[發(fā)明專利]諧波齒輪傳動裝置用新型柔輪和波發(fā)生器組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610986801.9
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106640958B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙聯(lián)春;趙思澄;陳淑英
• 申請（專利權）人: 上海斐賽軸承科技有限公司;智諧傳動科技（上海）有限公司
• 主分類號: F16C27/04
• 分類號: F16C27/04;F16H49/00;F16H55/17;F16H55/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

一種諧波齒輪傳動裝置用新型柔輪和波發(fā)生器組件，該組件由于采用異形套圈柔性軸承，因此可以克服現行技術柔輪和波發(fā)生器組件存在的如下技術和質量問題：(1)柔性軸承外圈相對柔輪打滑，造成兩者的轉速不完全同步；(2)軸承鋼制成的柔性軸承外圈在交變彎曲應力的反復作用下，發(fā)生斷裂失效；(3)加工后精度較高的柔性軸承往凸輪上過盈安裝時，溝型發(fā)生畸變，幾何和形位精度大幅度下降，且加工時工作面上形成的壓應力變?yōu)槔瓚Γ?4)柔性軸承的滾珠同外圈滾道為單點接觸，在促使柔輪齒發(fā)生既定徑向變形的同時存在沿齒寬方向的附加翹曲和沿圓周方向的附加扭曲變形，所有這些使得該組件具有更高的傳動精度、運行可靠度和更長的服役壽命。

技術領域

本發(fā)明涉及諧波齒輪傳動裝置用新型柔輪和波發(fā)生器組件，特別涉及一種包含異形套圈柔性軸承的柔輪和波發(fā)生器組件以及異形套圈柔性軸承。

背景技術

諧波齒輪傳動是一種靠中間撓性構件彈性變形來實現運動或動力傳動裝置的總成，由于中間撓性構件的變形過程基本上是一個對稱的諧波，因此得名，較一般齒輪傳動，它具有傳動比大、可實現密閉空間的傳動、體積小重量輕、承載能力強、傳動精度高、傳動平穩(wěn)噪聲低等突出優(yōu)勢而在航空航天、雷達系統(tǒng)、光學機械、工業(yè)機器人、武器系統(tǒng)等精度要求高的場合獲得越來越廣泛的應用。諧波齒輪傳動由三個基本構件組成：(1)諧波發(fā)生器。由凸輪(通常為橢圓形)及柔性軸承組成，隨著凸輪轉動，柔性軸承的外圈做橢圓變形運動；(2)柔輪。薄殼形元件，是具有彈性的外齒輪；(3)剛輪。剛性的內齒輪。這三個構件可以任意固定一個，而其余兩個，一為主動件，另一便為從動件，成為減速傳動或增速傳動。以諧波齒輪減速器(下簡稱諧波減速器)為例，波發(fā)生器在柔輪內轉動時，迫使柔輪產生連續(xù)的彈性變形，此時波發(fā)生器的連續(xù)轉動，就使柔輪齒的嚙入-嚙合-嚙出-脫開這四種狀態(tài)循環(huán)往復不斷地改變各自原來的嚙合狀態(tài)，這種現象稱為錯齒運動，正是這一錯齒運動，可將輸入的高速轉動變?yōu)檩敵龅牡退俎D動，達到減速的目的。

在諧波齒輪傳動的三個基本構件中，習慣地將除去剛輪剩余的兩個構件稱為柔輪和波發(fā)生器組件，該組件因包含柔輪和柔性軸承，工作時，除發(fā)生旋轉運動外，還發(fā)生彎曲變形，而且柔性軸承內部滾動體和套圈滾道各接觸副之間還發(fā)生高副交變接觸應力，運動和受力狀態(tài)十分特殊、復雜，也正因此，諧波齒輪傳動裝置中很少有剛輪和凸輪發(fā)生失效的情況，失效要么發(fā)生在柔輪上，要么發(fā)生在(波發(fā)生器所包含的)柔性軸承上，因此柔輪和波發(fā)生器組件不僅是諧波齒輪傳動裝置中的關鍵核心件，同時又是易損件。

諧波齒輪傳動中，凸輪型波發(fā)生器最為常見，它包括凸輪和柔性軸承，兩者過盈裝配，凸輪表面與柔性軸承內圈內圓表面相配合的部位橫截面廓形，雙波波發(fā)生器設計制作為橢圓輪廓，三波波發(fā)生器設計制作為三瓣圓輪廓，依此類推。

凸輪與柔性軸承內圈內圓表面過盈配合，因凸輪表面帶有波形廓線(此如，雙波傳動時為橢圓，下面沒有特別說明時，均默認以雙波傳動和橢圓廓形為例)，所以，安裝后，橫截面為高精度圓形的軸承內圈被強迫變?yōu)闄E圓形，由此引發(fā)如下問題：(1)內圈溝道面上由原來加工后的壓應力狀態(tài)變?yōu)槔瓚顟B(tài)；(2)溝道與內圓面的壁厚差以及與溝道擋邊的深度差成倍增加；(3)軸承溝道截面精密的圓弧形狀遭到破壞，不同位置的溝道截面形狀不再相同，包括溝寬和溝深，滾珠與原理想圓弧溝道的理想接觸狀態(tài)不復存在，滾珠與溝道各處的接觸狀態(tài)不再相同；(4)沿內圈內圓表面一周，每一處和凸輪的裝配過盈量并不相同，例如，在橢圓長軸兩端過盈量最大，在橢圓短軸兩端，可能出現間隙配合，這也影響到滾珠運動軌跡的精確性。

柔性軸承內圈與凸輪安裝被迫變?yōu)闄E圓狀的同時，各滾珠中心分布形狀以及外圈也被迫從理想圓形變?yōu)闄E圓形，橢圓形外圈的外圓面與柔輪裝配后，柔輪也被迫變?yōu)闄E圓形，由于柔輪的壁很薄，為防止安裝引起的非既定的附加變形，柔輪與柔性軸承外圈外圓表面之間(在它們都是圓形時)常常設計為小間隙或過渡配合，由此引發(fā)如下問題：(1)由于外圈與柔輪之間的配合不能過緊，外圖與柔輪之間采用不同的鋼種存在變形不協(xié)調問題，工作一段時間后，外圈與柔輪之間就會存在相對轉動，由此引發(fā)配合面的微動磨損和銹蝕，降低諧波減速器的傳動精度；(2)軸承外圈一般由軸承鋼制造，外圈的硬度有余而韌性不足，工作時在彎曲應力的反復作用下，容易出現外圈斷裂失效。