机器人vs汽车系列报告（四）：丝杠迎汽车+机器人双轮驱动，国产替代打开千亿市场空间

敬请参阅最后一页特别声明 1 新能源汽车组 分析师：陈传红（执业S1130522030001） chenchuanhong＠gjzq.com.cn 联系人：江莹 jiangying2＠gjzq.com.cn 机器人vs汽车系列报告（四）：丝杠迎汽车+机器人双轮驱动，国产替代打开千亿市场空间 投资逻辑 滚珠/柱丝杠主要性能指标为精度保持性及疲劳寿命，受到加工工艺影响。滚珠/柱丝杠可以化旋转运动为直线运动，化滑动摩擦为滚动摩擦，因此提高了传动效率。滚珠/柱丝杠的主要性能指标为精度保持性及疲劳寿命，加工工序包括淬火、粗磨、精磨等，常用加工工艺包括砂轮磨削、车削、旋风铣等，其中主要由淬火、磨削环节决定性能差异。 汽车智能化渗透率提升，促进滚珠丝杠应用，未来车端市场空间有望超百亿元。车中滚珠丝杠应用主要为：1）转向：REPS采用滚珠丝杠，输出的推力可达16KN（DP-EPS最大推力为12KN）。2）驻车制动：目前市场EPB制动钳主要采用螺纹、滚珠丝杆两种传动，其中滚珠丝杠效率高、寿命长、运动平稳等，但成本较高。未来随着国内企业的技术突破，有望带动渗透率提升。3）行车制动：one box及EMB产品都会使用滚珠丝杠，未来渗透率提升将促进滚柱丝杠的应用。4）其他：滚珠丝杠在座椅、移门、高端减震系统也有望使用。整体看，未来汽车用滚珠丝杠单车价值量有望达1000元，车端滚珠丝杠市场有望超百亿元。若考虑座椅、移门、悬挂等领域的使用+为了安全冗余，备用部件也使用滚珠丝杠，那么滚珠丝杠的单车价值量将会更高。 人形机器人打开滚珠/柱丝杠发展空间，未来空间或超800亿元。与滚珠丝杠相比，滚柱丝杠在承载能力、传动精度、轴向刚度、速度及加速度等方面具备优势。人形机器人使用的反向式行星滚柱丝杠，因为其螺母更长，可以用更小的扭矩实现更大的负载，且占用体积更小。根据特斯拉AIDay2022信息，特斯拉人形机器人下肢腿部将采用无框电机与行星滚柱丝杠的线性执行器。在假设特斯拉单个人形机器人需4个滚珠丝杠+10个行星滚柱丝杠，全球人口约82亿人，机器人渗透率12台/万人的情况下，测算得机器人贡献滚珠丝杠、行星滚柱丝杠应用空间有望超800亿元。 目前市场基本被外资企业占据，国产替代主要难点在于精加工工艺及磨削设备购买。目前汽车用滚珠丝杠多为国外企业供应：1）转向：多采用舍弗勒、NSK、上银科技等企业；2）线控制动：以博世自制为主。国内厂家的产品在质量稳定性、精度保持性、疲劳寿命等方面还有差距，差距来源于：1）材料端：目前国外厂商采用合金钢，国内轴承钢在配方、除杂上有所差距；2）工艺端：淬火方面，国内滚珠丝杠在热处理加工中存在淬硬层浅、硬度分布不合理、耐磨性差等缺点；螺母磨削方面，人形机器人采用的反向式行星滚柱丝杠需要加工的螺纹线较长，且单螺母需磨削5道螺纹线，加工周期长，生产节拍低，成本较高；3）设备端：国产设备相对落后，进口的单台磨削设备价值千万元以上。 汽车用滚珠丝杠领域已开启国产替代，快于机器人领域。丝杠精度等级要求从高到底排序为：机床、机器人、汽车。汽车领域：五洲新春、新剑传动、宁波慈兴、长盛轴承等已具备车用丝杠的量产能力，其中前两家公司已开始批量销售，长盛轴承预计今年内拿到主机厂定点；机器人领域：秦川机床、新剑传动、恒立液压、贝斯特、鼎智科技等正在布局，其中秦川机床、新剑传动已实现批量销售，其他三家在研，未来有望突破技术壁垒，实现国产替代。 投资建议与估值 智能汽车渗透率提升，促进丝杠应用+人形机器人打开丝杠需求，未来市场空间有望达千亿元。目前国内企业刚起步，未来国产替代空间广阔。国内部分企业已开启汽车用滚珠丝杠国产替代，建议关注五洲新春、新剑传动等；部分企业已布局行星滚柱丝杠，有望应用于机器人，建议关注秦川机床、新剑传动、恒立液压、贝斯特。 风险提示 人形机器人落地不及预期；人形机器人销量不及预期；行业竞争格局恶化；国内企业技术突破进度不及预期；技术方案存在不确定性。 汽车及汽车零部件行业研究 2023年07月29日 买入（维持评级） 行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 一、滚珠/柱丝杠：化旋转运动为直线运动，热处理、磨削环节决定性能差异 ............................ 4 二、滚珠丝杠：受益于汽车智能化渗透率提升，单车价值量上千 ....................................... 5 三、行星滚柱丝杠：负载大精度高，人形机器人有望打开应用空间 .................................... 11 四、国内外产品差异来源于工艺、设备，低成本助力国产替代加速 .................................... 13 五、投资建议 .................................................................................. 19 六、风险提示 .................................................................................. 19 图表目录 图表1： 梯形丝杠（利用滑动摩擦） .............................................................. 4 图表2： 滚珠丝杠结构图（利用滚动摩擦） ........................................................ 4 图表3： 磨削滚珠丝杠机械加工工艺过程 .......................................................... 4 图表4： 砂轮磨削、硬车削、旋风铣削三种粗加工工艺对比 .......................................... 5 图表5： 冷轧滚珠丝杠机械加工工艺过程 .......................................................... 5 图表6： 不同转向系统对比 ...................................................................... 6 图表7： 各类EPS对比 .......................................................................... 7 图表8： EPB制动钳总成原理示意图 ............................................................... 8 图表9： EPB用滚珠丝杠副拆分图 ................................................................. 8 图表10： EMB结构 .............................................................................. 9 图表11： EMB用滚柱丝杠 ........................................................................ 9 图表12： Continental Teves 公司的电子机械制动系统 ............................................. 9 图表13： Siemens 公司的电子机械制动系统 ....................................................... 9 图表14： 第二代iBooster ...................................................................... 10 图表15： 汽车滚珠丝杠市场测算 ................................................................ 11 图表16： 滚珠丝杠（通过滚珠传递负载） ........................................................ 12 图表17： 行星滚柱丝杠（通过螺纹滚柱传递负载） ................................................ 12 图表18： 行星滚柱丝杠电动缸性能更优 .......................................................... 12 图表19： 标准式行星滚柱丝杠 .................................................................. 13 图表20： 反向式行星滚柱丝杠 .................................................................. 13 图表21： 不同行星滚柱丝杠分类 ................................................................ 13 图表22： 机器人滚珠丝杠、行星滚柱丝杠市场测算 ................................................ 13 图表23： 海外丝杠企业在国内布局 .............................................................. 14 图表24： 日本NSK不同用途区分的滚珠丝杠精度等级表，全面覆盖各个精度范围 ...................... 14 图表25： 2022年全球、中国的滚珠丝杠规模 ...................................................... 15 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 3 扫码获取更多服务 图表26： 滚珠丝杠行业日欧企业占比70% ......................................................... 15 图表27： 不同不锈钢材料特性 .................................................................. 15 图表28： 在不同的钢材下，不同类型丝杠的加工工艺要求及性能不同 ................................ 15 图表29： 丝杠不同加工工艺图 .................................................................. 16 图表30： 国际主流丝杠精度等级划分 ............................................................ 17 图表31： 汽车、机器人、机床丝杠性能要求对比 .................................................. 17 图表32： 车用滚珠丝杠行业主要企业介绍 ........................................................ 18 图表33： 机床领域滚珠丝杠主要企业介绍 ........................................................ 18 行业深度研究 敬请参阅