CN104776116A - 一种基于满球设计的柔性轴承、用途及组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到的是一种基于满球设计的柔性轴承组装方法，其特征为将普通设计的非满球柔性轴承在内、外圈加热的同时，将所述柔性轴承水平地放入上部为可以上下移动的“人”字型、下部为固定不动的圆柱型模具中间，至外圈上端外侧贴紧“人”字型模具下端，内圈上端内侧贴紧圆柱型的模具上端，继续从上向下挤压所述“人”字型模具，使所述柔性轴承产生弹性变形，此时所述柔性轴承左、右上端内外圈张开，在此处陆续填入钢球直至满球，完成轴承的组装过程。

Description

一种基于满球设计的柔性轴承、用途及组装方法

技术领域

本发明涉及的是一种基于满球设计的柔性轴承、用途及组装方法。

背景技术

谐波齿轮传动技术是50年代末随着空间科学、宇航尖端技术的发展而产生的，谐波传动是利用柔性构件的弹性变形波进行运动或动力传递的一装置。其优点有：1,结构简单，2，传动比大，传动比范围广，3，承载能力高，传动平稳，精度高噪声低，4，传动的回差小，可以实现零侧隙传动，5，传动效率高等。已被广泛应用于空间技术、雷达通讯、能源、机床、仪器仪表、机器人、汽车、造船、纺织、冶金、常规武器、精密光学设备、印刷包装机械以及医疗器械等领域。

谐波齿轮减速器一般是由波发生器、柔轮和刚轮所组成。波发生器一般有:双滚轮式，四滚轮式，偏心盘式和柔性轴承凸轮式等，其中柔性轴承凸轮式波发生器能全面控制柔轮变形，承载能力大，刚度好，精度高，目前被广泛的使用。

以往在柔性轴承的设计中，在选定一定的钢球直径的基础上，尽可能的选用多的球数。但受到当时的材料，工艺条件的限制，填球角只能做到270度左右。所以，目前主流的柔性轴承设计，基本是选用23粒球，并根据不同轴承的中心径的大小，选用不同直径的钢球，满足填球角在270度左右的要求。由于过于追求球数，在有保持器的条件下，使得球间距很小。本发明就是取消了保持器，球间距可以做的无限小，同时由于过于追求球数，保持器的梁宽也很窄。在柔性轴承中，由于保持器梁宽很小，无法预留出两个锁球口间的间隙，所以没有锁球口，保持器轴向无法定位。在谐波减速器的结构设计中，不得不做出特殊的设计，在保持器的侧面加一个当片，来固定轴承保持器。一方面增加了复杂程度，同时也留下了保持器损坏的隐患。

因此，迫切需要开发出一种满珠柔性轴承组装方法。

发明内容

本发明是对传统柔性轴承凸轮式波发生器中的柔性轴承组装方法的改进。提供了一种基于满球设计的柔性轴承组装方法，以便组装一种基于满球设计的柔性轴承。

为了解决以上问题，其技术方案为：

一种基于满球设计的柔性轴承组装方法，其特征为：将普通设计的非满球柔性轴承在内、外圈加热的同时，将所述柔性轴承水平地放入上部为可以上下移动的“人”字型、下部为固定不动的圆柱型模具中间，至外圈上端外侧贴紧“人”字型模具下端，内圈上端内侧贴紧圆柱型的模具上端，继续从上向下垂直挤压所述“人”字型模具，使所述柔性轴承产生弹性变形，此时所述柔性轴承左、右上端内外圈张开，在此处陆续填入钢球直至满球，完成满球设计的柔性轴承的组装过程。

进一步的，所述模具周围设置有电磁加热装置以便在所述柔性轴承组装过程中继续加热所述柔性轴承。

利用该方法组装一种满球柔性轴承。

一种基于满球设计的柔性轴承，包括可以弹性变形的外圈和内圈，外圈的内壁上、内圈的外壁上分别设有外沟槽、内沟槽，外沟槽、内沟槽之间填有1组钢球，其特征在于：所述1组钢球为N颗，所述N颗钢球围绕外圈或者内圈的轴向中心布满直至无法填入第N+1颗钢球，且所述柔性轴承内部无保持器。

进一步的，所述N为27-30。

进一步的，所述轴承内外圈、钢珠材料为军甲钢ZGr15。

进一步的，最大径向变形量为0.2-1.5mm。

一种基于满球设计的柔性轴承用途，其特征为：该轴承应用于谐波减速器的柔性轴承凸轮式波发生器。

有益效果：

目前的柔性轴承填球角做多可以做多270度左右，该设计达到满球，填球角接近360度，也就是在相同钢球直径的基础上，可以增加近25％的钢球数量。由于钢球数量的增加：

1，大大增加了轴承的额定动负荷。

额定动负荷公式：

$C=\mathrm{fc}{Z}^{2/3}{D}_w^{1.8}$

额定动负荷是钢球数量(Z)的2/3次方。

如上所述，钢球数量增加1.25倍，在其他条件相同的情况下，额定动负荷增加1.16倍。

2，由于钢球数量的增加，钢球间距减少，降低了挠度和剪切应力。

钢球数量增加25％,相应地钢球之间的间距，也就是两个钢球之间的支撑也相应地减少了25％。

材料力学的挠度计算公式：

$\mathrm{\δ}=\frac{{5\mathrm{qL}}^4}{384\mathrm{EI}}$

δ：挠度

E：钢的弹性模量；

I：钢的截面惯矩；

q:均布荷载标准值；

L:梁支撑间距；

挠度是梁间距的4次方。按梁间距减少计25％，挠度可以降低60％左右。相应的应力也减少，(提高了轴承的使用寿命)。挠度的降低，极大地改善了谐波减速器的空程和传动误差。同时应力的降低也降低了外圈断裂的几率，提高了使用寿命。

3，取消了保持器。原设计由于保持器壁很薄，使用中经常发生断裂等现象，影响轴承使用寿命。现取消保持器，使使用寿命延长。

柔性轴承是谐波减速器寿命的薄弱环节，按国标《GB/T14118-93》谐波减速器的使用寿命要求，在额定转速和额定负荷的正常工作条件下，柔性轴承的使用寿命不低于5000小时，谐波减速器不低于10000小时。柔性轴承的改进，弥补了谐波减速器在技术上的短板，提高了整机的使用寿命。

由于柔性轴承无填球孔，传统装配只能通过在挤压内外圈产生弹性变形以后，在内外圈张开的间隙中填入钢球。由于在传统的装配方法下，内外圈之产生的弹性变形是有限的，因此填球角只能做到270度左右，极大的限制了柔性轴承的性能。因此在装配方法未做出突破前，柔性轴承的钢球无法填满，因此并无人提出基于满球设计的柔性轴承结构。本发明对传统柔性轴承组装方法做出了改进，将柔性轴承的钢球填满，在此基础上，提出了基于满球设计的柔性轴承结构。经过理论推导和实验验证，基于满球设计的柔性轴承各方面性能均达到预设目的，性能明显优于传统设计的柔性轴承。其结构对比传统柔性轴承有突出的实质性特点，其性能对比传统柔性轴承具有明显的进步，是谐波减速器领域的重大革新。投放市场以后，也将产生巨大的经济效益。

附图说明

图1是本发明中使用的安装示意图。

图2是传统柔性轴承的剖面图和正视图。

图3是本发明的剖面图和正视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种基于满球设计的柔性轴承组装方法，将普通设计的非满球柔性轴承在内、外圈加热的同时，将所述柔性轴承水平地放入上部为可以上下移动的“人”字型1、下部为固定不动的圆柱型2模具中间，所述模具2周围设置有电磁加热装置4。至外圈上端外侧贴紧“人”字型模具1下端，内圈上端内侧贴紧圆柱型的模具2上端，继续从上向下垂直挤压所述“人”字型模具11处，使所述柔性轴承产生弹性变形，此时所述柔性轴承左、右上端3处内外圈张开，在此处陆续填入钢球直至满球，完成满球设计的柔性轴承的组装过程。

如图2所示，传统柔性轴承是有保持器8的。

如图3所示，现在利用上述方法组装一种基于满球设计的柔性轴承，包括可以弹性变形的外圈7和内圈6，外圈7的内壁上、内圈的外壁上分别设有外沟槽、内沟槽，外沟槽、内沟槽之间填有1组钢球5，所述1组钢球5为N颗，所述N颗钢球5围绕外圈7或者内圈6的轴向中心布满直至无法填入第N+1颗钢球，且所述柔性轴承内部无保持器。所述柔性轴承内外圈、钢珠材料为军甲钢ZGr15。所述柔性轴承最大径向变形量为0.2-1.5mm。

实施例2：

实施例2与实施例1相比，所述N取27-30。

一种基于满球设计的柔性轴承用途，该轴承应用于谐波减速器的柔性轴承凸轮式波发生器。

Claims (7)

1.一种基于满球设计的柔性轴承组装方法，其特征为：将普通设计的非满球柔性轴承在内、外圈加热的同时，将所述柔性轴承水平地放入上部为可以上下移动的“人”字型、下部为固定不动的圆柱型模具中间，至外圈上端外侧贴紧“人”字型模具下端，内圈上端内侧贴紧圆柱型的模具上端，继续从上向下垂直挤压所述“人”字型模具，使所述柔性轴承产生弹性变形，此时所述柔性轴承左、右上端内外圈张开，在此处陆续填入钢球直至满球，完成满球设计的柔性轴承的组装过程。

2.如权利要求1所述一种基于满球设计的柔性轴承组装方法，其特征为：模具周围设置有电磁加热装置以便在所述柔性轴承组装过程中继续加热所述柔性轴承。

3.利用权利要求1或者2组装的一种基于满球设计的柔性轴承，包括可以弹性变形的外圈和内圈，外圈的内壁上、内圈的外壁上分别设有外沟槽、内沟槽，外沟槽、内沟槽之间填有1组钢球，其特征在于：所述1组钢球为N颗，所述N颗钢球围绕外圈或者内圈的轴向中心布满直至无法填入第N+1颗钢球，且所述柔性轴承内部无保持器。

4.如权利要求3所述一种基于满球设计的柔性轴承，其特征为：所述N为27-30。

5.如权利要求4所述一种基于满球设计的柔性轴承，其特征为：所述轴承内外圈、钢珠材料为军甲钢ZGr15。

6.如权利要求5所述一种基于满球设计的柔性轴承，其特征为：最大径向变形量为0.2-1.5mm。

7.如权利要求3所述一种基于满球设计的柔性轴承的用途，其特征为：该轴承应用于谐波减速器的柔性轴承凸轮式波发生器。