力较小场合用于高速级、圆周力较小场合 带传动带传动即两个或多个带轮之间用带作为中间挠性零件的传动，即两个或多个带轮之间用带作为中间挠性零件的传动，通过带与带轮之间的摩擦或啮合来传递运动和动力。根据带传动传递力的方式不同，带传动可分为摩擦型带传动与啮合型带传动两类。摩擦型带传动由主动轮、从动轮、挠性传动带组成，传动带紧套在两个带轮上，主动轮旋转时，依靠摩擦力使传动带运动而驱动从动轮转动，主要包括平带传动、V 带传动、多楔带传动、圆带传动四类，其中，V 带传动在同样张紧力

37、下，较平带传动可产生更大的摩擦力、更高的承载力、更大的传动功率，且标准化程度高、传动比大、结构紧凑，应用最为广泛。啮合型带传动由主动同步带轮、从动同步带轮、环形同步带组成，主要靠传动带与带轮上的齿相互啮合来传递运动和动力，同步带传动为最典型的啮合型带传动。相较于摩擦型带传动，啮合型带传动传递功率大、传动比准确，多用于录音机、数控机床等要求传动平稳、传动精度较高的场合。图表图表10：带传动可分为摩擦型、啮合型两类带传动可分为摩擦型、啮合型两类 资料来源：陈霖等机械设计基础（第 3 版）（2017），李会文等机械分析应用基础（第 2 版）（2017），华泰研究 轮系轮系定轴轮系定轴轮系周转轮系周转

38、轮系组合轮系组合轮系图例图例特点特点运转时轮系中所有齿轮的几何轴线相对于机架都是固定的，各齿轮绕自身的轴线旋转，轴线不做任何运动，为相对简单的轮系轮系运行时，太阳轮转动，带动行星轮绕自己的轴线转动(自转)，同时还在系杆的带动下随同其轴线绕太阳轮的轴线转动(公转)；周转轮系根据机构自由度差异可分为差动轮系、行星轮系两类由定轴、周转轮系组成啮合型啮合型平带平带V带V带多楔带多楔带圆带圆带同步带同步带图例特点1)由多层胶帆布构成；2)横截面形状为扁平矩形；3)工作面是与轮面相接触的内表面；4)结构简单、带轮制造容易；1)横截面形状为等腰梯形；2)工作面是与轮槽相接触的两侧面，V带与底槽不接触；3)V

39、带较平带能产生更大的摩擦力，可传递较大的功率且结构更紧凑；1)以平带为基体，内表面排布等距纵向槽(梯形)；2)工作面为梯形楔的侧面；3)兼有平带弯曲应力小和V 带摩擦力大的优点，可克服多根V带传动受力不均的缺点；1)截面为圆形；2)一般用皮革或棉绳制成；3)结构简单，但传动功率很小；1)综合了带传动、链传动和齿轮传动的特点；2)工作面呈齿形；3)具有传递功率大、传动精准等特点;应用传动中心距较大的场合应用较多。一般平带是有接头的橡胶布带，运转不平稳，不适于高速运转;在某些高速机械(如磨床、离心机等)中常用无接头的高速环形胶带、丝织带和锦纶编织带等允许的传动功率比较大、中心距较小、外廓尺寸小，且

40、V带无接头，传动较平稳，故应用最广常用于传递功率较大且结构要求紧凑及速度较高的场合，特别是要求V带根数多和轮轴垂直地面的场合常用于低速轻载的仪器或家用机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘等常用于录音机、数控机床等要求传动平稳、传动精度较高的场合摩擦型摩擦型分类分类 12 带传动带传动多用于多用于高速级高速级、圆周力较小、圆周力较小场合。场合。带传动具备传动平稳、噪声小，过载保护，传动中心距较大，制造简单等优点，但带传动缺点亦较为明显：带传动工作时会产生弹性滑动，不能保持准确传动比，传动进度较低；带传动轮廓尺寸大、传动效率低；带的寿命较短，对环境要求较高。故带传动主要用在传递功率不大、速度适中、传

41、动比要求不严带传动主要用在传递功率不大、速度适中、传动比要求不严格且中心距较大场合，在多级传动系统中，带传动多置于高速级，起过载保护作用，同时格且中心距较大场合，在多级传动系统中，带传动多置于高速级，起过载保护作用，同时减小其结构尺寸与重量减小其结构尺寸与重量。链传动链传动与带传动与带传动同属挠性传动，但同属挠性传动，但链传动应用链传动应用范围范围相对少。相对少。链传动与带传动结构相似，由主、从动链轮以及绕在两轮上的挠性链条组成。相较带传动，链传动没有弹性滑动和打滑，需要的张紧力小，作用在轴和轴承上的压力较小，传递功率大，传动效率高，能在潮湿、多尘、高温、有油污等恶劣条件下工作；但链传动瞬时链

42、速和瞬时传动比不恒定，故传动平稳性差，工作时冲击、振动和噪声较大，且载荷变化大，急速反向转动时性能差。基于链传动特性，其应用场景较带传动范围小，主要用于中心距较大、要求平均传动比准确的主要用于中心距较大、要求平均传动比准确的传动，环境恶劣的开式传动，以及低速、重载传动和润滑良好的高速传动中，如农业机械、传动，环境恶劣的开式传动，以及低速、重载传动和润滑良好的高速传动中，如农业机械、矿山机械、机床及摩托车等矿山机械、机床及摩托车等。图表图表11：带带传动示意图传动示意图 图表图表12：链链传动示意图传动示意图 资料来源：潘传九化工设备机械基础（第三版）（2018），华泰研究 资料来源：潘传九化工

43、设备机械基础（第三版）（2018），华泰研究 凸轮机构：凸轮机构：主要主要用于小传力往复移动用于小传力往复移动场合场合 凸轮机构主要适用往复移动场合。凸轮机构主要适用往复移动场合。凸轮机构主要由凸轮、从动件及机架三个基本构件组成，其中，凸轮为具有曲线轮廓或沟槽的构件，在其运动时，通过轮廓或沟槽驱动从动件运动。凸轮结构简单、紧凑，设计方便，但凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于磨损，故多用于传力不大而需要实现特殊运动规律的场合多用于传力不大而需要实现特殊运动规律的场合，如自动机床的进给机构、上料机构、，如自动机床的进给机构、上料机构、内燃机配气机构、印刷机和纺织机中的有关机构等内燃机配气机

44、构、印刷机和纺织机中的有关机构等。凸轮有多种分类方式，按凸轮形状可分为盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮，其中，盘形凸轮、圆柱凸轮主要用于实现回转移动运动切换。图表图表13：凸轮机构按照凸轮形状可凸轮机构按照凸轮形状可分为盘型凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮分为盘型凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮 资料来源：李会文等机械分析应用基础（第 2 版）（2017），华泰研究 主动轮从动轮传动带圆柱凸轮圆柱凸轮移动移动凸轮凸轮盘形凸轮盘形凸轮vvv 13 螺旋机构螺旋机构：广泛应用于精密仪器仪表广泛应用于精密仪器仪表 滚动滚动螺旋机构螺旋机构在在精密精密机械中最为常用机械中最为常用。螺旋机构又称丝杠螺母机构，其利用螺杆与螺

45、母组成的螺旋副将旋转运动转换成直线运动（也可反之将直线运动转换成旋转运动），同时传递转矩和动力，并可调整零件的相对位置。螺旋机构传动结构简单，工作连续平稳，承载能力大，传动精度高，但存在摩擦损失大、传动效率低等缺点，滚动螺旋传动应用大幅改善螺旋传动缺点，在精度要求较高的机械设备、仪器仪表中广泛在精度要求较高的机械设备、仪器仪表中广泛应用应用。图表图表14：螺旋传动可分为普通、滚动、静压螺旋传动三类螺旋传动可分为普通、滚动、静压螺旋传动三类 资料来源：周克媛等机械基础（第 3 版）（2017），李会文等机械分析应用基础（第 2 版）（2017），华泰研究 其他其他：齿轮齿条齿轮齿条可实现可实现“

46、回转“回转移动移动”的齿轮传动机构的齿轮传动机构 齿轮齿条为齿轮传动中用于实现齿轮齿条为齿轮传动中用于实现“回转移动回转移动”的机构。的机构。如前所述，齿轮传动一般应用于“回转回转”的运动形式变换，但部分机构可实现“回转移动”，典例即为齿轮齿条。齿轮齿条由圆形的齿轮和直线形的齿条相互啮合，将加载在齿轮上的旋转运动转换为齿轮与齿条间相互的直线运动。齿轮齿条传动的承载力大，传动精度较高，可无限长度对接延续，传动速度可以很高。但若其加工安装精度差，传动噪声与磨损或较大。齿轮齿条典型用途包括大版面钢板、玻璃数控切割机等。图表图表15：齿轮齿条由圆形齿轮与直线型齿条相互啮合齿轮齿条由圆形齿轮与直线型齿条

47、相互啮合 资料来源：深圳鸿泰兴官网，华泰研究 场景场景示例示例传力螺旋1）以传递动力为主；2）用较小的力转动螺杆(或螺母)，产生较大的轴向力，形成轴向运动；3）要求较高的强度和自锁性；举重或挤压机构，如螺旋千斤顶传动螺旋1）以传递运动为主，有时也承受较大的轴向载荷；2）要求有较高的传动精度和传动效率，常采用多线螺纹提高效率；机床刀架与工作台的进给机构调整螺旋1）用来调整并固定零件或部件之间的相对位置，一般在空载下调整；2）受力较小，要求有可靠的自锁性能和精度；工具、夹具、车床的手动调整机构滚动螺旋传动1）数控机床、精密机床、测试机械、仪器的传动螺旋和调整螺旋；2）飞行器、船舶等自动控制系统的传

48、动螺旋；静压螺旋传动精密机床的进给、分度机构的传动螺旋1）传动效率高(可达99%)，具传动可逆性，运转平稳，无爬行现象；2）反向时无空行程，定位精度高，摩擦阻力极小，磨损很小；3）螺母结构复杂，需有一套要求较高的供油系统，仅用于要求高效率、高精度的重要传动；应用应用1）结构简单，制造方便，运转平稳，易于自锁；2）摩擦阻力大，传动效率低（30%-40%）；3）有侧向间隙，反向有空行程，低速有爬行；普通螺旋传动1）传动效率高(90%)，具传动可逆性，运转平稳，低速不爬行；2）经调整预紧，可获得很高的定位精度和较高的轴向刚度；3）结构复杂，抗冲击性能差，不具有自锁性，多由专业厂制造；分类及特点分类及

49、特点机床工作台移动机构机床工作台移动机构托盘螺母手柄工作台螺杆活动钳口固定钳口螺母台虎钳台虎钳托盘螺母手柄螺杆螺旋千斤顶螺旋千斤顶滚珠循环装置滚珠螺杆螺母 14“回转移动”“回转移动”传动结构各有优缺传动结构各有优缺，适用场合差异性较大，适用场合差异性较大。可实现“回转移动”的各类机构中，同步带传动、滚动螺旋传动、齿轮齿条传动较为常见，其中，同步带传动承载力较大，加宽传动带可以提高负载承载力，传动精度较高，但较长的传动带会产生弹性变形和振动，故工作行程有限；滚动螺旋传动不能自锁，传动效率高，精度高，噪声低，适合高速往返传动，但是水平传动跨距若较大时要考虑极限转速和自重下垂变形，对于工作行程较大

50、的大型数控机床，一般采用齿轮齿条结构进行替代；齿轮齿条传动定位精度、传动效率低，但承载能力强、行程不受限制，多用于长距离、大载荷传输。图表图表16：“回转移动”传动机构各有优缺“回转移动”传动机构各有优缺点点 资料来源：上海会通自动化官网，华泰研究 多运动形式变换：连杆机构多运动形式变换：连杆机构 连杆机构可实现的运动形式变换连杆机构可实现的运动形式变换较为较为多样，多样，可实现由“回转、摆动、往复移动回转、摆动、往复移动”。连杆机构由若干构件用低副（转动副/移动副/螺旋副/圆柱副/球面副即球销副）链接构成，按构件的相对运动关系，连杆机构可分为平面连杆机构（组成构件均在同一平面或相互平行的平面

51、内运动）与空间连杆机构（组成构件不在同一平面内或不在相互平行的平面内运动）。连杆结构多用所含构件数命名，如含四个构件的连杆机构称为四杆机构。连杆机构连杆机构应用广泛，应用广泛，优缺点均较为显著：优缺点均较为显著：优点：优点：1）运动副一般均为低副。低副中两运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；有利于润滑，磨损较小；运动副元素的几何形状较简单，便于加工制造，易获得较高的制造精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，而凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。2）可实现多种形式的运动变换和运动规律。在连杆机构中，当原动件的运动规律不变时，改变各构件的相对长度可使从动件得到不同的

52、运动规律。3）具有丰富的连杆曲线。在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线（即连杆曲线），其形状随着各构件相对长度的改变而改变，可满足不同轨迹的设计要求。缺点：缺点：1）传递运动的累积误差比较大，机械效率低。由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传递路线较长，易产生较大的误差积累，同时，降低了机械效率。2）不适用于高速运动的场合。在连杆机构运动过程中，连杆及滑块的质心都在作变速运动，所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而会增加机构的动载荷，容易使机构在运动中产生振动和冲击，严重时还会影响机械产品的工作精度与寿命，所以连杆机构不适于高速运动的场合。3）机构设计复杂，难

53、以实现精确的轨迹。虽然可以利用连杆机构来满足一些运动规律和运动轨迹的设计要求，但其设计十分繁难，且一般只能近似地得以满足。优点优点缺点缺点适用场合适用场合同步带传动短距离传动速度可以很高，传动精度较高，噪音低承载力较大，大负载需加宽皮带，传动长度过大需考虑较大的弹性变形和振动，大距离传动不适合精确定位、连续性运动控制，可用于伺服电机到传动齿轮或伺服电机到丝杠的短距离传动小型数控设备、某些打印机齿轮齿条传动承载力大，传动精度较高，可达0.1mm，可无限长度对接延续，传动速度可以很高，2m/s若加工安装精度差，传动噪音大，磨损大激光/玻璃/钢板数控切割机，建筑施工升降机可达30层楼高滚动螺旋传动不

54、能自锁，传动效率高，精度高，噪音低，适合高速往返传动水平传动跨距大需考虑极限转速和自重下垂变形，传动长度不可过长；长时间使用传动间隙变大，精度变差；成本高数控机床，小版面数控切割机；机电一体化设备行程6m以下的直线传动系统使用最为广泛的传动形式机构机构 15 平面四杆机构为平面连杆机构基础。平面四杆机构为平面连杆机构基础。平面连杆机构中，结构最简单且应用最广泛的是平面四杆机构，其他机构可看成是由平面四杆机构演化而来。平面四杆机构基本形式为铰链四杆机构，即全部用转动副相连。铰链四杆机构可分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。图表图表17：平面铰链四杆机构包括平面铰链四杆机构包括

55、曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种形式三种形式 资料来源：郭润兰机械设计基础（2018），华泰研究 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构特点特点两连架杆中一个能作整周转动，另一个只能作往复摆动的机构;当曲柄为原动件，摇杆为从动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动两连架杆均能作整周转动的机构；当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般不作等速转动，而作变速转动两连架杆均不能作整周转动的机构机构示例机构示例应用举例应用举例颚式破碎机、雷达天线俯仰机构、缝纫机脚踏板机构惯性筛鹤式起重机、汽车前轮转向机构机架连架杆-曲柄连架杆-

56、曲柄连杆连架杆-曲柄连架杆-摇杆连杆机架连架杆-摇杆连架杆-摇杆机架连杆 16 典型典型机械机械传动传动装置装置：旋转运动看减速器，直线运动看丝杠旋转运动看减速器，直线运动看丝杠 机械传动机构众多，本章我们重点分析“回转回转”与“回转移动”两大运动变化形式的代表性机械传动装置：减速器（旋转运动）、滚珠/行星滚柱丝杠（直线运动）。减速器：减速器：旋转运动核心传动装置旋转运动核心传动装置，新型齿轮系空间逐步打开，新型齿轮系空间逐步打开 减速器为以齿轮为主要传动机构的传动装置。减速器为以齿轮为主要传动机构的传动装置。减速器即由封闭在箱体内的齿轮、蜗杆蜗轮等传动零件组成的传动装置，为齿轮传动齿轮系的最

57、终应用形态，主要用于降低转速、增大转矩，在现代机械中应用广泛。减速器种类较多，按传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器、行星减速器以及它们互相组合起来的减速器；按传动级数可分为单级和多级减速器；按齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器等。图表图表18：常用减速器型式及特点和应用常用减速器型式及特点和应用 资料来源：闻邦椿现代机械设计实用手册（2015），华泰研究 减速器结构各异，但一般包括：减速器结构各异，但一般包括：传动零件：圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮、行星轮等；支承零件：转轴组件、滚动轴承、轴承密封件等；箱体零件：箱体、箱盖；联接零件：螺栓、键、销等；减速器附件：

58、定位销、观察孔盖板、通气器、油面指示器、放油螺塞、起盖螺钉、起吊装置等。特点及应用特点及应用轮齿可做成直齿、斜齿和人字齿。直齿用于速度较低、载荷较轻的传动;斜齿轮用于速度较高的传动，人字齿轮用于载荷较重的传动中，箱体通常用铸铁做成，单件或小批生产有时采用焊接结构。轴承一般采用滚动轴承，重载或特别高速时采用滑动轴承。其他型式的减速器与此类同。展开式结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。用于载荷比较平稳的场合。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。分流式结构复杂，但由于齿轮相对于轴承对称布，与展开式相比载荷沿齿宽分布均匀、轴承受载较均匀。适用于变载荷的场合。高速级一般用斜

59、齿，低速级可用直齿或人字齿。同轴式减速器横向尺寸较小，但轴向尺寸和重量较大，且中间轴较长、刚度差，使沿齿宽载荷分布不均匀。高速轴的承载能力难以充分利用。同轴分流式每对啮合齿轮仅传递全部载荷的一半。输入轴和输出轴只承受转矩，中间轴只受全部载荷的一半，故与传递同样功率的其他减速器相比，轴颈尺寸可以缩小。展开式同两级展开式。分流式同两级分流式。轮齿可做成直齿、斜齿或曲线齿。用于两轴垂直相交的传动中，也可用于两轴垂直相错的传动中。由于制造安装复杂、成本高，所以仅在传动布置需要时才采用。特点同单级圆锥齿轮减速器，圆锥齿轮应在高速级，使其保持适度的尺寸。特点同两级圆锥-圆柱齿轮减速器。蜗杆下置式 蜗杆在蜗

60、轮下方啮合处的冷却和润滑都较好，一般用于蜗杆圆周速度r95%80%75%温升304540噪声65db70db60db减速比3-51230-192.430-160额定转矩下使用寿命20,000h6,000h8,000h额定输出转矩40-1,200 Nm101-6,135 Nm6.6-921 Nm扭转刚性10-370 Nm/arc min20-1,176 Nm/arc min1.34-54.09 Nm/arc min技术特点体积比较小，主要包括行星轮、太阳轮和内齿圈。精密行星减速器单级传动比都在10以内，且减速级数一般不会超过3级。通过多级减速实现传动，一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的

61、后级组成，组成的零部件较多。通过柔轮的弹性变形传递运动，主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成。与 RV 及其他精密减速器相比，谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降。产品性能传动效率高、性价比较高大体积、高负载能力和高刚度体积小、传动比高、精密度高应用场景直角坐标机器人多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载位置机器人小臂、腕部或手部终端领域电子、机械、汽车、能源、包装、印刷、食品等汽车、运输、港口码头等行业中通常使用配有RV减速器的重负载机器人3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等行业中通常使用由谐波减速器组成的30kg负载以下的机器人 19 谐波减速器主要由刚轮、柔轮、谐波发生器

62、三大基本部件组成谐波减速器主要由刚轮、柔轮、谐波发生器三大基本部件组成。刚轮、柔轮、谐波发生器可任意固定其中 1 个，其余 2 个部件一个连接输入（主动），另一个即可作为输出（从动），以实现减速或增速。刚轮刚轮：圆周上加工有连接孔的刚性内齿圈，其齿数比柔轮略多（一般多 2 或 4 个），为了减小体积，在薄形、超薄形或微型谐波减速器上，刚轮或与减速器轴承设计成一体，构成谐波减速器单元。柔轮：柔轮：可产生较大变形的薄壁金属弹性体，可被制成水杯形、礼帽形、薄饼形。弹性体与刚轮啮合的部位为薄壁外齿圈。谐波发生器：谐波发生器：一般由椭圆形凸轮和可弹性变形的滚珠轴承构成。凸轮装入轴承内圈后，轴承将产生弹性

63、变形成为椭圆形，并迫使柔轮外齿圈变成椭圆形；从而使椭圆长轴附近的柔轮齿与刚轮齿完全啮合，短轴附近的柔轮齿与刚轮齿完全脱开。当凸轮连接输入轴旋转时，柔轮齿与刚轮齿的啮合位置可不断变化。图表图表27：谐波减速器主要由刚轮、柔轮、谐波发生器三大基本部分组成谐波减速器主要由刚轮、柔轮、谐波发生器三大基本部分组成 资料来源：绿的谐波招股书，华泰研究 齿形、柔轮、波发生器均存较高技术壁垒齿形、柔轮、波发生器均存较高技术壁垒。其中，齿形对谐波减速器的效率、精度、刚性、寿命等关键指标均有较大影响，各公司齿形设计各异，如哈默纳科的“IH 齿形”、绿的谐波的“P 齿形”、川机器人的“RS 齿形”；柔轮成型工艺技术

64、壁垒最高，由于需在承受较大交变载荷的情况下不断变形，且为减小磨损必须要有很高的硬度，故柔轮对材料的材质、抗疲劳强度、加工精度、热处理等要求均较高，制造工艺复杂；波发生器核心部件为柔性轴承，与柔轮相似，轴承对材料及其加工过程要求较高。哈默纳科为全球龙头，哈默纳科为全球龙头，国内技术国内技术已取得已取得突破。突破。谐波减速器 1955 年由美国发明家马瑟发明，最初称为变形波发生器，1957 年获美国发明专利，1960 年美国 United Shoe Machinery(USM)率先研制出样机，1964 年，日本长谷川齿车株式会社(Hasegawa Gear Works,Ltd.)和 USM 合作，

65、开始对其进行产业化研究和生产，谐波减速器正式获名，1970 年，长谷川齿车和 USM 合资，在东京成立了 Harmonic Drive(哈默纳科)公司，哈默纳科由此奠定先发优势，随后通过不断改善材料性能与结构巩固竞争优势，2013 年之前在机器人领域几乎处于垄断地位。近年来，国内企业生产工艺不断突破，国内市占率持续提升，2022 年，国内谐波减速器龙头绿的谐波国内市占率已超 20%。谐波减速器谐波减速器人形机器人人形机器人应用占比应用占比较高较高，空间可期，空间可期。人形机器人精度要求高而负载要求低，谐波减速器应用占比提升，如特斯拉擎天柱机器人的旋转关节即采用谐波减速器。根据中商产业研究院，2

66、022 年我国谐波减速器市场规模约 21 亿元，随人形机器人产业化推进，谐波减速器市场空间可期。柔轮柔轮波发生器波发生器刚刚轮轮 20 图表图表28：国内龙头绿的谐波国内市占率已达国内龙头绿的谐波国内市占率已达 23%（2022）图表图表29：2022 年年国内谐波减速器市场规模约国内谐波减速器市场规模约 21 亿元亿元 资料来源：GGII，华泰研究 资料来源：中商产业研究院，华泰研究 图表图表30：特斯拉擎天柱机器人旋转关节采用谐波减速器特斯拉擎天柱机器人旋转关节采用谐波减速器 资料来源：TESLA 2022 AI DAY，华泰研究 哈默纳科(日)34%绿的谐波23%新宝(日)7%来福谐波8

67、%同川科技6%大族谐波5%川机器人5%其他12%055200222025E(亿元)CAGR=16%33222谐波减速器交叉滚子轴承 21 图表图表31：国内企业谐波减速器营收规模及产能仍待提升国内企业谐波减速器营收规模及产能仍待提升 注：哈默纳科采用总营收与综合毛利率；昊志机电采用机器人相关营收；其余公司采用减速器相关营收与毛利率；采用 2022 年 12 月 30 日汇率；资料来源：各公司官网，Wind，华泰研究 RV 减速器：减速器：多关节机器人多关节机器人机身驱动主要减速器机身驱动主要减速器 RV 减速器主要用于重负载部位。减速器主要用于重负载

68、部位。RV 减速器即旋转矢量减速器，其传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高，并具有更高的刚性和扭矩承载能力；但其重量重、外形尺寸较大，无法向轻便、灵活的轻负载领域发展，主要应用于机器人大臂、机座等重负载部位。此外，RV 减速器零部件数量多、制造和装配难度大，不利于大规模生产。RV 减速器结构复杂，减速器结构复杂，由针轮、由针轮、RV 齿轮、芯轴三层构成齿轮、芯轴三层构成。RV 减速器在传统摆线针轮、行星齿轮传动装置的基础上发展而成。RV 减速器径向结构可分为 3 层，由外向内依次为针轮层、RV 齿轮层、芯轴层，每层均可独立旋转。针轮层：针轮层：针轮为内侧加工有针齿的内齿圈，外侧加工有法兰和

69、安装孔，可用于减速器固定或输出连接。针轮和 RV 齿轮间安装有针齿销，当 RV 齿轮摆动时，针齿销可迫使针轮与输出法兰产生相对回转；RV 齿轮层：齿轮层：RV 齿轮层由 RV 齿轮、端盖、输出法兰和曲轴组件等组成，RV 齿轮、端盖、输出法兰为中空结构，内孔用来安装芯轴。其中，输出法兰内侧有 23 个连接脚，用来固定端盖；端盖和法兰的中间位置安装有 2 片可摆动的 RV 齿轮，并可在曲轴的驱动下作对称摆动（又称摆线轮）；曲轴组件由曲轴组件、前后支承轴承、滚针等部件组成，数量与减速器规格有关，小规格减速器一般布置 2 组，中大规格减速器布置 3 组，曲轴组件对称分布在圆周上，用来驱动 RV 齿轮摆

70、动；国别国别公司公司母公司母公司成立成立时间时间业务范围业务范围2022减速器2022减速器营收(亿元)营收(亿元)2022减速器2022减速器毛利率毛利率年产能及规划年产能及规划产业化情况产业化情况下游应用下游应用日本哈默纳科-1970整体运动控制，含减速器、执行元件、电机等37.536%2023年初产能198万台(不含车载)，计划新增48万件产能(不含车载)成熟工业机器人、人形机器人、卫星、半导体设备等中国绿的谐波-2011精密传动装置，含谐波减速器、机电一体化执行器、微型电液伺服装置、智能自动化装备等4.1649%2022年产能33万台，IPO募投项目2023年达产后产能预计59万台，定

71、增募投项目2017年达产后产能预计159万台已与国内机器人生产商达成合作工业机器人、服务机器人、数控机床、医疗器械、半导体生产设备、新能源装备等日本新宝(现尼得科传动)尼得科1952减速机、冲床22.1未披露未披露成熟机器人、包装机械、半导体设备中国来福谐波-2013高精密谐波减速器未披露未披露2022年产20万台未披露工业机器人、服务机器人、医疗器械、高精密自动化设备等中国同川科技汉宇集团(参股)2012精密谐波减速机，伺服电机，机电一体化模块等未披露未披露2022年产能约10万个，有产能扩充计划实现谐波减速器产品的批量生产及销售工业机器人、机床中国大族精密大族激光2015精密减速器及装置、

72、机器人系统、机电一体化设备未披露未披露产能或超15万套已在国内头部工业机器人企业实现大批量交付销售，国外头部工业机器人企业也在同步进行测试验证工业机器人中国川机器人-2012机器人核心零部件以及基于机器人本体的智能制造系统整体解决方案0.2113%2023年产能10万台2019年开始试销售，2022年出货4.1万台，2023-2025出货量目标分别是6、8、10万台机器人中国国茂精密国茂股份2021谐波减速器、RV减速器等精密减速器未披露未披露2022年产能3万台未披露机器人中国丰立智能-1995小模数齿轮、精密减速器及相关零部件0.00N/A谐波减速器生产线3Q23处于设备安装状态，尚未形成

73、产能，投产后预计形成3.5万件产能小型精密谐波减速器2Q23已处于实验室测试阶段工业机器人、服务机器人、机械臂、医疗器械、数控机床、雷达、天文望远镜中国科峰智能-2010机械传动与控制应用领域关键零部件，含行星减速器、谐波减速器等0.1224%2022年产能约3.6万台，IPO计划募投建设高精密减速机建设项目，达产后将形成5万台谐波减速器年产能已实现规模化销售于机器人、数控机床、医疗器械、新能源装备等中国双环传动-2005机械传动齿轮及其相关零部件未披露未披露未披露已形成多个型号产品的批量供货机器人中国中大力德-2006机械传动与控制关键零部件2.0313%智能执行单元生产基地项目已于2022

74、年底达到预定可使用状态，新增精密减速器(未拆分谐波减速器)产能30万台已具备批量生产能力和销售能力，计划向模组化方向进行研究与发展机器人中国昊志机电-2006电主轴领军企业，同时生产转台、直线电机、减速器等核心零部件0.89未披露2023年产能15万台2014年开始研发，已形成批量销售，主要应用于公司各类机器人和自动化设备中机器人、自动化设备等高端装备 22 芯轴层：芯轴层：芯轴安装在 RV 齿轮、端盖、输出法兰的中空内腔，芯轴可为齿轮轴或用来安装齿轮的花键轴。芯轴上的齿轮称太阳轮，它和套在曲轴上的行星齿轮啮合，当芯轴旋转时，可驱动 23 组曲轴同步旋转，带动 RV 齿轮摆动。用于减速的 RV

75、 减速器，其芯轴通常用来连接输入，故又称输入轴。针轮层、针轮层、RV 齿轮层、芯轴层三层叠加，推动齿轮层、芯轴层三层叠加，推动 RV 减速器实现减速器实现 2 级变速：级变速：1）第一级变速：芯轴上的太阳轮和套在曲轴上的行星齿轮间的变速，称正齿轮变速；2）第二级变速：通过 RV 齿轮的摆动，利用针齿销推动针轮的旋转，称差动齿轮变速。图表图表32：RV 减速器包括针轮层、齿轮层、芯轴层减速器包括针轮层、齿轮层、芯轴层 资料来源：龚仲华工业机器人技术及应用（2019）华泰研究 RV 减速器壁垒主要在于工艺与装配。减速器壁垒主要在于工艺与装配。RV 减速器需在承受大负载的同时保持高精度，故需具备较高

76、的材料成形技术、精密加工及装配技术。材料成形方面，RV 减速齿轮需要具有耐磨性和高刚性，对于材料成形过程提出了较高要求，尤其是材料化学元素控制、表面热处理等工艺；加工与装配方面，RV 减速器的减速比较高，具备无侧隙、微进给的特点，需要特殊部件加工和精密装配技术。RV 减速器组成结构更为复杂，较谐波减速器设备投入更高，更难实现规模化。RV 减速器国产差于谐波减速器减速器国产差于谐波减速器，海外龙头国内海外龙头国内市占率超市占率超 50%。RV 减速器由日本Nabtesco Corporation（纳博特斯克）的前身帝人制机（Teijin Seiki）于 1985 年率先研发，并获得了专利；198

77、6 年帝人制机开始推动 RV 减速器商品化生产和销售；2003 年帝人制机和 NABCO 合并，成立了 Nabtesco Corporation，继续进行精密 RV 减速器的研发生产。由于 RV 减速器更高的设备投入与加工、装配要求，RV 减速器单位价值量更高，国产化程度低于谐波减速器，2022 年海外龙头纳博特斯克国内市占率超 50%，国内龙头环动科技（上市公司双环传动子公司）市占率仅 13%。根据中商产业研究院，2021 年我国 RV减速器市场规模约 42.9 亿元，预计 2025 年将达到 60 亿元。芯轴端盖针轮密封圈输出法兰行星齿轮曲轴组件圆锥滚柱轴承RV齿轮针齿销RV齿轮圆锥滚柱轴

78、承滚针卡簧卡簧卡簧针轮端盖芯轴密封圈输出法兰行星齿轮曲轴组件圆锥滚柱轴承RV齿轮针齿销卡簧滚针针轮层芯轴层齿轮层 23 图表图表33：纳博特斯克占据国内纳博特斯克占据国内 RV 减速器超减速器超 50%的市场的市场(2022)图表图表34：2021 年年国内国内 RV 减速器市场规模约减速器市场规模约 43 亿元亿元 资料来源：GGII，华泰研究 资料来源：中商产业研究院，华泰研究 图表图表35：国内企业国内企业 RV 减速器国产化进程仍待推进减速器国产化进程仍待推进 注：纳博特斯克采用精密减速器营收；环动科技采用双环传动减速器及其他营收；中大力德采用精密减速器营收；昊志机电采用机器人相关营收

79、；采用 2022 年 12 月30 日汇率；资料来源：Wind，GGII，各公司官网，华泰研究 行星减速器：行星减速器：多用于直角坐标机器人多用于直角坐标机器人 行星减速器精度行星减速器精度偏偏低，工业机器人中应用占比低，工业机器人中应用占比相对低相对低。相较于谐波减速器与 RV 减速器，行星减速器传动效率较高、寿命长，但传动精度不足、传动比低，故工业机器人中应用占比较低，多用于结构较为简单的直角坐标机器人。行星减速器行星减速器采用采用行星行星轮系轮系制成，核心组成为太阳轮、行星轮、行星架制成，核心组成为太阳轮、行星轮、行星架。只有一个自由度的动轴线轮系称为行星轮系，行星减速器核心即为行星轮系

80、，行星轮系可按照齿轮啮合方式与基本构件组成情况进行分类。行星轮系主要由太阳轮、行星轮、行星架组成，以结构最简单的 NGW 型行星轮系为例：装在动轴线上的齿轮在自转的同时绕固定几何轴线公转，称为行星轮；装有行星轮并绕固定轴线转动的构件即为行星架；与行星齿轮啮合且几何轴线固定的齿轮为中心轮（包括太阳轮与内齿轮）。行星减速器基本原理为：原动机驱动太阳轮旋转，太阳轮与行星轮的啮合驱动行星轮产生自转；同时，由于行星轮另外一侧与减纳博特斯克(日)51%环动13%珠海飞马8%住友(日)5%秦川机床4%中大力德4%南通振康4%智同科技3%其他8%0070200212

81、025E(亿元)CAGR=9%国别国别公司公司母公司母公司成立成立时间时间业务范围业务范围2022减速器2022减速器营收(亿元)营收(亿元)年产能及规划年产能及规划产业化情况产业化情况下游应用下游应用日本纳博特斯克-2003精密减速器、液压机器、铁路车辆用设备、航空机械等46.952022年减速器产能106万件，预计2024年达到149万件，2026年达到206万件，2030年达到234万件成熟机器人中国环动科技双环传动 2020机器人关节高精密减速器、高精密液压零部件4.572022年RV减速器年产能约10万台，产能有扩充计划产品已基本覆盖国内主流机器人客户机器人中国珠海飞马-2008谐波

82、减速器、工业机械用减速器、齿轮/轴等零部件未披露未披露已形成批量生产机器人日本住友重机械-1888船舶、环境设备以及各种工业机械(减速机、塑料加工机、工业起重机等)未披露未披露成熟机器人和自动化领域中国秦川机床-1998机床、减速器、滚动功能部件等未披露2023年机器人关节减速器产能为6-9万套国内唯一的全系列（5Kg-800Kg）RV减速器产品供应商，在中大规格领域的优势明显机器人中国中大力德-2006机械传动与控制关键零部件2.03智能执行单元生产基地项目已于2022年底达到预定可使用状态，新增精密减速器(未拆分RV减速器)产能30万台；大型RV减速器生产线项目项目预计2025年底达产，可

83、新增5000台大型RV减速器产能；公司拟发行可转债投入机器人本体组件、配件及智能执行单元生产线项目，继续扩充RV减速器产能RV减速器以微小型为主，同时正在研制大规格型号，可用于大负载工业机器人工业机器人和工业自动化领域中国南通振康-1993焊接送丝装置、高精度工业机器人及核心部件等精密自动化产品未披露2018年产能3万台，当前产能未披露，2023年3月年产10万台精密RV减速机项目开工未披露中国智同科技-2015高精密摆线减速机未披露2022年RV减速器产能7万台，2023年完成股权融资，用于年产50万台机器人用高精密减速机数字化智能制造基地及工程技术研发中心项目建设已实现产业化应用机器人中国

84、巨轮智能-2001轮胎模具、液压式硫化机和机器人及智能装备未披露未披露已取得技术突破，是国内首批获得CR认证的两家企业之一机器人中国领鹏智能领益智造 2020精密功能件、结构件、模组及充电器业务的全产业链未披露未披露已与香港汉森机器人签署谅解备忘录，将就人形机器人的设计优化升级、量产测试等方面展开合作以机器人为代表的高端制造领域中国昊志机电-2006电主轴领军企业，同时生产转台、直线电机、减速器等核心零部件0.00未披露在研，尚未形成销售机器人 24 速器壳体内壁上的环形内齿圈啮合，最终行星轮在自转驱动下将沿着与太阳轮旋转相同方向在环形内齿圈上滚动，形成围绕太阳轮旋转的“公转”运动；行星轮通过

85、公转驱动行星架旋转，行星架与输出轴联接，带动输出轴输出扭矩。图表图表36：行星传动机构可按齿轮啮合方式与基本构件组成进行分类行星传动机构可按齿轮啮合方式与基本构件组成进行分类 资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），华泰研究 图表图表37：NGW 型行星传动机构型行星传动机构与行星减速器与行星减速器整体整体结构结构 资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），科峰智能招股书，华泰研究 全球全球行星减速器市场规模行星减速器市场规模不足百亿不足百亿，人形机器人，人形机器人应用应用有望有望释放市场空间释放市场空间。根据 QY Research，2022 年全球行星减速器销量为 540 万

86、台，销售金额为 12.03 亿美元，其中中国境内销量为 232 万台，销售金额为 5 亿美元，我国行星减速器市场规模全球占比约 42%。由于工业机器人中关节机器人占比较高，故行星减速器整体工业机器人应用比例较低，但考虑到性价比与体积重量比优势，行星减速器或有望在人形机器人取得一定应用，如智元机器人、宇树科技等均有搭配行星减速器，人形机器人产业化或有望打开行星减速器市场空间。类型字母含义例按齿轮啮合方式NGW、NW、NN、WW、NGWN、N等N-内啮合；W-外啮合；G-公用行星轮NGW表示由内啮合齿轮副(N)、外啮合齿轮副(W)、公用行星轮(G)组成的行星齿轮传动机构按基本构件组成2Z-X、3Z

87、、Z-X-V、Z-X等Z-中心轮；X-行星架；V-输出构架2Z-X表示由2个中心轮、1个行星架组成的行星齿轮传动机构太阳轮太阳轮行星架行星架行星轮行星轮内齿环内齿环 25 图表图表38：2022 年我国行星减速器市场规模全球占比约年我国行星减速器市场规模全球占比约 42%资料来源：QY Research，科峰智能招股书，华泰研究 行星减速器行星减速器具较高技术与工艺壁垒，高端精密行星减速器国产化率较低。具较高技术与工艺壁垒，高端精密行星减速器国产化率较低。行星齿轮传导装置设计始于德国，1920s，行星齿轮传动装置首次量产，1950s，德国首次研发成功高速大功率行星齿轮减速器，1960s，意大利

88、、英国、苏联等国家也陆续研发出低速重载行星减速器。伴随工业自动化的进程，德国、意大利等国又研制出精密行星减速器。我国行星减速器略滞后于海外，1960s，我国开始研制应用行星减速器，1970s 首次制订了 NGW型渐开线行星齿轮减速器标准，生产了多种高速大功率行星减速器，1980s 开始生产低速大转矩的行星减速器，但由于行星减速器，尤其高端精密行星减速器技术难度与工艺壁垒较高，海外龙头在材料、设计水平、质量控制、精度、可靠性和使用寿命等方面仍具相对优势，国产化率仍较低。根据 QY Research，2022 年尼得科传动（原新宝）、纽卡特、威腾斯坦全球市占率合计 35%，其中，尼得科传动中国市占

89、率约 20%。图表图表39：海外龙头仍居海外龙头仍居全球行星减速器全球行星减速器优势地位（优势地位（2022）图表图表40：国内国内行星减速器行星减速器公司公司市占率逼近海市占率逼近海外龙头（外龙头（2022）资料来源：QY Research，华泰研究 资料来源：QY Research，华泰研究 0%10%20%30%40%50%60%058200222023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E(亿美元)中国全球中国全球占比尼得科13%纽卡特11%威腾斯坦11%精锐科技7%科峰智能5%其他53%尼得科20%科峰智能12%纽氏

90、达特10%精锐科技7%利茗5%其他46%26 图表图表41：国内行星减速器公司已形成一定规模国内行星减速器公司已形成一定规模 注：纽卡特、威腾斯坦均采用集团总营收；科峰智能采用精密行星减速器营收与毛利率；中大力德采用精密减速器营收与毛利率；兆威机电采用微型传动系统营收与毛利率；海外公司采用 2022 年 12 月 30 日汇率；资料来源：各公司官网，Wind，华泰研究 丝杠：直线运动核心传动装置，滚动螺旋精密机械最为常用丝杠：直线运动核心传动装置，滚动螺旋精密机械最为常用 丝杠即丝杠螺母副，也即前文所述螺旋机构，可分为普通（滑动）、滚动、静压螺旋传动三类。其中，滑动螺旋机构结构简单，制造工艺方

91、便，应用最广；滚动螺旋机构摩擦损失小、传动效率高，在精密机械中应用广泛；静压螺旋机构性能优异，但技术复杂，应用相对较少。根据滚动体类型不同，滚动螺旋机构又可进一步分为滚珠丝杠、行星滚柱丝杠。国别国别公司公司母公司母公司成立成立时间时间业务范围业务范围2022减速器2022减速器营收(亿元)营收(亿元)2022减速器2022减速器毛利率毛利率年产能及规划年产能及规划产业化情况产业化情况下游应用下游应用日本新宝(现尼得科传动)尼得科1952减速机、冲床22.1未披露未披露成熟机器人、包装机械、半导体设备德国纽卡特-1928行星减速器等8.9未披露未披露成熟机器人、包装设备、食品行业、自动化、机床德

92、国威腾斯坦-1949(1979开始布局行星减速器)机电一体化传动装置，含高精密行星齿轮箱、完整的机电一体化传动系统、交流伺服系统和电机38.5未披露未披露成熟机器人、机床、医疗技术、航空航天德国赛威传动-1931减速器、电机等未披露未披露未披露成熟未披露中国台湾精锐科技-1987减速器、齿轮齿条、机械手臂等未披露未披露未披露已实现规模化销售未披露中国大陆科峰智能-2010机械传动与控制应用领域关键零部件，含行星减速器、谐波减速器等2.9545%2022年产能约54万台，IPO计划募投建设高精密减速机建设项目，达产后将形成35万台精密行星减速器、0.8万台工程机械用行星减速器已实现规模化销售移动

93、机器人、新能源设备、高端机床、电子设备、智能交通等中国大陆纽氏达特-2007精密行星减速器未披露未披露未披露已实现规模化销售未披露中国台湾利茗-1969减速马达及螺旋齿轮减速机、蜗杆蜗轮减速机、行星式减速机未披露未披露未披露已实现规模化销售未披露中国大陆中大力德-2006机械传动与控制关键零部件2.0313%未披露已实现规模化销售工业机器人和工业自动化领域中国大陆重庆豪能豪能股份2012汽车零部件未披露未披露未披露主要用于新能源汽车领域,已在与潜在机器人客户进行交流讨论新能源汽车中国大陆兆威机电-2001微型传动系统7.0826.02%当前产能未披露，东莞产业园已建成投产，苏州工业园在建，预计

94、2024年-2025年建成投产已实现规模化销售汽车电子、智慧医疗、消费电子、工业装备、智能家居等中国大陆杭齿前进-1997船用齿轮箱及船舶推进系统、工程机械变速箱等未披露未披露未披露试制完成后已投入使用船舶、工程机械、矿山港口等中国大陆宁波东力-1998齿轮传动设备、电驱动设备、门控系统未披露未披露未披露未披露注塑机电熔胶、矿山、水利、环保等中国大陆丰立智能-1995小模数齿轮、精密减速器及相关零部件未披露未披露未披露未披露电动工具、家居、医疗、汽车座舱，机器人等中国大陆英洛华-1997钕铁硼永磁材料、电机系列产品以及康复器材产品未披露未披露未披露未披露智能家电、工业自动化、机械制造等 27

95、图表图表42：滑动、滚珠、滚柱、静压丝杠滑动、滚珠、滚柱、静压丝杠性能及应用对比性能及应用对比 资料来源：观研报告网，中国丝杠行业发展趋势分析与未来前景预测报告（2023-2030 年），杜兴行星滚柱丝杠承载与摩擦特性研究（2021），张全美机械零部件设计 第 2 版（2022），华泰研究 滚珠丝杠滚珠丝杠：工具机械与精密机械中应用最广泛工具机械与精密机械中应用最广泛的的机械传动机械传动 滚珠丝杠为工具机械与精密机械中应用最广泛机械传动滚珠丝杠为工具机械与精密机械中应用最广泛机械传动机构机构。滚珠丝杠为滚珠丝杠螺母副的简称，属于滚动螺旋传动机构（滚动螺旋传动多数采用钢球，少数采用滚子，一般指滚

96、动螺旋传动即指滚珠丝杠传动），由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器和防尘器等组成，完整的滚珠丝杠传动系统另包括导轨、轴承、联轴器等零部件。滚珠丝杠传动效率和传动精度高，为数控机床、工业机器人等机电一体化设备行程 6m 以下的直线传动系统使用最为广泛的传动形式。滚珠丝杠主要包括内循环、外循环两类结构。图表图表43：滚珠丝杠由滚珠丝杠由螺杆、螺母、螺杆、螺母、滚珠等组成滚珠等组成 资料来源：NSK，华泰研究 滑动丝杠滑动丝杠滚珠丝杠滚珠丝杠滚柱丝杠滚柱丝杠静压丝杠静压丝杠接触方式接触方式面接触点接触线接触无接触摩擦力摩擦力大小较小极小自锁性自锁性完全自锁，与导程角大小和工作面粗糙度有关无自锁性，需加

97、装制动装置无自锁性，需加装制动装置不能自锁承载能力承载能力小较大大，一般载荷可达同规格滚珠丝杠的3倍较大，与供油压力成正比，与转速无关传动效率传动效率低，一般为26%-46%高，一般可达92%-98%较高，摩擦力较小时可达90%可达99%导程精度导程精度低，标准精度250m/300mm，最高精度75m/300mm较高，常为毫米级，最高精度3m/100mm高，定位精度优于1m，最高可达C0级，即3.5m/100mm可以达到极高的定位精度，极小的导程速度速度慢，一般转速不超过3000RPS较快，额定转速在3000-5000RPS快，转速可达6000RPS，直线速度可达2m/s以上，加速度可达到3g

98、摩擦力和速度成正比，低速时几乎为零，加速度可达10g使用寿命使用寿命磨损快，寿命短磨损小，寿命长寿命相较于同规格滚珠丝杠提高15倍极长微进给微进给难以实现，滑动运动存在爬行现象可实现，滚珠运动的启动力矩小可实现，滚柱运动的启动力矩小可实现经济成本经济成本较低较高较高初期成本投入高国产化率国产化率充分达60%以上仍处于起步阶段仍未得到广泛应用，国产化率极低适用场景适用场景一般用于没有较高定位要求且不长时间连续使用的场景，如普通机床的进给传动，一般机械的丝杠传动等常作为数控机床传动系统的核心部件，应用广泛，主要用于精确定位、汽车转向、航空航天、医疗设备、食品加工设备和实验室机械等适用于环境恶劣、高

99、负载、高速等场景，如机器人、航空航天、武器装备、石油化工等多用于对精度、定位准确度、传动效率等要求较高的重载大型机械传动滚珠循环结构滚珠循环结构螺母螺母滚珠滚珠螺杆螺杆 28 图表图表44：滚珠丝杠滚珠丝杠按滚珠循环方式可分位按滚珠循环方式可分位内循环内循环结构结构、外循环、外循环结构结构 资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），华泰研究 滚珠丝杠滚珠丝杠的的精度精度、刚度刚度为重要选用指标为重要选用指标。精度方面，丝杠精度标准主要分为国内标准与JIS 标准，前者将滚珠丝杠精度等级分为 P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10，7 个等级，1级精度最高。后者将丝杠的精度分为 C0、C

100、1、C3、C5、C7、C10，6 个等级，其中 C0、C1、C3、C5，4 个等级为精密滚珠丝杠、C7、C10，2 个等级为普通滚珠丝杠，台湾还包括 C2、C6 两个等级。刚度方面，滚珠丝杠的刚度与直径大小直接相关，直径大刚度好，但直径大转动惯量也增大，故需兼顾二者选取最佳直径。一般而言，小型加工中心采用32mm、40mm 的滚珠丝杠，中型加工中心选用 40mm、50mm 的滚珠丝杠，大型加工中心采用 50mm、63mm 的滚珠丝杠。此外，滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷（径向载荷来自卧式丝杠的自重），螺母座结构、丝杠两端支承形式、丝杠与机床的连接刚度亦会影响丝杠精度与刚度。除精度、刚度外，滚珠丝

101、杠选用也需综合考虑其使用条件、负载、速度、加速度、最大行程、寿命等因素。图表图表45：JIS 标准与国内标准精度等级对比标准与国内标准精度等级对比 注：滚柱丝杠精度可用导程精度评价，导程精度取决于行程偏差和变动量，涉及指标较多，本表仅列示任意 300 行程内与 2弧度内行程变动量以作对比参考；资料来源：南京工艺，银泰科技，华泰研究 特点螺母尺寸二级分类固定式浮动式螺旋槽式插管式端盖式基本原理滚珠在循环的过程中始终与丝杠表面保持接触。在螺母1的侧孔内装有接通相邻滚道的反向器3。利用反向器引导滚珠4过丝杠2的螺顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。一般在同一螺母上装有 24个反向器(称为24列)，反

102、向器沿螺母周圈方向均分市反向器1与滚珠螺母上的安装孔有0.010.15mm 的配合间隙，并在反向器外圆弧面上车出对称圆弧槽，槽内安装拱形片管4，外有弹套2借助片的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠槽内的滚珠始终与丝杠3表面保持一定的压力。从而使槽内滚珠代替了定位键面而对反向器起到自定位作用。浮动反向器的优点是，在高额浮动中达到回珠槽进出口的自动对接，通道流畅、摩擦特性较好,更适于高灵敏度和高刚度的精密进给系统在螺母2的外圆表面上铣出螺纹槽,槽的两端钻出两个与媒纹滚道相切的通孔。媒纹滚道内装有两个挡珠器4引导滚珠3通过这两个孔，应用套1盖住构成滚珠的循环回路。这种结构的特点是工艺简单,径

103、向尺寸小、易于制造，但是挡珠器刚性差、易磨损用一弯管1代替螺纹凹槽，弯管的两端插入与螺纹滚道5相切的两个孔内，用弯管的端部引导滚珠4进人弯管，构成滚珠的循环回路，再用压板2和螺钉将弯管固定。插管式结构简单、容易制造，但是径向尺寸较大，弯管端部用作挡珠器比较容易磨损在螺母3上钻出纵向孔作为滚子回程滚道，在螺母两端的端盖4上铣出短槽与螺纹滚道和纵向通孔相切，引导滚珠进出通道构成滚珠循环回路。滚道半径为滚珠直径的1.4-1.6倍，端盖式结构紧凑，工艺性好，承载大，但滚道吻接和弯曲处圆角不易做雅确而影响其性能，故应用较少常以单螺母形式用作升降传动机构图例小大滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触的循环

104、方式称为内循环方式。内循环方式滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高，径向尺寸小，其缺点是反向器加工困难,装配、调试不容易，承载小，主要用于微型滚珠丝杠副或普通滚珠丝杠副，适用于高灵敏、高精度、高刚度的进给定位系统，不宜用于重载传动内循环结构内循环结构滚珠在循环的过程中,有一段离开丝杠的表面,这种循环的方式称为外循环。外循环承载大，结构制造工艺简单，使用较为广泛，但缺点是滚道接缝处很难做得平滑，形响滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡珠现象，噪声也较大，一般适用于重型载荷、高速运动及精密定位系统，在大导程、多头螺纹中独具优势外循环结构外循环结构C0C0C1C1C3C3C5C5C7C7C10C103.558

105、1860210P1P1P2P2P3P3P4P4P5P5P7P7P10P2210C0C0C1C1C3C3C5C5C7C7C10C103468P1P1P2P2P3P3P4P4P5P5P7P7P10P1045678JISGB/T任意300行程内行程变动量(任意300行程内行程变动量(m）m）2 2弧度内行程变动量(弧度内行程变动量(m）m）JISGB/T 29 图表图表46：机床与工业机器人对滚珠丝杠副精度等级要求相对高机床与工业机器人对滚珠丝杠副精度等级要求相对高（按国内标准）（按国内标准）资料来源：秦大同等现代机械设计手册（2019），南京工艺官网，华泰研究 滚珠丝杠下游滚

106、珠丝杠下游主要主要应用应用于于机床机床、机器人等领域，价值量占比约、机器人等领域，价值量占比约 2%3%。根据 2020 金属加工论坛，机床为滚珠丝杠下游主要应用领域，占比约 21%，此外，机器人、航空航天、汽车等应用占比亦较高。结合数据可获取性与时效性，我们选取车床领军企业浙海德曼、国内机器人领军企业埃斯顿分析滚珠丝杠价值量占比，综合来看，滚珠丝杠价值量整机占比约 2%3%。图表图表47：我国我国滚珠丝杠下游主要应用于滚珠丝杠下游主要应用于机床（机床（2020）图表图表48：全球滚珠丝杠下游主要应用于工业生产领域全球滚珠丝杠下游主要应用于工业生产领域（2022）资料来源：2020 金属加工论

107、坛，华泰研究 资料来源：Verified market research，华泰研究 图表图表49：滚珠丝杠在卧式车床中的应用滚珠丝杠在卧式车床中的应用 图表图表50：滚珠丝杠在前驱滚珠丝杠在前驱 SCARA中的应用中的应用 资料来源：赵晶文金属切削机床（第 3 版）（2019），华泰研究 资料来源：龚仲华ABB 工业机器人应用技术全集（2020），华泰研究 12/34571012/34571012/345710 x切削xyz机床uv曝光设备xxyzzxyxyzzw探测器xyz装配 w其他x装配 z其他xzxy绘图机xyz冲压机xyw坐标坐标轴轴通用/专用器械冶金设备图像处理设备橡塑机械三位测量

108、仪电动注塑机化学处理设备引线焊接机电子零件插孔机印刷板开孔机半导体/印刷板制造设备主机类型主机类型坐标坐标轴轴精度等级精度等级精度等级精度等级NC机械精度等级精度等级NCCNC机床主机类型主机类型坐标坐标轴轴一般机械车床磨床镗床坐标镗床铣床钻床加工中心工业机器人主机类型主机类型直角坐标型圆柱坐标型电火花机床激光加工机床NCCNC机床垂直多关节型普通通用机床三坐标测量机数控机床21%机器人与生产线19%航空航天/军工13%汽车12%轨道交通11%3C消费电子9%电动注塑机8%电动缸私服驱动6%其他1%工业生产32%电子与半导体15%航空与国防14%汽车11%电力与能源5%其他23%30 图表图表

109、51：滚珠丝杠在机床中的价值量占比约滚珠丝杠在机床中的价值量占比约 3%图表图表52：滚珠丝杠在工业机器人中的价值量占比约滚珠丝杠在工业机器人中的价值量占比约 2%注：采用浙海德曼 2017-2019 年各类原材料采购占比平均；浙海德曼招股书披露公司主轴部件、刀塔部件、尾座部件实现自产，实际丝杠价值量占比或略低于3%资料来源：浙海德曼公告，华泰研究 注：采用埃斯顿 2021-2022 年各类原材料采购占比平均，剔除电子元器件、磁钢、其他（主要为工业授权费）三类非工业机器人零部件相关原材料支出，但公司自动化核心部件及运动控制系统实现自产，丝杠实际价值量占比或低于 2%资料来源：埃斯顿公告，华泰研

110、究 我国我国滚珠丝杠市场规模滚珠丝杠市场规模超超 300 亿元，亿元，全球全球占比约占比约 20%。根据观研报告网，2022 年，全球滚珠丝杠市场规模约为 230.5 亿美元，我国滚珠丝杠市场规模全球占比 21%，达 47.5 亿美元，按照 2022 年平均汇率计算，约合人民币 320 亿元。图表图表53：我国滚珠丝杠市场规模超我国滚珠丝杠市场规模超 300 亿元，全球占比约亿元，全球占比约 20%注：采用 2022 年平均汇率计算；资料来源：观研报告网，华泰研究 滚珠丝杠过半市场仍待国产化滚珠丝杠过半市场仍待国产化。根据 Gartner Intelligence，我国为全球机床产值最大、消费

111、规模最大国家，滚珠丝杠下游最大应用领域即为机床，机床行业高端化有望提升中高端滚珠丝杠需求。根据 2020 金属加工论坛，滚动功能部件采用比例在 40%以上的企业中，经济型滚动功能部件国产化率约为 52%，中高档型滚动功能部件国产化率约为 48%，考虑到金属加工论坛样本局限性，过半市场或仍待国产替代。数控系统24%铸件15%钣金件8%气动元件4%电气元件4%导轨5%轴承3%泵类4%卡盘2%刀架分度盘2%丝杆3%其他26%减速机55%机器人铝制金属结构件43%丝杆2%0%5%10%15%20%25%0500200212022(亿美元)全球中国全球yoy中

112、国规模全球占比中国yoy 31 图表图表54：经济型滚珠丝杠采用比例经济型滚珠丝杠采用比例40%的企业约的企业约 52%采用采用国产国产 图表图表55：中高档型滚珠丝杠采用比例中高档型滚珠丝杠采用比例40%的企业约的企业约 48%采用采用国产国产 资料来源：2020 金属加工论坛、华泰研究 资料来源：2020 金属加工论坛、华泰研究 图表图表56：国内汉江机床滚珠丝杠市占率居前，但营收规模远小于海外国内汉江机床滚珠丝杠市占率居前，但营收规模远小于海外龙头龙头 注：NSK 产能规划为 2021 年报披露，汉江机床产能为官网披露（官网页面创建时间为 2014），贝斯特产能数据为 2023 半年报披

113、露，恒立液压产能数据为定增预案披露；采用 2022 年 12 月 30 日汇率；资料来源：各公司官网，Wind，华泰研究 行星滚柱丝杠：行星滚柱丝杠：性能更佳的螺旋传动机构，性能更佳的螺旋传动机构，人形机器人打开市场空间人形机器人打开市场空间 行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠为为性能更佳性能更佳的螺旋传动的螺旋传动。除滚珠丝杠外，行星滚珠丝杠也属滚动摩擦螺旋传动，其与滚珠丝杠的主要区别在于负载的传递单元使用螺纹滚柱，而非滚珠。相较滚珠丝杠，行星滚柱丝杠主要优点包括：1）接触点数量多，能够承受更高的静态负载和动态负载，静载为滚珠丝杠的 3 倍，寿命为滚珠丝杠的 15 倍；2）具有更强的刚度和抗冲击能力；

114、3）可以提供更高的转速及更大的加速度，加速度最高可达 3g；3）螺纹传动螺距设计范围更广，导程更小，一般导程可做到 1mm，微分丝杠可以到 0.1mm 或更低。行星滚柱丝10%30%36%19%6%19%26%36%14%5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%019%20%39%40%59%60%79%80%100%国产进口0%5%10%15%20%25%30%35%40%019%20%39%40%59%60%79%80%100%国产进口国别国别公司公司成立成立时间时间业务范围业务范围2022营收规模2022营收规模(亿元)(亿元)综合综合毛利率毛利率产能建设与产业化情况产能建

115、设与产业化情况下游应用领域下游应用领域日本THK1971直线运动系统206.127%未披露半导体设备、机床、工业机器人等日本NSK1916轴承、汽车零部件、精密机械产品、电子应用产品等，为日本第一大轴承企业491.220%计划滚珠丝杠2026年产能达到1000万个电刹车日本Kuroda1925驱动系统(滚珠丝杠等)、模具系统、机工计量系统11.924%未披露未披露美国Nook1969线性运动解决方案未披露未披露未披露未披露德国BoschRexroth1795工业和行走机械自动化解决方案522.4未披露未披露自动化、搬运、工程设计、医疗技术中国台湾银泰1990滚珠导丝杆、精密丝杆花键、线性导轨、

116、滚珠花键和线性模组，精密机械关键性零部件未披露未披露未披露机床、放电加工机、线切割机、塑胶注塑机、半导体设备、精密定位及其他各式设备与机器中国台湾上银科技1989传动控制产品与系统67.137%未披露未披露中国大陆南京工艺1952滚动功能部件未披露未披露未披露未披露中国大陆秦川机床(汉江机床)三五计划时期(汉江机床)机床、减速器、滚动功能部件等(丝杠市占率国内第一)41.019%汉江机床具备年产各类滚珠丝杠20万副、滚珠直线导轨10万米的生产能力(官网2014年数据)五轴机床、新能源汽车(转向、刹车、驻车系统)、自动化等高端制造领域中国大陆博特精工1966滚动功能部件未披露未披露未披露未披露中

117、国大陆贝斯特(宇华精机)2022(宇华精机)精密零部件和智能装备及工装产品11.034%滚珠丝杠副、直线导轨副等产品首台套已实现成功下线，部分产品已在送样验证过程中高端机床领域、半导体装备产业、自动化产业、机器人领域中国大陆恒立液压1990液压元件、精密铸件、液压系统82.041%项目在建，达产后将形成年产能10.4万根标准滚珠丝杆电动缸、4,500根重载滚珠丝杆电动缸、750根行星滚柱丝杆电动缸、10万米标准滚珠丝杆、10万米重载滚珠丝杆未披露中国大陆恒而达1995金属切削工具及配套智能数控装备、高精度滚动功能部件4.829%未披露未披露中国大陆鼎智科技2008微特电机为主要构成的定制化精密

118、运动控制解决方案3.255%未披露未披露中国大陆长盛轴承1995自润滑轴承及高性能聚合物未披露未披露产能未披露；已经取得商用车主机厂定点，其他乘用车客户正在开发过程中商用车变速箱，乘用车制动、转向及驻车系统 32 杠性能显著优于滚珠丝杠，但行星滚柱丝杠技术复杂，加工精度要求高，制造难度大，目前主要用于精度与负载要求较高的航空航天、汽车、油气等领域。根据 Acute Market Research，2021 年，航空航天、汽车为滚柱丝杠全球主要应用领域，应用占比达 45%。图表图表57：行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠滚动体为滚柱滚动体为滚柱 资料来源：杜兴行星滚柱丝杠承载与摩擦特性研究（2021），华

119、泰研究 标准式行星滚柱丝杠应用最为广泛。标准式行星滚柱丝杠应用最为广泛。按照结构和运动特点，行星滚柱丝杠可分为标准式行星滚柱丝杠、反向式行星滚柱丝杠、循环式行星滚柱丝杠、差动式行星滚柱丝杠和轴承环式行星滚柱丝杠五种形式，其中，标准式为目前应用最广泛类型，其他 4 种类型均是为适应于不同应用环境而在其基础上演变而来。图表图表58：行星滚柱丝杠可分为行星滚柱丝杠可分为标准式、反向式、循环式、差动式和轴承环式五种形式标准式、反向式、循环式、差动式和轴承环式五种形式 资料来源：王家健行星滚柱丝杠设计（2020），柯浩行星滚柱丝杠传动精度分析与设计（2020），华泰研究 行星滚柱丝杠技术壁垒较高，行星滚

120、柱丝杠技术壁垒较高，工件材料、热处理工艺、磨削工艺等均影响加工质量工件材料、热处理工艺、磨削工艺等均影响加工质量。滚柱丝杠加工难度较大零件主要为丝杠、滚柱、螺母、内齿圈；螺纹加工、齿轮加工为最重要制备步骤，工件材料、热处理方式、磨削工艺参数、刀具材料、磨削力变形及磨削热变形等因素均会影响加工质量。滚柱滚柱保持架保持架齿圈齿圈螺母螺母弹性挡圈弹性挡圈标准式行星滚柱丝杠 标准式行星滚柱丝杠 反向式行星滚柱丝杠 反向式行星滚柱丝杠 循环式行星滚柱丝杠循环式行星滚柱丝杠差动式行星滚柱丝杠差动式行星滚柱丝杠轴承环式行星滚柱丝杠轴承环式行星滚柱丝杠图例图例结构结构丝杠通常作为动力输入端，只绕自身轴线转动；

121、螺母通常与负载连接，只沿自身轴线移动；滚柱在丝杠的作用下在螺母和丝杠之间做行星运动和轴向移动；内齿圈固连在螺母上，滚柱端齿与内齿圈啮合保证滚柱在螺母上为滚动，滚柱与螺母相对轴向位移为零，与螺母一起沿轴向移动与标准式行星滚柱丝杠的差别在于螺母作为动力输入构件，绕自身轴线旋转，丝杠作为执行部件，沿轴向移动；丝杠两端增加齿轮替代内齿圈与滚柱端齿啮合，保证滚柱在丝杠上为滚动，滚柱与丝杠没有相对轴向位移，一起沿轴向移动与标准式行星滚柱丝杠的差别在于取消了滚柱端齿和内齿圈，两端增加了凸轮环；螺母在凸轮位置沿轴向开有凹槽。滚柱在丝杠和螺母之间做行星运动和轴向移动，滚柱每绕丝杠轴线旋转一周在凸轮的作用下被挡入

122、螺母凹槽与丝杠脱开啮合，然后在轴向上回到起始位置再重新与丝杠啮合，如此循环往复，凸轮的作用类似滚珠丝杠返回器的作用与标准式行星滚柱丝杠的差别在于取消了滚柱端齿和内齿圈，滚柱为分段形式，两段螺纹直径不同，分别与螺母和丝杠啮合，而且滚柱和螺母螺纹的螺旋升角为零，即为环形槽结构，所以滚柱和螺母之间没有相对位移，在丝杠作用下同时沿轴向移动，结构上相对以上几种类型更加简洁丝杠将动力传给滚柱，再由滚柱传给螺母，螺母可以绕轴线自由转动，两端与推力圆柱滚子轴承连接，动力由推力圆柱滚子轴承传到与壳体固定连接的端盖上。滚柱不做行星运动只绕轴线固定旋转，两端轴颈通过滚针轴承安装在两端端盖的轴承座孔中特点特点滚柱支架

123、安装在螺母上，高精度大负载、高速、高加速度，且适用于环境恶劣场合可通过较小的导程实现更高的额定负载，从而降低驱动扭矩，可将其螺母作为电机转子实现电机和丝杠一体化设计；但滚柱支架与丝杠固定，滚柱相对于螺母轴向运动，行程受限于螺母长度滚柱安装在保持架上，定位精度、刚度、负载力高，适用于中低速；但其凸轮环结构会产生振动冲击，存在噪音问题可以获得更小的导程；但在其运动过程中，螺纹会产生滑动现象，在重载情况下，容易产生磨损，导致精度丧失，可靠性降低等问题承载能力高、减小了各构件间的磨损，增大了传动效率；但其存在着结构复杂，径向尺寸大，制造成本高等缺点应用领域应用领域各种重载、高速、高加速度、尺寸空间紧凑

124、的应用场合，如精密机床、机器人、军工装备等领域，是目前应用最广泛的类型主要用于中小负载、小行程和高速的应用场景，如一体化的电动缸主要应用于要求高刚度、高承载、高精度的场合，如医疗器械、光学精密仪器等领域适用于传动比较大，承载能力较高的应用场合其主要适用于高承载、高效率等场合，如石油化工、重型机械等领域 33 工件材料：工件材料：行星滚柱丝杠的丝杠、滚柱及螺母的螺纹滚道会受到连续性、周期性的振动、冲击及摩擦，故应选择硬度高、耐磨性强、抗疲劳性强、承载力高及温度适应性较好的材料，此外，不同零部件需针对性选材。热处理工艺热处理工艺：可分为两大类：预备热处理和最终热处理，前者改善丝杠切削性能、消除残余

125、应力以及为最终热处理做准备，主要工艺包括调质、退火、正火、时效处理等；后者提高螺纹的表面硬度以及耐磨性。热处理工艺直接影响行星滚柱丝杠的精度及可靠性。磨削工艺磨削工艺：行星滚柱丝杠螺纹牙经过热处理后拥有较高硬度，螺纹加工通常采用磨削方法，用砂轮代替车刀、铣刀。螺纹磨削精度受磨削工艺参数、砂轮参数、磨削力与磨削热、磨削液的选用及数控磨床综合性能等因素的影响，故对相关设备、工装及磨削工艺方案要求均较高。行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠全球全球市场规模市场规模仅约仅约 3 亿美元亿美元，人形机器人有望打开天花板。，人形机器人有望打开天花板。根据persistence market research，2023

126、 年全球行星滚柱丝杠市场规模预计可达 3.0 亿美元，预计 2033 年将达到 5.6 亿美元。长期维度，行星滚柱丝杠承载高、精度高、抗冲击能力强、转速与加速度大，有望广泛应用于人形机器人，特斯拉 Optimus 线性关节即采用行星滚柱丝杠，随人形机器人渗透率提升，行星滚柱丝杠市场空间有望打开。图表图表59：特斯拉擎天柱机器人线性关节采用行星滚柱丝杠特斯拉擎天柱机器人线性关节采用行星滚柱丝杠 资料来源：TESLA 2022 AI DAY，华泰研究 全球行星滚柱丝杠市场集中度较高，海外龙头占据主要市场份额。全球行星滚柱丝杠市场集中度较高，海外龙头占据主要市场份额。全球行星滚柱丝杠市场集中度较高，

127、根据 Acute Market Report，龙头企业占据全球行星滚柱丝杠约 60%-70%份额。国内市场亦基本由国外企业主导，根据E 公司滚柱丝杠产品营销策略研究，2021年海外龙头国内市占率约 80%。相较于海外龙头，国内公司产品研制及应用尚处于起步阶段，产业化程度犹待提升。2222行星滚柱反向式行星滚柱丝杠 34 图表图表60：国内市场海外公司滚柱丝杠销售量占比约国内市场海外公司滚柱丝杠销售量占比约 80%（2021）资料来源：王有雪E 公司滚柱丝杠产品营销策略研究（2022），华泰研究 图表图表61：海外滚柱丝杠企业成立时间早、应用范围广，已建立领先优势海外滚柱丝杠企业成立时间早、应用

128、范围广，已建立领先优势 注：恒立液压产能数据为定增预案披露；采用 2022 年 12 月 30 日汇率；资料来源：各公司官网，Wind，华泰研究 静压丝杠：静压丝杠：多用于重载大型机械传动，多用于重载大型机械传动，技术壁垒较高技术壁垒较高 静压丝杠即将静压原理应用于螺旋传动中。静压丝杠即将静压原理应用于螺旋传动中。静压丝杠通过油压/气压在丝杠和螺母的接触面之间产生一层保持一定厚度且具有一定刚度的压力油膜/气膜，使丝杠和螺母之间的摩擦大幅降低，也可将静压丝杠理解为采用静压流体润滑的滑动丝杠。静压丝杠螺纹牙型与标准梯形螺纹牙型相同，但牙型高于同规格标准螺纹的 1.52 倍，以获取良好油封并提高承载

129、能力。根据支撑流体不同，静压丝杠可分为液体静压丝杠与气体静压丝杠。根据支撑流体不同，静压丝杠可分为液体静压丝杠与气体静压丝杠。液体静压丝杠的丝杠与螺母以油膜相隔，气体静压丝杠则以气膜相隔，由于空气的可压缩性较强，气膜厚度比油膜小，因此气体静压丝杠定位精度更高，但刚度和承载能力相应降低；此外，相较于液体静压丝杠，气体静压丝杠装置简单，不存在回流装置，也无环境污染。但气体静压丝杠精度要求高，加工较液体静压丝杠更为困难，应用较少。Rollivis28%GSA28%Ewellix10%Rexroth14%南京工艺9%博特精工9%CMC1%优仕特1%国别国别公司公司成立时间成立时间业务范围业务范围行星滚

130、柱丝杠种类行星滚柱丝杠种类研制进程研制进程下游应用下游应用瑞士Rollivis SA（GSA收购)1970行星丝杠标准式、循环式、反向式、微分式已批产机器人、航空、火箭、卫星、国防、能源、医疗、机床瑞士GSA1982滚柱丝杠标准式、循环式、反向式已批产机床、机器人、汽车、航空航天瑞典Ewellix(隶属Schaeffller)原SKF线性传动事业部，成立超50年线性运动及驱动解决方案标准式、循环式、反向式已批产塑料成型、拉床、阀门、机床、钢铁工业、轮胎工业、军飞、坦克、火箭、雷达、船舶、核工业德国Rexroth1795工业和行走机械自动化解决方案，覆盖液压系统、线性传动等未披露已批产自动化、搬

131、运、工程设计、压力机中国大陆南京工艺1952滚动功能部件标准式未披露未披露中国大陆博特精工1966滚动功能部件未披露未披露未披露中国台湾优仕特未披露行星滚柱丝杠未披露已批产航空航天中国大陆恒立液压1990液压元件、精密铸件、液压系统未披露产能在建，预计将形成750根行星滚柱丝杆电动缸产能未披露中国大陆秦川机床(汉江机床)1965机床、减速器、滚动功能部件等未披露未披露未披露中国大陆新剑传动1999蜗轮、蜗杆传动部件和精密零部件标准式、循环式、反向式、差动式建有国内行星滚柱丝杠首条批量化生产线，2022年3月实现批量化生产，产能约350万套汽车行业、人形机器人、石油滚珠增压泵行业、工程机械、叉车

132、转向液压缸、注塑机液压缸中国大陆鼎智科技2008微特电机等定制化精密运动控制解决方案未披露微型行星滚柱丝杠已取得一定进展机器人、飞机起落架、部分工业场景中国大陆贝斯特(宇华精机)1997各类精密零部件及工装夹具未披露暂未实现产业化应用高端机床领域、半导体装备产业、自动化产业、机器人领域等 35 图表图表62：静压丝杠静压丝杠实物图实物图 图表图表63：静压丝杠剖面图静压丝杠剖面图 资料来源：Hyprostatik Schnfeld 官网，华泰研究 资料来源：Hyprostatik Schnfeld 官网，华泰研究 液体液体静压丝杠静压丝杠具摩擦因数小、机械效率高等优点，但尺寸限制其多用于重载大

133、型机械传动。具摩擦因数小、机械效率高等优点，但尺寸限制其多用于重载大型机械传动。液体静压丝杠主要优点包括：1）摩擦因数很小，仅为 0.0005，小于滚珠/滚柱丝杠，故动力矩很小，传动灵敏，可避免爬行；2）油膜层可以吸振，提升运动平稳性；3）油液流动可散热并减少热变形，提高机床加工精度和表面粗糙度值；4）油膜层有一定的刚度，可减小反向间隙；5）油膜层对误差起到“均化”作用，使得丝杠的传动误差小于丝杠本身的制造误差；6）螺纹表面不直接接触，可长期保持工作精度；7）承载能力与供油压力成正比，与转速无关。但静压丝杠需配备供油系统、尺寸受限、成本较高，且螺母结构复杂、加工困难，故多用于对精度、定位准确度

134、、传动效率等要求较高的重载大型机械传动。静压丝杠技术难度较高，国内产业化程度静压丝杠技术难度较高，国内产业化程度处于较低水平处于较低水平。由于加工要求较高，静压丝杠国内生产企业相对较少，根据赖志锋基于液体静压丝杠与液体静压导轨的超精密运动系统研究（2016）与 Robert Schnfeld静压丝杠：重型机加工中直线电机的替代方案（2021），虽然国内具备一定流体静压丝杠研究基础，也有一定的应用和产品，但仍未实现规模化生产，而国外已经有了相对成熟的液体静压丝杠生产制造技术，产业化程度相对较高，全球静压丝杠主要生产企业包括 Hydrostatik Schnfeld、Zollern 等。36 导向

135、及支承机构：导向及支承机构：配合配合机械机械传动机构传动机构传递运动及动力传递运动及动力 导向及支承机构为机械系统各运动装置安全、准确完成特定方向运动提供保障。导向及支承机构为机械系统各运动装置安全、准确完成特定方向运动提供保障。完整的机械传动装置除机械传动机构外，还需导向与支承机构提供辅助，以确保各运动机构得到安全的支承，并能准确地完成其特定方向的运动。导向支承机构的精度、刚度、抗振性、热稳定性等因素都会影响整个系统的精度、动态特性和可靠性。完成导向及支承功能的主要部件包括导向支承部件、旋转支承部件等，导轨、轴、轴承为核心零部件。导向支承部件：导向支承部件：支承和限制运动部件按给定的运动要求

136、和规定的运动方向运动，一般称为导轨副，简称导轨。旋转支承部件：旋转支承部件：旋转支承中的运动件相对于支承导件转动或摆动，按照其相互摩擦的性质可分为滑动、滚动、弹性、气体（或液体）摩擦支承。旋转支承一般由轴系零件完成。导轨导轨：支承与引导运动部件沿确定轨迹运动支承与引导运动部件沿确定轨迹运动 导轨为用于支承和引导运动部件沿确定轨迹运动的装置导轨为用于支承和引导运动部件沿确定轨迹运动的装置。导轨主要由承导件（工作时固定不动）与运动件（工作时相对承导件作直线或回转运动）组成，按导轨接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨等。对导轨的一般性能要求为：导向精度高、刚度大、运动轻便平稳、耐磨性好以及结构工

137、艺性好。图表图表64：普通滑动导轨综合性能一般，滚动导轨主要用于精密机械中普通滑动导轨综合性能一般，滚动导轨主要用于精密机械中 资料来源：吴宗泽等机械设计师手册（2019），华泰研究 整体式整体式镶装式镶装式贴塑式贴塑式工作原理和摩擦特性导轨副工作面是混合摩擦状态，静、动摩擦因数相差较大，低速时摩擦因数随速度增加而减小采用镶铜有色金属或塑料板，改变导轨基体的摩擦特性，增加耐磨性由工程塑料做成动导轨表面，与金属制静导轨的摩擦因数较小，只随着速度增加面略有增大，但承载能力较差标准部件，滚动体循环运动导向精度导向精度与导轨面和滚动件的精度有关，可达较高精度灵敏度和定位精度较差、不采用减摩措施时，定位

138、精度为0.010.02mm一般好于整体式用聚四氟乙烯软带时，定位精度可达0.002mm适当预加载荷,定位精度可达0.10.2pm低速运动平稳性低速时(160mm/min)易产生爬行一般无爬行低速时无爬行，但如预加载荷，可造成灵敏度低甚至出现爬行精度保持性导轨表面淬火可将耐磨性提高12 倍一般好于整体式好维护良好时寿命长，滚动体一般可运行105-108m,淬火钢导轨修理周期为12-15年抗震性和稳定性交叉特点结构简单，制造容易，维护简单，成本低-结构简单，制造容易，维修简便，制造成本较低，静导轨常用镶钢式有多种型号，制造较简单应用广泛用于普通精度的机械-广泛用于精密和重型机械，也常用于旧机器导轨

139、的大修用于精密机械导轨动压导轨动压导轨液体液体气体气体液体液体工作原理和摩擦特性压力油通过节流器进入导轨承压面，在任何速度下均为液体摩擦状态；油膜承载能力大用压缩空气经节流器进入导轨面内腔，形成厚约0.020.025mm的气垫，比液体静压导轨摩擦因数小，承载能力低利用导轨面间的相对运动形成压力油楔，将动导轨浮起，形成液体摩擦综合了滚动贴塑-镶钢导轨的优点，既有灵敏度高又有塑料导轨黏性阻尼的特性利用弹簧的弹性变形来控制微小的位移，其摩擦极小.工作平稳可靠利用磁场的相互作用，将导轨浮起，导轨面不接触,无摩擦导向精度油膜有均化误差的作用.精度可达0.0010.006mm/1000mm空气介质有很好的

140、冷却作用，减小导轨热变形,导向精度可达0.00025mm/300mm有浮升现象，导向精度一般高一般较高灵敏度和定位精度微量位移定位精度为0.002mm，摩擦因数很小，约为混合摩擦的百分之一灵敏度很高，定位精度可达0.125m，重复精度0.025um一般较高高高低速运动平稳性低速运动时无爬行，定位精确，速度均匀平稳性很好，低速无爬行不能用于低速无爬行好好精度保持性导轨无磨损，精度保持性好导轨副无金属接触，还可以用空气起净化作用起动和停止时速度低，不能建立动压，有磨损好无磨损好抗震性和稳定性油膜有吸振能力可以采用花岗岩做机座，隔振性很好，由于气隙很小，在很小振幅下已产生接触，阻尼性强油膜有吸振能力

141、好低-特点制造复杂，调整较难，需要一套较复杂的供油系统需要一套供气系统，承载能力低,空气不需回收，不污染环境，结构比液体静压导轨简单-应用用于重型、大型和精密机械，如数控机床多用于数控机床三坐标测量机等只适用于高速运动的主运动导轨，如立式车床的圆周运动导轨用于大型精密机械用于微小位移精密机械用于航天仪器及磁浮列车静压导轨静压导轨采用精铣、磨削或刮削可达较好的几何精度在导轨面间放置钢球，圆柱滚子或滚针使导轨副形成滚动摩擦，适用于高速、高灵敏度的机械或仪器滚动导轨滚动导轨普通滑动导轨普通滑动导轨滑动导轨滑动导轨好用于精密机械导轨滑动导轨滑动导轨其他导轨其他导轨滚动贴塑复合式滚动贴塑复合式弹簧导轨弹

142、簧导轨磁浮导轨磁浮导轨导向精度与导轨面和滚动件的精度有关，可达较高精度适当预加载荷，定位精度可达0.10.2m低速时无爬行,但如预加载荷，可造成灵敏度低，甚至出现爬行维护良好时寿命长，滚动体一般可运行105-108m,淬火钢导轨修理周期为12-15年较差制造复杂，导轨尺寸越大，成本越高，使用维护简单，对脏物敏感，必须有较好的防护措施滚动体循环导轨滚动体循环导轨普通滚动导轨普通滚动导轨 37 图表图表65：导轨导轨由运动件与承导件组成由运动件与承导件组成 图表图表66：导轨在机床上的应用图例导轨在机床上的应用图例 资料来源：恒而达官网，华泰研究 资料来源：黄荣亿数控机床原理与维护（2010），华

143、泰研究 精密机械精密机械主要应用滚动导轨主要应用滚动导轨，直线运动滚动导轨直线运动滚动导轨配合丝杠完成高精度传动配合丝杠完成高精度传动。普通滑动导轨静摩擦系数大，并且动、静摩擦系数差值也大，低速易爬行，较少应用于数控机床等对精度要求较高的设备。滚动导轨摩擦因数小，动、静摩擦因数接近，运动轻便灵活、所需功率小，摩擦发热少、磨损小、精度保持性好、低速运动平稳性好、移动精度和定位精度均较高，广泛应用于各类精密机床、仪器中，如低速运动的坐标镗床、数控机床、工具磨床等。滚动导轨按运动形式可分为直线运动导轨与回转运动导轨，其中，直线运动滚动导轨与滚珠丝杠组成的机械传动系统在精密机械中应用最为广泛。直线运动

144、滚动导轨可进一步按结构分为三角平开式、闭式与钢丝滚道导轨，三角平开式导轨主要用于机床工作台，闭式导轨、钢丝滚道导轨多用于仪器。三角平开式导轨中，滚柱导轨承载力高，多用于大型机床，滚针导轨则多用于尺寸要求较高的机器。图表图表67：直线运动滚动导轨可分为三角平开式、闭式、钢丝滚道三类直线运动滚动导轨可分为三角平开式、闭式、钢丝滚道三类 资料来源：吴宗泽等机械设计师手册（2019），华泰研究 承导件承导件运动件运动件滚珠导轨滚珠导轨滚珠和滚柱导轨滚珠和滚柱导轨滚柱或滚针导轨滚柱或滚针导轨交叉滚柱导轨交叉滚柱导轨简图简图结构特点结构特点1)结构简单，制造精度高，导轨表面可互相研配；2)刚度和承载能力比

145、滚珠大，但比相同尺寸的滑动导轨稍低(约低25%)；3)滚柱对导轨的平面度较敏感，易产生侧向偏移和滑动，直径越大越显著；4)多采用淬火钢导轨。无冲击载荷，运动不额繁，防护条件较好时可用铸铁导轨；1)三角形导轨面上相邻滚柱的轴线相互成90交叉排列，能承受左右两方向的水平力，承载能力高，导向性好；2)采用空心滚柱时，抗振性好，并可减小压痕；3)三角形的导轨面要求加工精度高；应用应用滚柱可用于数控机床、大型数控钻铣台、复合加工中心；滚针可用于尺寸有限的机器导轨用于大型坐标镗床工作台等的导轨双三角形双三角形双圆弧双圆弧交叉滚柱交叉滚柱简图简图导轨面略不同，结构同双三角形结构特点结构特点1)用镶条调整间院

146、或预紧，刚度比开式好，结构简单；2)能承受不大的倾覆力矩；3)摩擦阻力较大，对温度变化较敏感；1)将截面为双三角形的直线导轨面改为圆弧，增加了接触面积，减小了接触应力；2)可在较长的时间内保持导向精度；3)加工较难；1)在三角形导轨而上相邻滚柱的轴线互成90交叉排列，各方向的承载能力相同，能承受较大的倾覆力矩；2)刚度好，尺寸紧凑，水平方向刚度高；3)三角形导轨面要求的制遗精度高，导轨面不能互相研配；1)滚道是由淬火钢丝制成的细圆杆，其有较高的导向精度；2)导轨磨损后容易调整；3)工作寿命长，可以设计成开式或闭式；4)承载能力较小；应用应用常用于仪器，应用较广泛常用于仪器常用于仪器常用于仪器三

147、角平开式导轨三角平开式导轨1)结构简单，制造容易；2)对温度变化不敏感；3)摩擦阻力小；4)承载能力小，刚度较低；常用于轻载机械和仪器，如磨床砂轮架，工具磨床工作台导轨等闭式导轨闭式导轨钢丝滚道导轨钢丝滚道导轨 38 直线运动直线运动滚动导轨对导轨直线度及滚动体尺寸精度要求较高。滚动导轨对导轨直线度及滚动体尺寸精度要求较高。直线运动滚动导轨为点接触或线接触，对导轨的直线度和滚动体的尺寸精度要求较高，如精密级机床要求导轨直线度在 10m/m 以内，两导轨之间的平行度误差小于 3m/250mm，滚动体直径差小于 1m，滚柱锥度小于 0.5m，精密仪器要求则更高。图表图表68：机床、半导体设备直线运

148、动滚动导轨需求多为精密级及以上机床、半导体设备直线运动滚动导轨需求多为精密级及以上 注：N 为一般级，H 为高级，P 为精密级，SP 超高级，UP 为最顶级；资料来源：恒而达官网，华泰研究 我国直线导轨市场收入全球占比我国直线导轨市场收入全球占比 26%，但中高端仍依赖进口。，但中高端仍依赖进口。根据 QY Research，2020年全球直线导轨市场收入约 20.1 亿美元，CR5（THK,Hiwin,NSK,Bosch Rexroth,Schaeffler）达 78%，我国 2020 年直线导轨市场收入约 5.2 亿美元，约占全球 26%。而根据恒而达 2022 年 10 月投资者关系活动

149、记录表，我国直线导轨产品特别是中高端产品严重依赖进口，高端产品主要来自日本、瑞士、德国等国家，中端产品来自中国台湾；同等规格的直线导轨产品，外资价格约为中国台湾厂商的 3 倍，中国台湾厂商则约为国产厂商的 3 倍，直线导轨国产替代空间较大。图表图表69：2020 年全球直线导轨年全球直线导轨 CR5 78%图表图表70：2020 我国直线导轨市场我国直线导轨市场收入约占全球收入约占全球 26%资料来源：QY Research，华泰研究 资料来源：QY Research，华泰研究 加工中心车床磨床镗床坐标镗床钻床电火花加工机冲床激光机木工机数控钻床攻牙机交换工作台自动时间校正器线切割机矫正机笛卡

150、尔坐标圆柱坐标线焊机探测器电子元件插件电路板钻孔机注模机三维测量仪办公设备输水系统XY工作台涂层加工焊接机医疗器械数字转换器检验设备UP SP P H N 机床机床工业机工业机器人器人半导体设备半导体设备精度等级其他设备其他设备机器机器类型类型CR578%其他22%0%5%10%15%20%25%30%35%0552001920202021E2022F2023F2024F2025F2026F2027F(亿美元)全球中国中国占比（右）39 图表图表71：导轨配套丝杠应用，丝杠企业一般同时具导轨产能导轨配套丝杠应用，丝杠企业一般同时具导轨产能 注：采用

151、2022 年 12 月 30 日汇率；资料来源：各公司官网，Wind，华泰研究 轴轴：支承旋转零件，传递力与力矩：支承旋转零件，传递力与力矩 轴主要用于支承轴上零件转动，传递力与力矩。轴主要用于支承轴上零件转动，传递力与力矩。轴为机械设备中受轴承支承的重要零件，直接支承旋转零件，并能传递运动和动力，齿轮、车轮、铣刀等均需安装于轴上才可实现特定功能。按照承载情况不同，轴可分为转轴、传动轴、心轴三类，其中，转轴在机械中最为常用。图表图表72：轴可分为转轴、传动轴、心轴三类轴可分为转轴、传动轴、心轴三类 资料来源：金旭星机械设计基础（2017），华泰研究 国别国别公司公司成立时间成立时间业务范围业务

152、范围2022总营收2022总营收规模(亿元)规模(亿元)2022综合2022综合毛利率毛利率产能情况产能情况下游应用领域下游应用领域日本THK1971直线运动系统206.127%未披露半导体设备、机床、工业机器人等日本NSK1916轴承、汽车零部件、精密机械产品、电子应用产品等，为日本第一大轴承企业491.220%未披露机床、半导体制造装置、普通产业机器、医疗德国BoschRexroth1795工业和行走机械自动化解决方案522.4未披露未披露自动化、搬运、工程设计、医疗技术德国Schaeffler1883传动系统和底盘应用的高精度组件和系统、工业应用的滚动/滑动轴承解决方案1173.523%

153、未披露未披露中国台湾上银科技1989传动控制产品与系统67.137%未披露未披露中国台湾银泰1990滚珠导丝杆、精密丝杆花键、线性导轨、滚珠花键和线性模组，精密机械关键性零部件未披露未披露未披露未披露中国大陆恒而达1995金属切削工具及配套智能数控装备、高精度滚动功能部件4.829%部分规格、系列、型号产品已小批量生产；高精度滚动功能部件产业化项目截至1H23已形成直线导轨年产能74.5万米，滑块年产能134万块未披露中国大陆贝斯特(宇华精机）2022(宇华精机)精密零部件和智能装备及工装产品11.034%滚珠丝杠副、直线导轨副等产品首台套已实现成功下线，部分产品已在送样验证过程中高端机床领域

154、、半导体装备产业、自动化产业、机器人领域中国大陆秦川机床(汉江机床)三五计划时期(汉江机床)机床、减速器、滚动功能部件等(丝杠市占率国内第一)41.019%汉江机床具备年产各类滚珠丝杠20万副、滚珠直线导轨10万米的生产能力(官网2014年数据)五轴机床、新能源汽车(转向、刹车、驻车系统)、自动化等高端制造领域中国大陆博特精工1966滚动功能部件未披露未披露未披露未披露中国大陆鼎智科技（一和起）2023(一和起)微特电机为主要构成的定制化精密运动控制解决方案3.255%未披露未披露中国大陆南京工艺1952滚动功能部件未披露未披露未披露未披露简图简图特点特点铁路机车轮轴自行车前轮轴齿轮减速器输出

155、轴汽车传动轴转轴转轴传动轴传动轴分类分类轴主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小轴同时承受转矩和弯矩，机械中最常用轴只受弯矩不受转矩，转动心轴受变应力，固定心轴受静应力；随转动零件一起转动的心轴为转动心轴，不随转动零件转动的心轴为固定心轴转动心轴心轴心轴固定心轴 40 图表图表73：齿轮减速器轴应用图例齿轮减速器轴应用图例（直角斜齿行星减速机直角斜齿行星减速机）资料来源：涟恒精密官网，华泰研究 轴的材料需满足强度、刚度、耐磨性、耐蚀性要求，可选用碳素钢、合金钢、铸铁。轴的材料需满足强度、刚度、耐磨性、耐蚀性要求，可选用碳素钢、合金钢、铸铁。轴工作时多需应对周期性交变应力，故轴的材料必须具备较高的强度、

156、刚度和韧性，且对应力集中的敏感性低；此外，轴与轴承发生相对运动的表面应具有足够的耐磨性。轴的常用材料为碳素钢、合金钢、球墨铸铁。图表图表74：优质碳素钢为应用最广泛的轴材料优质碳素钢为应用最广泛的轴材料 资料来源：吴宗泽等机械设计师手册（2019），华泰研究 不同领域轴应用差异较大不同领域轴应用差异较大。轴种类繁多，不同应用领域成本占比、国产化率差异较大，如转轴（铰链）为折叠屏手机关键零部件，技术仍待突破；一般减速器转轴多可实现国产；机床主轴多替换为电主轴，2020 年低/中/高端国产化率分别为 82%/65%/6%2，龙头企业加速自制进程。2 姜乃群A 智能装备公司差异化战略研究（2022）

157、输出轴输出轴输入轴输入轴抗拉强度抗拉强度 屈服强度屈服强度弯曲疲弯曲疲劳极限劳极限剪切疲剪切疲劳极限劳极限000525522135调质20022755540355200668549033567855300218540MnB调质2002495性能接近于40Cr钢,用于重要的轴073

158、543026007855703705590365968554034519520Cr60渗碳5662HRC64039030520CrMnTi15渗暖5662HRC0036516510030Cr13调质5395230用于腐蚀条件下的轴60293328060568542402200T-QT702151

159、85150-许用弯曲应力/Mpa许用弯曲应力/Mpa用途用途普通碳普通碳素钢素钢Q235A热轧或锻后空冷40材料材料牌号牌号热处理热处理毛坯直径毛坯直径/mm/mm硬度HBW硬度HBW力学性能/MPa力学性能/MPa12070用于不重要或载荷不大的轴优质碳优质碳素钢素钢45正火回火1959555应用最广泛70性能接近40CrNi钢，用于重载荷轴掺碳淬火回火用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴355SiMn(42SiMn)调质性能接近于40Cr钢，用于中小型轴73540CrNi调质2851307540Cr调质245铸铁铸铁用于曲轴、凸轮轴、水轮机主轴等复杂外形的轴合金钢合金钢

160、用于要求强度和韧性均较高的镇2751257538CrMoAIA调质用于要求高的耐磨性、高强度，且热处理(渗氮)变形很小的轴低温性能好，用于很重要的轴21038SiMnMo调质275120 41 图表图表75：中大力德中大力德齿齿轴轴毛坯毛坯采购成本占比约采购成本占比约 9%图表图表76：中高端机床、减速器企业轴加速自制中高端机床、减速器企业轴加速自制 注：采用中大力德 2014-2016 年各类原材料平均采购成本占比数据 资料来源：Wind，华泰研究 资料来源：Wind，华泰研究 轴承轴承：支承：支承旋转轴及其他运动体，引导运动并承受轴上载荷旋转轴及其他运动体，引导运动并承受轴上载荷 轴承轴承

161、可分为滑动与滚动轴承可分为滑动与滚动轴承，后者应用更为广泛后者应用更为广泛。轴承为用来支承轴或轴上旋转零件的部件，同时承受轴向负荷与径向负荷，主要用于保持轴的旋转精度、减小摩擦和磨损，被称为“机械的关节”、“机械工业的润滑剂”。按工作时摩擦性质的不同，轴承可划分为滑动摩擦轴承（滑动轴承）和滚动摩擦轴承（滚动轴承）两类。前者结构简单、易于制造、成本低，承载能力大，有良好的耐冲击性和吸振性，工作平稳、回转精度高；但摩擦损耗大，润滑和维护要求较高，且轴向尺寸较大。后者摩擦阻力小，起动灵活，工作稳定，效率高，能够在较广泛的载荷、转速及工作温度范围内工作，但抗冲击能力较差，高速、重载下寿命较低，且易出现

162、振动、噪声，径向外廓尺寸较大。滑动轴承一般为非标件，在高速、高精度、重载、径向尺寸受限或结构上要求剖分等场合下性能较为突出，多在内燃机、机床、蒸汽机等重型机械，以及球磨机、滚筒清砂机、破碎机等低速冲击性大的机器中使用；滚动轴承则多为标准件，使用较滑动轴承更为方便，应用更为广泛，一般指轴承即指滚动轴承。图表图表77：轴承需承受轴承需承受径向负荷和轴向负荷径向负荷和轴向负荷 资料来源：SKF 官网，华泰研究 齿轮毛坯29%齿轴毛坯9%轴承27%箱体26%箱盖9%公司公司轴情况轴情况主要采购品牌主要采购品牌创世纪主轴主轴、刀库、转台等方面已实现自主化-海天精工公司自制零部件主要包括电主轴电主轴、附件

163、头、刀库等，数控系统需要外采-纽威数控车床主轴车床主轴全部自主研发；加工中心主轴加工中心主轴部分自主研发罗翌、惟隆、健椿国盛智科数控系统，主轴主轴、丝杆、线轨等传动部件，转台、刀库、摆头、光栅尺、编码器等功能部件需外采，但直角头、转台、主主轴轴、齿轮箱等专业化、个性化的核心功能部件公司逐步采用自制模式日绅浙海德曼已经实现主轴主轴、刀塔、尾座三大核心部件全部自制-科德数控关键功能部件包括电机、电主轴电主轴、传感系统、铣头、转台等实现自产-宇环数控 磨头、电主轴电主轴等部件能够实现自制-秦川机床行星架、行星齿轮、偏心轴偏心轴、针齿壳、摆线轮全部为自制-绿的谐波 原材料采购不包含轴-中大力德 齿轴毛

164、坯齿轴毛坯外采未披露径向负荷径向负荷轴向轴向负荷负荷轴向轴向负荷负荷轴轴 42 图表图表78：滚动轴承与滑动轴承各有优缺，性价比角度滚动轴承应用更为普遍滚动轴承与滑动轴承各有优缺，性价比角度滚动轴承应用更为普遍 资料来源：中轴协轴承工业官网，西北工业大学机电学院课件，SKF 官网，华泰研究 滚动轴承主要滚动轴承主要由外圈、内圈、滚动体由外圈、内圈、滚动体、保持架组成保持架组成，整体材料要求较高，整体材料要求较高。外圈和内圈统称为轴承套圈，是具有一个或几个滚道的环形零件，其中，外圈是指滚道在内表面的轴承套圈，通常装配于轴颈，并与轴一同转动，内圈是指滚道在外表面的轴承套圈，通常装配于轴承座孔内起支

165、承作用。滚动体即装在内外圈滚道之间的球或滚子，承受来自内外圈之间的载荷，实现轴承的滚动运动，与内外圈点/线接触。保持架将滚动体均匀隔开，减小滚动体的摩擦和磨损。由于滚动体与内外圈为点、线接触，接触应力较大，故内外圈及滚动体的材料需具备较高硬度、接触疲劳强度以及良好的耐磨性和冲击韧性，一般采用高碳铬钢、渗碳钢、不锈钢、耐热钢、工具钢等轴承钢，陶瓷、塑料、石墨和碳纤维等非金属材也可作为轴承材料。保持架材料包括钢板、铜合金、酚醛层压布管、玻璃纤维增强酚醛树脂等。动压滑动轴承静压滑动轴承一般无关，特高速时，流动体的离心力要降低承载能力随转速增高而降低随转速增高而增大与转速无关不高不高油层有承受较大冲击

166、力的能力良好一般，受限于流动体的离心力及轴承的温升不高，受限于轴承的发热和磨损高，受限于油膜震荡及润滑油的升温高，用空气做润滑剂时极高低高高低一般不大，但如润滑及安装不当时将剧增较大较低轴承本身功率损失不大，但油泵功率损失较高，总损失或超过液体动压轴承有限，受限于材料的点蚀有限，受限于材料的磨损长，载荷稳定时理论上寿命无限，但实际受限于轴瓦的疲劳破坏理论上无限较大不大工作不稳定时有噪声，稳定时基本无噪声轴承本身的噪声不大，但油泵有噪声高，预紧时更高一般一般一般到最高较高较低一般到高较高到最高径向大小小小轴向(0.2-0.5)d(0.5-4)d(0.5-4)d中等油、脂或固定油、脂或固定液体或气

167、体液体或气体一般很小，除非高速一般不大较大最大油质需洁净，油脂润滑时只需定期维护要求不高油质需洁净油质需洁净，且需经常维护润滑供油系统很方便，一般不需修复轴颈轴承轴瓦需经常更换，有时需修复轴颈轴承轴瓦需经常更换，有时需修复轴颈轴承轴瓦需经常更换，有时需修复轴颈中等批量生产价格不高较高连同供油系统，价格较高应用广泛图例润滑剂用量维护要求更换易损零件价格应用轴承尺寸功率损失寿命噪声轴承刚性旋转精度使用润滑剂高速、高精度、重载、径向尺寸受限或结构要求剖分等场合下性能较为突出，多在内燃机、机床、蒸汽机等重型机械，以及球磨机、滚筒清砂机、破碎机等低速冲击性大的机器中使用滚动轴承滚动轴承滑动轴承滑动轴承不

168、完全液体润滑轴承完全液体润滑轴承性质承载能力与转速关系受冲击载荷的能力高速性能启动阻力 43 图表图表79：滚动轴承主要由外圈、内圈、滚动体、保持架组成滚动轴承主要由外圈、内圈、滚动体、保持架组成（以深沟球轴承为例）（以深沟球轴承为例）资料来源：NSK 官网，华泰研究 轴承种类繁多，轴承种类繁多，深沟球轴承为最常用滚动轴承。深沟球轴承为最常用滚动轴承。根据轴承工作所能承受的载荷方向，将滚动轴承分为向心轴承和推力轴承，向心轴承主要承受径向载荷，推力轴承主要承受轴向载荷，向心轴承、推力轴承按照滚动体形状又可进一步分为向心/推力球轴承、向心/推力滚子轴承，其中，滚子轴承与轴承套圈线接触，接触区域大、

169、摩擦大、速度低，但承载能力更高，球轴承则为点接触，性能相反。在各类轴承中，隶属于向心球轴承的深沟球轴承应用范围最为广泛。图表图表80：滚动轴承滚动轴承根据工作时所承受的载荷方向可分为根据工作时所承受的载荷方向可分为向心轴承和推力轴承向心轴承和推力轴承 资料来源：五洲新春招股书，华泰研究 外圈外圈内圈内圈滚动体滚动体(球形球形)保持架保持架滚动轴承滚动轴承向心向心轴承轴承推力推力轴承轴承向心球轴承向心球轴承向心滚子轴承向心滚子轴承推力推力球轴承球轴承推力推力滚子轴承滚子轴承深深沟沟球球轴轴承承角角接接触触球球轴轴承承四四点点接接触触球球轴轴承承调调心心球球轴轴承承圆圆柱柱滚滚子子轴轴承承圆圆锥锥

170、滚滚子子轴轴承承滚滚针针轴轴承承调调心心滚滚子子轴轴承承推推力力球球轴轴承承推推力力角角接接触触轴轴承承推推力力圆圆柱柱滚滚子子轴轴承承推推力力圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承推推力力滚滚针针轴轴承承推推力力调调心心滚滚子子轴轴承承单、双列单、双列单、双、四列单、双、四列单、双列单、双列单、双列 44 图表图表81：主要滚动轴承及其特性与应用主要滚动轴承及其特性与应用 资料来源：李会文等机械分析应用基础（2017），NSK 官网，SKF 官网，人本股份招股书，华泰研究 中国轴承市场中国轴承市场规模规模全球全球领先领先，营收，营收突破突破达达千亿千亿。根据 SKF 2022 年报口径，2022 年全球轴

171、承市场规模约 3000 亿元，其中，中国市场占比近 1/3，为全球第一大轴承市场。根据中国轴承工业协会口径，2021 年中国轴承行业主营业务收入达 2,278 亿元。图表图表82：中国为全球最大轴承市场（中国为全球最大轴承市场（2022）图表图表83：中国轴承行业市场营收已突破中国轴承行业市场营收已突破 2000 亿元亿元 资料来源：SKF 官网，华泰研究 资料来源：中国轴承工业协会，华泰研究 类型类型图例图例高速高速性能性能特性及应用特性及应用类型类型图例图例高速高速性能性能特性及应用特性及应用深沟球轴承良主要用于承受径向载荷，也可承受少量双向的轴向载荷。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价

172、格便宜，应用最多但承受冲击载荷能力差。适用于高速场合，高速低载时可代替推力球轴承，如汽车、家电、电机、农机、工程机械等领域圆柱滚子轴承良只能承受径向载荷，且因线接触，径向承载能力高。但只能用于刚性较大、对中良好的轴。内圈、外圈可分离，安装、拆卸方便，尤其是当要求内、外圈与轴、轴承座孔都是过盈配合时更突显其优点。主要应用于大型电机、机床、工程机械、汽车等领域角接触球轴承良属于深沟球轴承变形结构，能同时承受径向与单向轴向载荷，也可承受纯轴向载荷，接触角越大，轴向承载能力也越大。通常成对使用，对称安装。适用于高速、高精度场合以及支承刚性较大且跨距不大的轴。单列角接触轴承主要应用于机床主轴、马达、燃气

173、轮机、离心分离机等领域；双列角接触轴承主要应用于油泵、鼓风机、空气压缩机、各类变速器等领域圆锥滚子轴承良能承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷，内、外圈可分离，装拆方便，可以调整轴承的径向和轴向游隙，通常成对使用，对称安装。单列圆锥滚子轴承承受轴向负荷的能力取决于接触角，接触角越大，轴向负荷能力也越大。适用于转速不太高、轴的刚性较好的场合，如于汽车、机床、工程机械、农机等领域调心球轴承中主要承受径向载荷，也可同时承受少量双向轴向载荷，不适用于承受纯轴向载荷。外圈滚道为球面，其曲率中心与轴承中心一致，内圈、球、保持架可以在轴承中心周围自由旋转，具有自动调心性能。适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难

174、于精确对中的支承，如纺织机械、粮食机械等领域滚针轴承良只能承受径向载荷，且径向承载能力高，在同样内径条件下，与其他类型轴承相比，径向结构紧凑，内圈、外圈可分离，工作时允许内、外圈有少量轴向移动。常用于转速较低而径向尺寸受限制的场合推力球轴承差只能承受轴向载荷，且作用线必须与轴线相重合，单列承受单向推力，双列承受双向推力；高速情况下，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较短。可用于轴向载荷大，转速不高的场合调心滚子轴承差特性与调心球轴承相同，但具有较大承载能力，适合在重载或振动载荷下工作。调心滚子轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，能补偿同轴度误差。一般来说调心滚子轴承所允许的工作

175、转速较低。主要应用于工程机械、冶金机械、造纸机械、风电等领域中国34%欧洲、中东、非洲23%美国16%东北亚其他14%印度及东南亚8%美洲其他5%05000250005002012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021(亿套)主营业务收入(右轴)产量(亿元)45 图表图表84：全球轴承市场概览全球轴承市场概览 资料来源：SKF 官网，华泰研究 国内轴承企业竞争力增强，但中高端国产化率仍有待提升。国内轴承企业竞争力增强，但中高端国产化率仍有待提升。根据 SKF 官网，中国各类轴承企业全球市占率由 20

176、18 年的 20%提升至 2022 年 25%，全球六大轴承企业（SKF,Schaeffler Group,Timken,NSK,NTN and JTEKT）市占率则从 60%降至 55%。中国轴承企业竞争力有所增强，但销售市场仍主要在亚洲区域，且从轴承进出口情况来看，进口轴承价格远高于出口，表明中高端市场或仍为海外企业主导，国产化率有待提升。图表图表85：2022 年中国轴承企业全球市占率达年中国轴承企业全球市占率达 25%图表图表86：滚动轴承进出口价差仍大滚动轴承进出口价差仍大 注：内圈为 2018 年，外圈为 2022 年 资料来源：SKF 官网，华泰研究 注：海关编码：8482101

177、0、84821020、84821030、84821040、84821090、84822000、84823000、84824000、84825000、84828000、84829100、84829900；资料来源：海关总署，华泰研究 区域2022市场规模(亿元)2022全球占比2022增速市场特征描述最大市场最大下游欧洲、中东、非洲63369923%中西欧市场规模相对大，但长期增速较低，OEM行业主要为轻型汽车、轻型车辆，可再生能源，工业传动和卡车；东欧、中东、非洲高度依赖工业与汽车后市场，规模虽小，但需求长期增速较高德国、意大利、法国工业、轻型车辆、汽车后市场、工业传动、新能源美洲566633

178、21%高美国市场贡献主要需求，轻型汽车、非公路、航空航天OEM需求旺盛；拉丁美洲较依赖于工业和汽车后市场，增速略高于北美美国(75%)、墨西哥、巴西轻型车辆、工业、汽车后市场、非公路、工业传动中国、东北亚1332146548%中该区域为深沟球轴承最重要的单一市场。此外，该区域拥有全球最高的轻型车辆、卡车、可再生能源、电梯和自动扶梯的轴承需求中国(70%)、日本、韩国轻型车辆、工业、工业传动、电气、新能源印度、东南亚2002668%高两轮车市场的轴承需求最高，印度市场贡献主要需求，约占区域需求的55%，占全球需求的5%。东南亚在很大程度上依赖于工业和汽车后市场印度(50%)工业、汽车后市场、轻型

179、汽车、两轮车TOP 6,60%中国企业,20%其他,20%TOP 6,55%中国企业,25%其他,20%(1)(0)00112(30)(20)(10)002002020212022(美元/套)(亿美元)进口-出口(左)进口额(左)出口额(左)进口单价(右)46 图表图表87：国内轴承企业国内轴承企业具有较强专业性具有较强专业性，规模普遍偏低，规模普遍偏低 注：MinebeaMitsumi 轴承相关营收及毛利率采用机械组件业务营收及毛利率；采用 2022 年底汇率；资料来源：各公司官网，Wind，华泰研究 国别国别公司公司成立成立时间时间主营业务主营业

180、务下游应用下游应用主要销售区域(2022营收占比)主要销售区域(2022营收占比)2022营业收2022营业收入入(亿元)(亿元)轴承产品轴承产品营业收入营业收入(亿元)(亿元)综合综合毛利率毛利率轴承轴承毛利率毛利率瑞典SKF1907轴承、密封件、润滑系统等，为轨交、重工业轴承龙头应用较为广泛欧洲/中东/非洲(42%)、美洲(27%)、中国及东北亚(22%)、印度及东南亚(9%)645.5未披露25%未披露德国 Schaeffler 1918传动系统和底盘用高精度部件及系统、工业用滚动/滑动轴承解决方案应用较为广泛欧洲(42%)、美洲(22%)、中国(23%)、其他亚太(13%)1173.5

181、未披露23%未披露美国Timken1899工程轴承、工业运动产品(直线运动产品、自动润滑系统、驱动系统等)应用较为广泛美国(44%)、除美国外美洲(11%)、欧洲/中东/非洲(22%)、中国(14%)、除中国外的亚太地区(9%)313.2216.129%未披露日本NSK1916工业机械轴承、精密机械和零件、汽车轴承、汽车组件、维修及后市场服务应用较为广泛日本(33%)、美洲(18%)、中国(20%)、欧洲(14%)等491.2未披露20%未披露日本NTN1918轴承、传动轴、轮毂轴承、汽车电气化零件等；轮毂轴承市场份额全球第一，传动轴市场份额全球第二应用较为广泛日本(26%)、美洲(32%)、

182、欧洲(20%)、亚洲(22%)405.2未披露16%未披露日本JTEKT1921电动助力转向、轴承、机床等应用较为广泛日本(38%)、北美(24%)、欧洲(11%)、亚太(26%)878.6184.015%未披露日本NACHI1928轴承、液压设备、机器人、刀具、汽车液压、机床等应用较为广泛日本(47%)、美洲(14%)、欧洲(6%)、中国(19%)、东盟(14%)135.144.231%未披露日本MinebeaMitsumi1951机械组件、电子设备及组件等，微小型滚珠轴承市场份额全球第一应用较为广泛日本(28%)、中国(18%)、美国(17%)、欧洲(11%)、泰国(6%)、其他676.6

183、103.317%未披露中国万向钱潮1994汽车零部件，含万向节、传动轴、等速驱动轴、轮毂单元、轴承、制动器等；万向节及轮毂单元产品居全球领先，国内行业第一汽车中国(88%)140.15未披露13%未披露中国人本股份1997轴承汽车、轻工机械、重型机械及重大装备等中国(85%)(2021)91.2(2021)78.5(2021)32%(2021)33%(2021)中国国机精工2001轴承（含以航天轴承为代表的特种轴承、精密机床轴承、重型机械用大型轴承、机床用电主轴等）、磨料磨具国防军工、机床、风电、冶金中国(71%)34.49.824%38%中国五洲新春1999轴承、精密机械零部件和汽车安全系统

184、、热管理系统零部件汽车、工业机械、新能源、航空航天中国(55%)32.018.918%18%中国新强联2005大型回转支承、环锻件、锁紧盘风力发电机组、盾构机、港口机械、海工装备，工程机械中国(99%)26.521.428%30%中国瓦轴B1997轴承，为国内最大的轴承技术与产品研发和制造基地铁路、冶金、矿山等中国(91%)23.520.519%19%中国龙溪股份1997关节轴承、圆锥滚子轴承、齿轮/变速箱、电脑针织机械，为国内最大的关节轴承供应商和最大出口商工程机械、载重汽车主机市场及航空航天等中国(78%)17.28.524%45%中国光洋股份1995新能源与燃油汽车精密零部件、高端工业装

185、备及智能机器人零部件及电子线路板、电子元器件汽车发动机、变速器、离合器、重卡车桥、底盘轮毂及新能源汽车电机、减速机中国(90%)14.97.23%12%中国襄阳轴承1993轴承及其零部件，为国内主要的汽车轴承专业生产基地之一汽车中国(47%)11.37.96%3.57%?中国长盛轴承1995自润滑轴承及高性能聚合物工程机械、汽车、能源、港口机械、塑料机械、农业机械等中国(57%)10.78.729%未披露中国双飞股份2000供自润滑轴承解决方案、自润滑材料汽车制造、工程机械、液压系统、模具等中国(79%)7.24.826%28%中国雷迪克2002汽车轴承，含轮毂轴承、轮毂轴承单元、圆锥轴承、离

186、合器分离轴承、涨紧轮汽车中国(65%)6.53.729%未披露中国南方精工1998滚针轴承、超越离合器、单向滑轮总成和机械零部件等，为国内滚针轴承龙头汽车零部件制造、工程机械、电动工具、摩托车零部件制造中国(70%)5.93.631%33%中国苏轴股份1980滚针轴承汽车、工业自动化、高端装备、机器人等中国(59%)5.65.033%34%中国宝塔实业1996轴承、船舶电器石油机械、冶金轧机、重载汽车、轨道交通、铁路货车等中国(99%)2.51.82%-5%中国申科股份1996厚壁滑动轴承及部套件高速、重载、高精度、大功率的机械设备中国(92%)2.31.120%未披露中国哈轴1950轴承，为

187、我国三大轴承生产基地之一航空、航天、航海、精密机床等未披露未披露未披露未披露未披露中国洛轴1954轴承，为我国三大轴承生产基地之一风力发电、轨道交通、汽车摩托车、矿山冶金等未披露未披露未披露未披露未披露中国浙江天马2013轴承汽车、轨交、新能源、船舶、机械等未披露未披露未披露未披露未披露中国力星股份2000精密轴承滚动体-中国(70%)9.89.717%17%中国金沃股份2011轴承套圈-中国(55%)10.410.013%13%47 高精机械传动国产替代高精机械传动国产替代：材料、设备、工艺、验证缺一不可材料、设备、工艺、验证缺一不可 材料：材料：国产材料筑基不国产材料筑基不牢牢 材料为高精

188、度机械传动机构制备基础。材料为高精度机械传动机构制备基础。综合各类精密机械传动系统组成零部件，材料选择均具较高要求，如：谐波减速器：谐波减速器：需使用高强度、高弹性特种材料制作，尤其是柔轮、轴承材料，一方面需承受较大交变载荷并不断变形，另一方面还需具较高的硬度以降低磨损，材料材质、疲劳强度要求均较高。根据中大力德 23 年 6 月公告，公司谐波减速器的柔轮、刚轮材料仍需日本进口。滚珠丝杠：滚珠丝杠：高精度滚珠丝杠的要求材料有良好的强度、刚性、耐磨性、耐腐蚀性、冲击韧性、抗疲劳性和高温性。行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠：丝杠、滚柱及螺母的螺纹滚道会受到连续性、周期性的振动、冲击及摩擦，故应选择硬度高、

189、耐磨性强、抗疲劳性强、承载力高及温度适应性较好的材料，此外，不同零部件需针对性选材。轴承：轴承：滚动体与内外圈点、线接触，接触应力较大，内外圈及滚动体的材料需具备较高硬度、接触疲劳强度以及良好的耐磨性和冲击韧性，一般采用高碳铬钢、渗碳钢、不锈钢、耐热钢、工具钢等轴承钢。材料筑基奠定龙头企业领先优势材料筑基奠定龙头企业领先优势，国内材料质量仍有待提升，国内材料质量仍有待提升。如，全球轴承龙头斯凯孚1907 年成立，在积极扩产、加速研发进程的同时持续通过收并购树立并巩固龙头地位，公司收并购开始于 1916 年，首家并购企业即瑞典历史最悠久的采矿和矿石冶炼公司Hofors Bruk，借 Hofors

190、 Bruk 冶炼优势，斯凯孚推动轴承用钢研制，开发出领先世界的纯净钢生产工艺；根据 Hofors Bruk 官网，目前 Ovako Steel AB 已成为世界领先的滚珠轴承钢制造厂。全球谐波减速器龙头哈默纳科在柔轮材料上使用疲劳强度较大的特殊钢，并采用轻合金材料制造波发生器与减速器壳体，材料创新进一步巩固公司竞争优势。国内材料已可实现国产化，但在冶金质量的稳定性、材料的纯净度、材料的均匀性等方面仍与海外存在一定的差距。图表图表88：国产柔国产柔轮轮断口上弥散分布着直径断口上弥散分布着直径 3.06.0m 的的 Al2O3 颗粒状夹杂物颗粒状夹杂物，影响柔轮抗疲劳性能，影响柔轮抗疲劳性能 资料

191、来源：张朝磊等谐波减速器特殊钢材质柔轮的组织和力学性能分析（2018），华泰研究 48 图表图表89：SKF 通过持续收购壮大业务规模，通过持续收购壮大业务规模，首家收购公司即材料公司首家收购公司即材料公司 Hofors Bruk 资料来源：SKF 官网，华泰研究 工具公司:Cofler&C.S.p.A.(意大利)密封件公司:CR Industries油封件公司:Italian Gallino Gomma S.p.A.(意大利)振动监控公司:Dymac(美国)钢材高速切割工具公司:Union Butterfield Corp(美国)激光量测仪公司:Fixtur-Laser(瑞典)公司公司成立成

192、立19071916采矿和矿石冶炼公司:Hofors Bruk(瑞典)轴承公司：Hess-Bright(美国)轴承公司:Gr nkvists MekaniskaVerkstad(瑞典)1918滚珠公司:Atlas(美国)1925轴承公司:NordiskaKullager AB(瑞典)1928Compagnie dApplicationsMcaniques(CAM)(法国)1929轴承公司:Seven German(德国)机床公司Lidk pingsMekaniskaVerkstads AB(瑞典)1938轴承公司:Malicet et Blin(MAB)(法国)1954冷轧机公司:J.N.Ebe

193、rle(德国)1957炼钢厂/冷轧厂:Hellefors(瑞典)1966工具公司:Malcus AB(瑞典)1975螺旋钻/钢铁公司:Sheffield Twist Drill and Steel Company719861985塑料品公司:Stellana PlastAB(瑞典)挡圈/扣环公司:Waldes TruarcInc(美国)轴承公司:MRC Bearings(美国)3家直线运动公司:Jacob AG(瑞士)Transmatic(瑞典/挪威)Ateco(荷兰)轴/滚珠螺杆公司:Gamfior(意大利)轴承公司:Steyr WlzlagerGes.m.b.H.(奥

194、地利)飞机用滑动轴承公司:AMPEP P.L.C.(英国)滚动轴承状态监测:Palomar Technology International(美国)1983挡环/卡环公司:Anderton International(英国)1984F gersten&Co(瑞典)1983挡环/卡环公司:Anderton International(英国)1976汽车部件/备件公司:McQuay-Norris(美国)19901966工具公司:Malcus AB(瑞典)1975螺旋钻/钢铁公司:Sheffield Twist Drill and Steel Company1976纺纱机高速主轴公司:SMM(瑞士)

195、密封件公司:Goetze ElastomereGmbH19941995轴承公司:FLT Poznan(波兰)1997轴承公司:PT Logam Sari Bearindo(印尼)轴承公司:Lutsk Bearing Plant(乌克兰)1998机床主轴公司:Russell T.Gilman(美国)2000维修工程咨询公司:Development Engineering International(苏格兰)精确集合校准公司:Machine Support BV(荷兰)密封系统公司:Machine Support BV(瑞典)诊断设备公司:Diagnostic Instruments Ltd(苏格

196、兰)机电一体化公司:Electrac S.A.(法国)2001电主轴/滚珠丝杠公司:GamfiorS.p.A.(意大利)2家可靠性系统服务公司:Delta Consult(荷兰);Erin Engineering and Research(美国)机电一体化公司:Magnetic Group(瑞士)2家轴承公司:Aerospace Bearings(英国);SBB(保加利亚)滚珠丝杠公司:The Twentieth Century Machine Co.(美国)2003伺服系统公司:Scandrive Control AB(瑞典)铁路轴承公司:Rolling Stock Supply&Servi

197、ce Pty Ltd(澳大利亚)2004润滑系统公司:Willy Vogel AG密封件公司:安徽希尔(中国)2005机电一体化公司:Jaeger Industrial Ltd(中国台湾)润滑系统分销商:Vogel(瑞典)2002密封件公司:Macrotech PolysealInc(北美)；航空/机床轴承公司:SNFA SAS(法国)；机床旋转轴修理升级公司:Precision Balancing&Analyzing(美国)预测性维修公司:Monitek(澳大利亚)密封件公司:Economos Austria Gmbh(奥地利)20062007收购多家公司，包括：台湾直线导轨公司、法国磁性轴

198、承公司、美国测试与诊断仪公司、加拿大移动交通设备公司、美国预测性维修服务公司美国QPM Aerospace的金属杆业务集中式润滑系统公司:Cirval S.A.(阿根廷)20082009收购MacrotechPolyseal Inc剩余股权2021工业咨询公司:Rubico Consulting AB(瑞典)工业润滑和机油过滤系统公司:EFOLEX AB(瑞典)2019清洁技术公司:RecondOilSweden AB(瑞典)人工智能预测性维护公司：Presenso Ltd.GLOi；Hofmann Engineering20142013Blohm+Voss Industries Gmb；Ka

199、ydon Corporation轴承公司:General Bearing Corporations(阿根廷)20122010润滑系统公司:Lincoln Holdings Enterprises(美国)49 设备设备与工艺与工艺：淘金离不开卖铲人淘金离不开卖铲人 设备设备性能性能与工艺积累与工艺积累决定零部件加工精度。决定零部件加工精度。高精机械传动零部件的加工均需较为复杂的工艺流程，如：谐波减速器：谐波减速器：柔轮成型工艺技术壁垒最高，柔轮对材料的加工精度、热处理等要求均较高，制造工艺复杂；RV 减速器：减速器：工艺与装配为核心壁垒，RV 减速齿轮对材料表面热处理等工艺要求较高，且需特殊部件

200、加工和精密装配技术，以满足无侧隙、微进给的特点；滚珠丝杠：滚珠丝杠：加工工序繁多，极易产生误差影响螺距精度，相关误差包括机床传动误差、机床几何误差、机床系统误差、工件系统误差等；行星滚柱丝杠：行星滚柱丝杠：螺纹是实现传动的核心机械要素，提高螺纹的加工性能是整个工艺流程的重点；螺纹加工、齿轮加工难度较大，热处理、磨削等工艺要求较高；轴承：轴承：精度、性能和可靠性为三大特征质量指标；其中，精度、性能需要先进生产设备实现，可靠性则一方面取决于材料，另一方面受材料加工工艺，如热处理、锻造工艺等的影响。机床机床为为关键设备关键设备，龙头淘金者龙头淘金者亦亦不乏卖铲人。不乏卖铲人。机床为机械传动零部件加工

201、的关键，我国虽为全球第一大机床生产国，但整体大而不强，机床数控化率、机床平均加工精度仍有待提升。如前文列示，全球精密机械传动零部件制造龙头多为日（哈默纳科、纳博特斯克等）、美（NOOK、穆格等）、德（博世力士乐、舍弗勒等）企业，无独有偶，全球机床领军企业亦多集中于日美德国家，高端机床或对零部件加工精密度的提升起到关键作用。精密机械传动零部件同样为机床实现高精度加工的关键，机床与核心精密零部件可相互促进，国内精密机械传动零部件多需进口，一方面反映先进设备与工艺的欠缺，另一方面也不利于实现中高端机床的国产替代。此外，部分海外机械传动零部件龙头公司同时具机床业务，如滚珠丝杠企业黑天精工（Kuroda

202、）同时开展磨床业务、轴承企业捷太格特（JTKET）同时开展磨床、加工中心和齿轮磨削中心等机床业务、减速器企业尼得科传动（原新宝）同时开展冲床等机床业务，也或可反向验证机床与机械传动零部件间的相互促进关系。工艺重在积累，国产替代任重道远。工艺重在积累，国产替代任重道远。综合国内外核心企业发展，海外龙头成立时间普遍较早，我国企业虽呈现起步晚、但发展迅速的特征，但工艺积累仍需不断的迭代验证，技术人员实践经验仍有不足，赶超海外龙头仍需时间。图表图表90：滚珠丝杠螺距精度受机床设备影响较大滚珠丝杠螺距精度受机床设备影响较大 图表图表91：我国我国金属切削机床金属切削机床数控化率仍有提升空间数控化率仍有提

203、升空间 资料来源：王宝飞精密滚珠丝杠磨削加工热变形误差及其试验研究（2021），华泰研究 注：计算口径：数控金属切削机床产量/金属切削机床总产量；资料来源：Wind，华泰研究 丝杠磨削丝杠磨削加工综合加工综合误差误差机床误差机床误差加工系统误差加工系统误差随机随机误差误差机床传动误差机床传动误差机床几何误差机床几何误差机床系统误差机床系统误差工件系统误差工件系统误差室温室温冷却液冷却液工件材质不均工件材质不均外界振动干扰外界振动干扰机床主轴到工作台的传动误差机床主轴到工作台的传动误差机床主轴和母丝杠的跳动误差机床主轴和母丝杠的跳动误差机床工作台移动不均匀性机床工作台移动不均匀性工件安装定位误差

204、工件安装定位误差机床各部件的受热变形机床各部件的受热变形砂轮磨损和砂轮主轴颈受力变形砂轮磨损和砂轮主轴颈受力变形工件的受热变形和受力变形工件的受热变形和受力变形工件前道工序误差复映工件前道工序误差复映0%10%20%30%40%50%60%----------092023-05 50 应用场景验证与积累应用场景验证与积累：打造闭环的决定性环节

205、打造闭环的决定性环节 应用应用-反馈反馈-迭代为国产替代关键环节，国内应用验证有序推进迭代为国产替代关键环节，国内应用验证有序推进。机械传动零部件种类繁多，各类零部件应用验证进程各异，但综合来看，产业化程度较高的零部件，龙头企业下游应用场景已打开，国产替代进程有序推进。此外，2023 年 9 月 1 日，工信部等 7 部门印发机械行业稳增长工作方案（20232024 年），提出“鼓励整零协作，引导整机企业与基础零部件企业构建成果共创、路径共探、风险共担、利益共享的新型合作机制，在零部件研发、试验检测等方面实现技术研发与制造工艺提升相结合，增强协同制造能力，共同推动产品产业化，实现提质降本增效”“重点提升工业母机用丝杠、导轨、主轴，农业机械用精密排种器，工程机械用数字液压件，工业机器人用精密减速器等专用零部件，高端轴承、精密齿轮等通用基础零部件可靠性、一致性、稳定性”，机械传动零部件为政策支持重点，应用-反馈-迭代进程有望提速。