谐波传动由谐波发生器、钢轮、柔轮组成。

柔轮材料　　

　　目前，国内外的谐波减速器柔轮材料基本为40Cr合金钢，包括40CrMoNiA，40CrA，30CrMoNiA，38Cr2Mo2VA，40CrMoNiA与40CrA最为常用。其中40CrMoNiA是最适合柔轮的材料，无论是国内还是国外的大部分谐波减速器厂商都用这材料制作柔轮。虽然是同样的材料，但国外提纯技术较高，因而材料相比国内的杂质少，因此目前国产谐波减速器的材料基本依赖进口。

液态金属即非晶合金，是指与通常情况下金属材料的原子排列呈现的周期性和对称性所不同的非结晶状态的金属。

非晶合金压铸一次成型技术，打破国外柔性齿轮垄断

21世纪以来，在工业机器人领域，谐波减速器始终是一个热点。谐波减速器占据机器人约3成的成本，在所有核心零部件中成本占比最高。长期以来，机器人用精密减速器技术一直由美国、德国、日本、捷克等国家掌控，其中世界75%的精密减速器市场被日本的哈默纳科（Hamonic）占领。

国内谐波传动产业的主要问题是精度保持能力差，承载能力差、噪声大，生产设备落后，产品种类少，企业规模偏小、研发人员和投入都不足。制约减速器乃至中国制造业的一个老生常谈的问题就是材料，这个不是一朝一夕可以解决的问题，这是需要长期的技术积累，需要大量研发投入。

谐波齿轮减速器由固定的内齿刚轮、柔轮和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动，突破了机械传动采用刚性构件机构的模式。谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等多项优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50%，其体积及重量至少减少1/3。

预计到2020年中国每年需要消耗190000台机器人，实现机器人国产市场份额50%（95000台），2025年实现机器人国产市场份额超70%。在未来五年，这将为中国制造商提供超过740亿美元的机器人及相关服务潜在市场。随着我国工业机器人应用市场的快速发展，工业机器人用减速器市场需求规模也随之增长。一般情况下，一台工业机器人需要的减速器个数为4-6台。随着未来工业机器人的发展，中投顾问产业研究中心预测到2020年我国工业机器人减速器市场规模将超过40亿元，未来五年复合增长率约为30%。

面对这样一个极富增长力的市场，谐波齿轮的性能，特别是柔性齿轮的疲劳断裂，限制了国产谐波减速器的进一步发展。目前国际上该产品主要由日本的哈默纳科（Hamonic）公司垄断，具有绝对的市场定价权。谐波减速器由于尺寸精度高，且要求原材料为高熔点金属，目前主要依赖精密数控机床来完成加工，效率低。并且该加工方法对材料的利用率极低，在加工过程中约有94%材料浪费，不但提高了成本，还造成了材料的大量浪费。因此，选取性能优异的新材料，开发新型的制备技术从而提高生产效率是目前谐波减速器行业亟需解决的问题。

非晶合金具有接近理论极限的高强度（最高可达6GPa）、低弹性模量，以及近2%的弹性变形极限（高出常规合金材料一个数量级）、优异的耐磨性能和抗疲劳特性，是制备柔性机构最理想的原材料。柔性机构是指通过其部分或全部具有柔性的构件变形而产生位移，是传动力的机械结构，强度/模量（σ/E）比值越高，则越适合做成柔性机构。如表所示，非晶合金相较于30CrMnSiA具有更加优异的柔性性能，是理想的谐波齿轮减速器原材料。

目前，柔性齿轮主要还是要靠机加工，然而机加工成本居高不下，团队经多方调研后，采用压铸成型法来生产柔性齿轮。压铸是一种利用高压强制将金属熔液压入形状复杂的金属模内的一种精密铸造法。经由压铸而铸成的压铸件之尺寸公差甚小，表面精度甚高，在大多数的情况下，压铸件不需再车削加工即可装配应用，有螺纹的零件亦可直接铸出。

凭借非晶合金优异的力学性能以及压铸一次成型技术，团队努力打破西方国家对谐波减速器的垄断。团队已开发出一系列临界尺寸在7-10mm的非晶合金成分，可成为高性能柔性齿轮的新型备选材料。

材料作为二十一世纪的三大支柱产业之一，我们利用力学性能更加优异的非晶合金，来打破发达国家对谐波减速器的垄断，降低谐波齿轮价格，从而推动工业机器人的进一步普及。得益于团队深耕非晶合金材料多年以及与东莞当地企业联合设计搭建适合实验室的卧式真空压铸机，团队正加紧生产性能优异的柔性齿轮，推动国家在这个细分领域的科技进步。