全刚性空间曲面多齿啮合

ND 系列高刚性章动减速器Nutational Reducer · 全刚性空间曲面传动

取消柔轮弹性薄壁失效路径：基于双面齿轮空间章动共轭啮合，额定扭矩较同规格谐波提升约 50%，瞬态耐受约 300% 冲击过载，赋予具身智能与协作机器人原生超大中空与高刚度保障。

额定扭矩较谐波提升约 50%（全系 46～572 N·m）
瞬态容许冲击约 300%（全刚性多齿啮合，无惧跌落与急停断齿）
原生超大中空通径 Φ19～Φ46 mm（全系贯通，关节线束内走零干涉）
设计寿命达谐波 2 倍以上（10,000 h 全周期低回差保持）

申请 3D STEP / CAD 模型查看五机座号参数矩阵

选择机座号

主力推荐ND-25

中空通径：Φ29 mm

额定转矩 / 起停峰值

130 N·m / 325 N·m

外径 × 轴长 / 重量

Φ110 × 40.5 mm / 2.0 kg

推荐位阶：协作臂大臂 (J2–J3) ｜人形四足腿部大关节

参数矩阵机理突破尺寸与数模原理对标选型决策

机理突破与对标破局

四大结构性差异，化解传统路线的物理代价

结合人形四足跌落冲击与协作机械臂高节拍作业现场，直陈谐波路线死穴，以空间章动全刚性拓扑破局。

运动学原理 · 差动章动运动

如硬币在桌面边缘倾斜滚动：微量自转角产生单级大速比

桌面上旋转的硬币在倾斜晃动一周后，起始接触点产生微量位移差动，从而派生出极微小的自转角。Sharkteeth® 章动减速器基于该原理，利用微小章动角（θ 典型 2°–5°）驱动一对空间共轭面齿轮啮合，仅凭单级齿差即可直接输出 50:1～160:1 的机械减速比，无需多级行星轮系串联。

单级速比覆盖范围

50:1 – 160:1

全刚性齿盘直接啮合 · 取消多级行星级数

承载与抗冲01
多齿面域同时啮合，终结急停与跌落断齿
传统谐波瓶颈
柔性薄壁件依靠杯壁受迫变形传动，同时啮合齿数仅占 2%～5%；在协作臂急停碰撞、双足/四足机器人跑跳着地冲击时，瞬态过载全集中在薄壁齿根，极易导致塑性屈服与疲劳断齿。
章动结构破局
双面齿轮空间章动共轭啮合，直径两端同时啮合齿数达到总齿数的 20% 以上。峰值载荷由数十个齿面域均摊，可承受额定扭矩约 300% 的瞬时冲击载荷（130～1550 N·m），无柔性件失效路径。
刚度与节拍02
全刚性不变形拓扑，压制末端微振与迟滞
传统谐波瓶颈
柔轮本质是机械扭簧，固有弹性带来显著的扭转滞回。低载荷区存在刚度死区，高节拍点位运动停止瞬间末端持续微幅振颤，驱动位置环增益被迫调低，整定等待拖慢产线节拍。
章动结构破局
采用高强度合金钢制造，两个齿轮均为刚性构件，啮合过程不变形。全刚性拓扑使位置环增益不必为弹性滞后妥协；额定载荷滞后损失 ≤1 arcmin（高精版 <30 arcsec），末端快速收敛。
大中空走线03
原生同轴大通径，消除关节管线扭转磨损
传统谐波瓶颈
波发生器凸轮轴与电机接口限制了内孔尺寸，传统同机座号谐波通径狭窄（如 25 机座号通常仅约 Φ14 mm）；动力电缆、通信总线与气管只能外部悬挂，多自由度极限旋转时极易拉扯磨损。
章动结构破局
原生同轴大中空贯通设计，全系通径达 Φ19～Φ46 mm（ND-25 达 Φ29 mm，通径截面积提升超 300%）。支持高柔性伺服线与气路完全内穿，消除外挂管线磨损隐患。
全寿命精度04
无交变弯曲疲劳，全生命周期低回差保持
传统谐波瓶颈
柔轮每转承受周期性椭圆弯曲交变应力，运行数千小时后微动磨损不可逆加剧，背隙迅速从 1 arcmin 发散至 3～5 arcmin，且由于结构不可调隙，精度退化后只能整套报废。
章动结构破局
刚性齿面强度高，没有交变屈曲疲劳失效模式。同等工况下综合疲劳寿命达到谐波减速器 2 倍以上（设计寿命 10,000 h），支持轴向微调消隙，全生命周期回差稳定可控。

产品型谱与规格矩阵

ND 系列全机座号工程参数

数据取自 ND 系列官方产品规格书；涵盖五大主力机座号，额定扭矩较谐波提高约 50%，最终以出厂测试报告为准。

机座号	标准减速比	中空孔径	额定转矩 (N·m)	起动/停止最大转矩 (N·m)	瞬时容许最大转矩 (N·m)	最高输入转速 (rpm)	背隙 (arcmin)	设计寿命 (h)	重量范围 (kg)
ND-17	50 / 80 / 100 / 120	Φ19	46	100	130	7300	≤1 (高精 <30")	10,000	0.98–1.00
ND-20	50 / 80 / 100 / 120	Φ21	78	158	205	6500	≤1 (高精 <30")	10,000	1.40–1.60
ND-25	50 / 80 / 100 / 120 / 160	Φ29	130	325	420	5600	≤1 (高精 <30")	10,000	1.90–2.20
ND-32	50 / 80 / 100 / 120 / 160	Φ36	267	680	850	4800	≤1 (高精 <30")	10,000	5.15–5.30
ND-40	50 / 80 / 100 / 120 / 160	Φ46	572	1210	1550	4000	≤1 (高精 <30")	10,000	7.80–8.20

· 额定输出转矩：指 2000 r/min 输入转速下的连续运转指标；较同包络谐波提高约 50%（画册规格书定稿）。
· 起停与瞬态抗冲：全刚性多齿啮合设计，ND-25 达 325 N·m，全系可承受额定转矩约 300% 的急停/跌落冲击。
· 背隙与精度：标准版额定载荷滞后损失 ≤1 arcmin，高精度定制版本优于 30 arcsec。
· 设计寿命：10,000 h 全周期精度保持，支持轴向微调消隙（以正式台架测试报告为准）。

结构尺寸与数模交付

同轴超大通径，标准化法兰安装包络

全系中空通径 Φ19～Φ46 mm 完整公开；提供 2D DXF 尺寸图纸与 3D STEP 数模，支持按电机型号定制法兰。

全系机座号安装配合尺寸表 (mm)

配合公差执行 h7/H7

数据取自 ND 系列官方工程尺寸总表，法兰与安装止口满足同机座号原位升级。

代号与工程说明	ND-17	ND-20	ND-25	ND-32	ND-40
ΦA (h7)(安装配合外径)	80	90	110	142	170
ΦD (H7)(贯通中空孔径)	Φ19	Φ21	Φ29	Φ36	Φ46
E(轴向总长包络)	36	40	40.5	58.5	64
ΦC (h7)(安装止口外径)	54	65	76	96	116
ΦB(主体阶梯内径)	60	70	85	110	135
S(法兰分度圆 PCD)	74	84	102	132	158
W - X(法兰安装螺孔规格)	20-M3×4	16-M3×4	16-M4×5	16-M5×6	16-M6×8
Q - R(输入端连接螺孔)	8-M2×5	8-M2.5×5	6-M3×5	12-M3×6	12-M4×8
P(配合沉头深度)	27	28	33.5	42	54
G(安装止口深度)	4.3	4.4	4.9	6.6	8.7

中空孔径 ΦD 为贯通内径（H7 配合公差）；输入轴套与法兰适配盘可根据您的电机轴径（如 400W / 750W）提供配合图纸。

交互配置与数模下发

型号编码配置器 (Configurator)

点选标准工程参数，即时生成订货物料号与规格摘要：

1. 选择机座号 (Frame Size)

2. 标称减速比 (Gear Ratio)

3. 轴系型式 (Shaft Type)

4. 规格要求 (Option)

生成的正式订货型号物料号

ND-25-120-A

额定 130 N·m ｜启停 325 N·m ｜中空通径 Φ29 mm ｜约 2.0 kg

申请该型号 3D STEP / 2D DXF 图纸

应用工程团队将于 24 小时内核验您的电机法兰并下发对应数模

物理拓扑原理与动态对标

为什么全刚性架构能突破传统路线的物理极限

基于接触力学与传动拓扑的公开机理，系统性比对章动、工业谐波与轻型 RV 的力学差异与工程价值。

抑振机理示意

同样的负载惯量，为什么全刚性拓扑收敛得更快

急停后关节的末端残余振动，本质是传动链刚度与阻尼决定的二阶衰减过程。刚性拓扑的能量被快速耗散，残余振幅很快落回稳定带；柔轮拓扑的低刚度迟滞则让振荡拖出长尾，需要更长的整定等待时间。

全刚性章动架构（快速收敛）传统柔轮传动方案（持续振荡）轻型 RV 传动方案（峰值冲击偏高）±5% 相对稳定带（示意）悬停曲线或按 ← → 扫描时间轴

注：三条曲线均由二阶系统机械动力学理论公式在构建期算得，用于说明刚度与转动惯量差异对末端抑振的机理影响，非特定型号实测台架曲线；纵轴为归一化振幅，横轴为以章动路线固有周期为基准的相对时间刻度，不含具体时间与性能数值。

传动物理拓扑原理多维对比矩阵

从几何拓扑、受力机制到失效路径的公开力学对比：

工程考量维度	工业谐波减速器（主流关节方案）	轻型 RV 减速器（高承载替代）	NuDrive 章动减速器方案	物理原理差异与工程价值
主要失效模式	柔轮薄壁在高频交变应力下存在疲劳断裂风险，失效过程缺少渐变预警。	摆线针轮与偏心轴承多副啮合，磨损后间隙来源分散、定位链条较长。	全刚性齿轮拓扑，取消柔性薄壁件；失效模式转为可预测的渐进接触磨损。	根除突发断齿隐患，降低整机重大停机与质保召回风险。
抗瞬态冲击能力	承载依赖柔轮杯壁的受迫变形，过载裕度受薄壁剪切屈服强度严格限制。	针齿多齿承载，抗冲击裕度较好，但偏心机构在冲击下的受力路径复杂。	可承受额定扭矩约 300% 的瞬时冲击载荷（以实测为准）。	容忍机器人跌落碰撞、急停及动态过载，无需过度放大选型安全系数。
扭转刚度与迟滞	低转矩区存在非线性滞回与刚度死区，末端易出现衰减较慢的残余振荡。	整体刚度较高，但两级偏心传动环节带来多级累计弹性间隙。	全刚性连续啮合，额定载荷滞后损失 ≤1 arcmin（高精版 <30 arcsec）。	压制末端微振，显著缩短位置环整定时间，大幅提高点位节拍效率。
齿面承载机制	受迫椭圆变形使同时参与啮合的齿数占比有限（仅约 2%～5%），单齿应力集中。	摆线轮与针齿多齿接触，承载能力强，但需多组偏心滚动轴承高刚度支撑。	直径两端超过 30% 轮齿同时啮合，载荷由多齿空间曲面分摊。	有效降低局部齿面峰值接触应力，减缓长期微动磨损。
自重惯量与装配链	结构轻巧紧凑，但柔轮为专用薄壁工艺件，抗冲击余量小。	偏心曲柄零件多、轴向链条长，本体自重与自身转动惯量显著偏高。	全刚性少件空间啮合拓扑，同等输出扭矩下自重与转动惯量高度可控。	避免传统高刚度方案吃掉整机有效负载，兼顾紧凑轻量与高抗冲。

注：本对比矩阵仅基于各传动构型的公开力学原理与几何几何拓扑展开分析；具体测试指标以出厂技术报告为准。

索取规格对照表与测试口径

快速选型与采购决策

原位性能升级 vs 降档轻量化：匹配您的现实工程需求

根据存量机械臂改造或新一代机型立项，选择最符合您产品生命周期与采购成本的决策路径。

决策路径 01 · 存量机型零模具改动成本

同机座号原位升级（性能超配）

适合对象：已有成熟量产机械臂/四足机器人，不希望重新开模修改铸铝件结构，但受制于谐波断齿、抖动或负载不足的主机厂。

法兰原位兼容：安装外径（如 80/90/110 mm）对标同机座号谐波，直接替换装配。

额定负载提升约 50%：同体积下直接提升机械臂末端有效载荷（如 5kg 协作臂直接升级为 7.5~8kg 负载能力）。

抗冲击裕度大幅跃升：起停转矩达 325 N·m（ND-25），彻底消除现场碰撞报废与售后断齿返修。

决策路径 02 · 新机立项极致自重与紧凑度

跨机座号降档选型（Downsizing）

适合对象：正在立项研发新一代具身人形机器人、双足轮臂机器人、高动态四足狗或高负载自重比轻量协作臂的整机团队。

小一号机座号平替大扭矩：用更小尺寸的 ND 系列输出传统大机座号谐波的扭矩（如用 0.99kg 的 ND-17 替代传统 20 谐波；用 ND-20 替代传统 25 谐波）。

关节外径减小 15%~25%：机械臂肢体更纤细，末端转动惯量成倍降低，电机功率与功耗显著下降。

大幅释放内走线空间：小机座号依然具备 Φ19/Φ21 mm 工业大通径，肢体线束畅行无阻。

六轴机械臂与人形机器人各关节位阶选型理论速查

基座与大臂关节（J1 – J3 / 髋膝大关节）

承受大静重力矩、重载悬臂弯矩与急停惯性冲击。选型重点在于抗倾覆力矩与瞬态起停耐受。

推荐选型：ND-25 ｜ ND-32 ｜ ND-40

腕部与末端执行器（J4 – J6 / 颈部与手腕）

自重直接影响 J1-J3 的惯量放大，同时要求高节拍点位停稳与密集穿线。选型重点在于自重轻、无微振、大中空。

推荐选型：ND-17 ｜ ND-20

进阶交付形态 · 关节动力模组

需要“减速器＋电机＋编码器＋驱动器”一体化交付？

若您的整机团队追求缩短装配链条与二次轴系标定周期，玖璋机元提供成熟定型的章动伺服关节动力模组（NA-92-120-D-C-S 额定 46 N·m / NA-126-120-D-C-S 额定 130 N·m），出厂即完成零位与精度标定，即装即用。

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*本页产品数据为设计规格，最终以正式测试报告为准。如需最新测试数据，请联系我们的工程师。（齿部设计基于 Sharkteeth® 齿形技术）