1.1 Das Untersetzungsgetriebe erfüllt die Doppelfunktion der Drehzahlreduzierung und Drehmomentverstärkung und findet vielfältige Anwendung in nachgelagerten Systemen. Als zentrales Bauteil, das Energiequellen mit Antriebsmechanismen verbindet, reduziert es durch mehrstufiges Zahnradeingreifen die Eingangsdrehzahl und erhöht gleichzeitig das Ausgangsdrehmoment. Dadurch ist es in mechanischen Getriebesystemen unverzichtbar. Da die meisten Industriemaschinen unter hohen Lasten und niedrigen Drehzahlen arbeiten, wo ein direkter Antrieb durch die Antriebsmaschine unpraktisch ist, sind Untersetzungsgetriebe für die optimale Anpassung von Drehzahl und Drehmoment unerlässlich. Durch präzise Übersetzungsverhältnisse reduzieren sie die Eingangsdrehzahl proportional und erhöhen gleichzeitig das Ausgangsdrehmoment. So gewährleisten sie eine optimale Abstimmung zwischen Leistungsparametern und Lastanforderungen. Als Kernelement moderner mechanischer Getriebe bestimmt die Leistung von Untersetzungsgetrieben direkt den Wirkungsgrad, die Betriebsgenauigkeit und die Zuverlässigkeit von Energiesystemen. Dies macht sie in kritischen Anwendungen wie Automatisierungsanlagen, Baumaschinen und Transportsystemen unersetzlich. Der chinesische Markt für Getriebe verzeichnet einen stetigen Aufwärtstrend mit einer langfristigen Wachstumsrate von rund 511.111.111.111 %. Laut Daten von Rui Guan Consulting erreichte der Markt im Jahr 2024 ein Volumen von 144,7 Milliarden Yuan, wobei die Wachstumsrate in den letzten Jahren konstant bei etwa 511.111.111.111 % lag. Angesichts des Rückgangs der Arbeitskräfte im Inland und der zunehmenden Alterung der Bevölkerung beschleunigen produzierende Unternehmen den Übergang zu automatisierter Fertigung, um Lohnkosten zu senken und die Produktionseffizienz zu steigern. Dies treibt die Nachfrage nach Kernkomponenten der industriellen Automatisierung, wie beispielsweise Getrieben, direkt an. Gleichzeitig verbessern inländische Getriebehersteller kontinuierlich die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte, indem sie fortschrittliche ausländische Technologien einführen, anwenden und weiterentwickeln, die Lokalisierung und Substitution von Produkten vorantreiben und so die Abhängigkeit von ausländischen Technologien schrittweise reduzieren. Die nachgelagerten Anwendungen von Getrieben erstrecken sich über zahlreiche Branchen und spielen eine entscheidende Rolle. Dank ihrer hervorragenden Tragfähigkeit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und präzisen Drehzahl- und Drehmomentregelung sind Getriebe der Schlüssel zur Effizienzsteigerung ganzer Produktionssysteme in verschiedenen Branchen. Zu ihren Hauptanwendungen zählen Hebe- und Transportwesen, die Zement- und Baustoffindustrie, Robotik, der Schwerbergbau, die Metallurgie und die Energieerzeugung sowie weitere Sektoren der Volkswirtschaft und der Verteidigungsindustrie. Hebe- und Transportwesen, die Zement- und Baustoffindustrie und die Robotik gehören zu den wichtigsten Anwendungsgebieten von Getrieben. Mit Chinas anhaltendem Wirtschaftswachstum und der zunehmenden industriellen Automatisierung steigen das Bruttoinlandsprodukt und die Investitionen in Sachanlagen kontinuierlich. Als wichtige Basiskomponente von Industrieanlagen wächst auch die Marktnachfrage nach Getrieben stetig. 1.2 Getriebe lassen sich in drei Kategorien einteilen: Standard-, Spezial- und Präzisionsgetriebe. Standardgetriebe sind in der Regel breit einsetzbar, Spezialgetriebe werden kundenspezifisch gefertigt, während Präzisionsgetriebe auf hochpräzise Bewegungssteuerung und Positionierung ausgelegt sind. Standardgetriebe sind Getriebe, die primär für mittlere und kleine Anwendungen entwickelt wurden. Sie finden breite Anwendung in Industriegetrieben, Förderanlagen und verwandten Bereichen, bieten jedoch nur eine begrenzte Regelgenauigkeit und decken lediglich die grundlegenden Kraftübertragungsanforderungen der meisten Maschinen ab. Zu den führenden Herstellern zählen SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong und Zhongda Lide. Spezialgetriebe: Kundenspezifische Untersetzungsgetriebe, die nach spezifischen industriellen Anforderungen entwickelt werden, typischerweise in großen oder extra großen Ausführungen, können für spezifische Anwendungsszenarien oder Branchenanforderungen optimiert werden, um höhere Leistungsstandards und spezielle Funktionsanforderungen zu erfüllen, wie beispielsweise Getriebe für Windkraftanlagen, metallurgische Getriebe usw. Repräsentative Unternehmen sind unter anderem China High-Speed Transmission, Hangchi Forward, Weili Transmission, Zhongchi und Jinlei Co., Ltd. Präzisionsgetriebe zeichnen sich durch geringes Spiel, hohe Genauigkeit, lange Lebensdauer und außergewöhnliche Zuverlässigkeit aus und sind die bevorzugte Wahl für präzisionskritische Anwendungen wie Robotik und High-End-Werkzeugmaschinen. Führende Hersteller sind HAMERNAK, Nabtesco, Lüde Harmonic und Zhongda Lide. Abbildung 4: Getriebe werden in Standard-, Spezial- und Präzisionsgetriebe unterteilt. Standardgetriebe: Diese modularen und in Serie gefertigten Einheiten sind primär für kleine und mittlere Anwendungen konzipiert und finden in verschiedenen Branchen breite Anwendung. Beispiele für Spezialgetriebe: SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong, Zhongda Lide und andere. Spezialgetriebe: Diese Getriebe sind hauptsächlich groß und extra groß und meist Sonderanfertigungen und branchenspezifisch. China berichtet über Hochgeschwindigkeitsgetriebe, Hangchi Forward, Weili Transmission, Heavy Teeth und Jinlei Shares. Präzisionsgetriebe: Mit geringem Rücklaufspiel, hoher Präzision, langer Lebensdauer und zuverlässiger Stabilität werden sie häufig in High-End-Bereichen wie Robotik und CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt. Hamernak, Nabotsk, Green Harmonics, Zhongda Lide usw. Quelle: Guomao Co., Ltd. Prospekt, Wanlian Securities Research Institute. Präzisionsgetriebe lassen sich je nach Aufbau und Übertragungsmethode in Harmonic-Reduziergetriebe, RV-Reduziergetriebe und Präzisionsplanetengetriebe unterteilen. ① Harmonic-Reduziergetriebe: Besteht aus einem Wellengenerator, einem flexiblen und einem starren Zahnrad. Vorteile wie kompakte Bauweise, geringes Gewicht, hohe Übertragungsgenauigkeit, ruhiger Lauf und hohes Übersetzungsverhältnis machen es besonders geeignet für Industrieroboter und humanoide Roboter in Branchen wie 3C, Halbleiter und Medizintechnik. Es wird hauptsächlich in Komponenten wie Roboterarmen, -handgelenken und -händen eingesetzt. Zu seinen Nachteilen zählen jedoch geringes Drehmoment, ineffiziente Kraftübertragung und begrenzte Lebensdauer. ② RV-Reduziergetriebe: Dieser zweistufige Mechanismus kombiniert ein Planetengetriebe mit Evolventenverzahnung und ein Planetengetriebe mit Zykloidenritzel. Es zeichnet sich durch hohe Übertragungseffizienz, ruhigen Lauf, hohe Belastbarkeit, ausgezeichnete Steifigkeit und überlegene Stoßfestigkeit aus und wird daher häufig in hochbelasteten Bauteilen von Industrierobotern wie Basen, Armen und Schultern eingesetzt. Zu seinen Nachteilen zählen jedoch die komplexe Struktur, der hohe Fertigungsaufwand und die hohen Kosten. ③ Präzisions-Planetengetriebe: Kompakte Bauweise, bestehend aus Planetenrädern, Sonnenrad und Innenzahnkranz, mit kompakter Struktur, hohem Drehmoment, hohem Wirkungsgrad der einstufigen Übertragung, geringem Gewicht, langer Lebensdauer und Wartungsfreiheit. Es wird hauptsächlich in den Körperdrehgelenken von Robotern mit geringen Präzisionsanforderungen eingesetzt. Seine Einschränkung ist der kleine Bereich des einstufigen Übersetzungsverhältnisses. Abbildung 5: Vergleich der drei Präzisionsgetriebe: Getriebekategorie, Konstruktionsmerkmale, Vorteile, Nachteile, Anwendungsbereich, schematische Darstellung. Harmonisches Getriebe: Die Hauptkomponenten sind der Wellengenerator, das flexible und das starre Gehäuse. Im Betrieb des Getriebes erfährt der Wellengenerator eine kontrollierbare Verformung, und die Kraft wird durch den Eingriff des flexiblen und des starren Gehäuses übertragen. Hohe Übertragungsgenauigkeit, geringes Gewicht und Volumen, ruhiger Lauf, großes Übersetzungsverhältnis. Das Drehmoment ist relativ gering, der Wirkungsgrad niedrig und die Lebensdauer begrenzt. Gelenke in Robotern mit geringeren Lasten, wie Unterarm, Handgelenk und Hand, werden in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Präzisionsbearbeitungsmaschinen und Medizintechnik eingesetzt. RV-Untersetzungsgetriebe: Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Getrieben: Evolventen-Planetengetriebe und Zykloiden-Planetengetriebe. Die Übertragungsgenauigkeit, der Wirkungsgrad und die Stabilität sind hoch, die Tragfähigkeit ist hoch, die Steifigkeit und die Stoßfestigkeit sind gut. Komplexe Struktur, schwierige Herstellung, hohe Kosten und begrenzte Lebensdauer. Der Roboter hat schwere Basen und große Gelenke wie Arm und Schulter. Präzisions-Planetengetriebe: Die kompakte Bauweise umfasst hauptsächlich Planetenräder, Sonnenräder und Innenzahnringe. Präzisions-Planetengetriebe haben typischerweise ein einstufiges Untersetzungsverhältnis von 10 oder weniger, wobei die Anzahl der Untersetzungsstufen in der Regel drei nicht überschreitet. Einstufiges Getriebe mit einem Wirkungsgrad von 97%, leichter Bauweise und einer Lebensdauer von bis zu 20.000 Stunden – wartungsfrei. Das einstufige Getriebe verfügt über einen engen Übersetzungsbereich. Präzisionsgetriebe für mobile Roboter, Anlagen für neue Energien, High-End-Werkzeugmaschinen und intelligente Transportsysteme. Quelle: Kefeng Intelligence IPO-Prospekt, Wanlian Securities Research Institute. Abbildung 6: Vergleich der Parameter dreier Präzisionsgetriebe. Wichtige Indikatoren: Harmonic-Reducer, RV-Verzögerer, Präzisionsplanetengetriebe. Wirkungsgrad: >70%1 >80% >95%1. Übertragungsgenauigkeit: ≤60 ≤60 ≤180. Übersetzungsverhältnis: 30–160 30–192,4 3–512. Lebensdauer (h): >8.000 >6.000 >20.000. Torsionssteifigkeit (N·m/Bogenminute): 1,34–54,09 20–1.176. 10–370 Nenndrehmoment (Nm) 6,6–921 101–6.135 40–1.200 Geräuschpegel (dB) ≤60 ≤70 ≤65 Temperaturanstieg (°C) ≤40 ≤45 ≤30 Quelle: Kefeng Intelligence IPO-Prospekt, Wanlian Securities Research Institute
