2023机器人vs汽车系列报告：机器人01在即汽车精密齿轮有望迎来双击.docx

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1、一、车用齿轮市场逐渐萎缩，机器人带领行业步入蓝海齿轮传动主要用于传递两根轴之间的运动和动力。齿轮指能互相啮合的有齿的传动机械零件，齿轮传动可以实现任意两轴之间的传动。其优点为对运动速度和功率的要求低，传动准确稳定，工作可靠性高且工件寿命较长。但该传动方式也存在难以克服的不足，如对制造与安装精度的要求高，设计或安装不当容易产生较大的噪声，且不适用于距离较远的轴间传动。齿轮被广泛应用于汽车与机器人的动力模块中。齿轮为汽车的行进与转向等运动，以及机器人的行走与关节活动提供传动效果。（1）燃油车：齿轮数较多，且不同车型的价值量差距较大，主要分布在发动机、变速器、减速器、差速器和油泵中。（2）新能源汽车

2、：与传统燃油汽车不同的是，新能源汽车简化掉了变速器这一结构。常规的纯电车一般有四大齿轮，分别为电机轴的输入齿轮、中间轴齿轮组件和主减速齿轮，主要分布在驱动电机、差速器与减速器中，用于降低驱动电机的转速，提高转矩，提高电机与包车行驶的适配度等。（3）人形机器人：齿轮主要位于机器人关节处，以特斯拉的人形机器人OPtimUS为例，其14个旋转关节总成都将使用减速器齿轮，如谐波减速器齿轮。图表1:齿轮在油车、电动车与机Si人中的布局显示,机器人带来新增市场空间来源：汽车之家,太平洋汽车网，特斯拉发布会,国金证券研究所汽车的变速箱与减速器齿轮主要用于实现变速与变矩效果。应用于汽车上的机械式变速器的轮系分

3、为两轴式和三轴式（又称中间轴式），各轴之间相互平行，一般通过直齿式或斜齿式的圆柱齿轮传动。汽车差速器与减速器则多使用圆锥齿轮，其中主减速器的轮系分为定轴与行星两种形式：定轴轮系中各齿轮几何轴线位置固定，传动比等于所有齿轮传动比的乘积；行星轮系则如其名，在轮系运转时，至少有一个齿轮几何的轴线位置发生变化，绕着其它齿轮的轴线运动，该形式使用的齿轮个数较少且结构紧凑，应用范围广。图表2：勖柱齿轮分为直齿式或斜舍式图表3:行星轮系锌构采用齿轮枝多齿轮类型斜齿式齿网太阳齿轮ZZ/轴向力有无寿命长短噪声低高适用档住二档以上低档、倒挡制造工艺复杂简单行星齿轮来源：机械式变速器设计说明书，国金证券研究所来通：

4、车天下汽车，国金证券研究所人形机器人主要使用减速器提高灵活度。减速器利用齿轮的速度转换器，使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。人形机器人由于关节体积小，需要使用小体积和高扭矩的减速器，如谐波减速器。谐波减速器具备体积小、传动比高、精密度高的特点。国内目前表现较好的高端精密齿轮企业有缘的谐波、来福、同川和大族等。图表4:2023年国内谐波减速器市场竞争格局图表5:2023年国内谐波减速器市场竞争格局哈默纳科绿的谐波电产新宝来福同川福德大族其他哈默纳科绿的谐波电产新宝来福同川福德大族其他来源：GGH.国金证芬研究所来海

5、：GG11.国金证券研究所新能源车使用齿轮数量较燃油车减少。传统燃油车的传动结构较为复杂，包括发动机、离合器、变速器、传动轴和差速器五个部分，单车齿轮用量为1072个，单车价值量约1200元；新能源车的传动结构则较为简单，取消了变速器模块，单车齿轮用量5-7个，单车价值量约600元。来源：华经情报网，太平洋汽车，国金证券研究所图表6:电动车（左）和燃油车（右）的传动系蜕对比显示电动车用齿轮的地方减少新能源车占比提升，车用齿轮空间逐步被压缩。近年来，由于燃料消耗、排放等问题不断凸显，燃油车的未来发展空间受到了越来越大的限制。加之国内政策的支持与电动车本土品牌的高速发展，新能源车逐渐获得了越来越多

6、消费者的青睐。随着汽车市场中新能源车占比的提升，齿轮的单车价值量下滑，全球车用齿轮市场空间逐步被压缩，预计2026年市场空间将仅为755亿元，相较22年下降包图表7:全球车用齿轮空间在缩减（亿元）销量（万辆）202320232023E2024E2025E2026E电动车销量66010771476190925022992燃油车销量692466506547625758085465齿轮电动车单车价值量（元/辆）600588576565553542市场空间（亿元）406385108138162燃油车单车价值量（元/辆）120011761152112911071085市场空间（亿元）8317827557

7、07643593齿轮合计市场空间870845840814781755来源：Mark1ines.双环传动公司公告，国金证券研究所机器人用齿轮市场广阔。人形机器人的应用场景十分丰富，在家庭、工业甚至军事领域都有较强的发展性。特斯拉CEO马斯克曾在公司的股东大会上称：未来人类和人形机器人的比例将不只是1:1,人形机器人可能超过人类数量，人形机器人行业长期的价值可能比汽车方面更有价值。鉴于美国以及日本机器人技术较为先进，我们选取2023年美、日、中三国家庭户数作为基数，考虑到个人/家庭服务机器人本身定位高端，价格较贵，具备该消费能力的家庭占比总户数IR,每家一台用作协助人们日常生活，则大致测算可得在机

8、器人规模化市场成熟后，其产品需求可接近6800万台量级左右。图表8:个人/家庭服务机器人形成规模化市场后的产品需求（部分国家）项目指标美国家庭户数（万户）12680日本家庭户数（万户）5572中国家庭户数（万户）49416合计家庭户数（万户）67668渗透率假设10S使用服务机器人家庭户数（万户）6767对应个人/家庭服务机器人台数（万台）6767来源：美国人口普查局，日本统计，中国统计年冬，国金证券研究所人形机器人齿轮迎来千亿市场空间。人形机器人的快速发展为减速器和齿轮企业带来了新机会：从减速器公司南度出发，假设单台机器人需要使用10个谐波减速器和4个行星减速器，当每万人保有的人形机器人达到

9、45台时，全球机器人用谐波/行星减速器市场空间分别为4495/719亿元，相较万人保有量0.07台时，分别增长540倍/552倍。对于齿轮企业而言，随着人形机器人快速起量，齿轮部件将逐步标准化，大量减速器供应商将开始外采齿轮，利好齿轮行业。预计万人保有量达45台时，人形机器人齿轮市场空间将达到近3800亿元，相当于2023年车用市场空间4倍左右O图表9:全球人形机器人用减速器/齿轮带来新增空间&乙元）机g人销量（万台）68020036366198213581821233229303785全球人口（亿人）7980808181828283838484机器人渗透率（台/万）0.0712.54.581

10、216.522283545减速器谐波减速器市场空间（亿元）8.3119.4300.7534.2937.21385.91859.52419.43004.83623.74495单价（元/个）15001500150014701441141213691328128912371187单台机器人使用数量（个）1010101010101010101010行星减速器市场空间（亿元）1.319.148.185.5149.9221.7297.5387.1480.8579.8719.2单价（元/个）600600600588576565548531515495475单台机器人使用数量（个）44444444444齿轮谐

11、波减速器齿轮市场空间（亿元）5.883.6210.5373.9656970.11301.71693.62103.32536.63146.6单价（元/个）10501050105010291008988959930902866831单台机器人使用数量（个）1010101010101010101010行星减速器市场空间（亿元）1.116.240.972.6127.5188.5252.9329408.6492.8611.3单价（元/个）510510510500490480466452438421404单台机器人使用数量（个）44444444444齿轮市场空间合计（亿元）7100251447784115

12、915552023251230303757来源：太平洋汽车，绿的谐波公司公告，国金法卷研究所注：零部件价格来源于调研内容，根据马斯克发表的言论，机器人销量将与全球人口具备协同关系。二、机器人齿轮VS汽车齿轮：齿轮性能和工艺有别，设备价格与壁垒双高2.1 性能对比：车端齿轮扭矩和转速商，机器人端齿轮精细区别一：转速，机器人车端。机器人端转速一般小于5000转，而车端每分钟能超万转，电动车的减速器齿轮转速甚至能够达到20000转。电动车齿轮比传统燃油车齿轮转速更高的原因有二：（1）从部件磨损的角度考虑，电机的摩擦主要为滚动摩擦，摩擦系数较小，因此齿轮的高速转动对其的磨损较小，而内燃机工作时进行活塞

13、运动，齿轮转速过高容易加速活塞的磨损。（2）从电动车动力的角度考虑，由于电机体积小，想要实现较高的功率可以通过增加转速来实现。图表10:内燃机（左）与电动机（右）的结构对比来源：宝发动力官网，中国先进制造技术论坛，国金证券研究所区别二：噪声要求，机器人V车端。车端零部件的噪声更易被察觉，因此要求较高。普通的砂轮修形会导致两个告轮的表面纹路相近，因此在汽车行驶过程中齿轮容易发出规律的啸叫声，也就是出现NVH问题。尤其是新能源汽车，由于没有发动机噪声的干扰，齿轮噪声更容易被包车驾驶人所察觉，因此对其噪声的控制要求更高。而机器人的功能实现与使用者体验皆与噪声相关性较低，故在研发过程中可以忽略一般的摩擦噪声对产品带来的影响。目前国产谐波减速器的噪声已经可以控制在75dB以内，与国际水平接轨。图表11:NVH在特斯拉电车中的传递方向；电驱动系统（电帆）固定位置性能指标绿的谐波（1HS-32）来福(1HT-32)钧兴(KSHG-32)HD(HPG-32)齿隙精度1arcmin1arcmin1arcmin1arcmin传动精度1arcmin1arcmin1arcmin1arcmin效率80%80%80%85%温升404040v40C噪声75dB(A)75dB(A)75dB(A)75dB(A)允许最高