CN105368047A - 一种高强度谐波减速器凸轮的材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度谐波减速器凸轮的材料，所述材料由以下质量分数的成分组成：8-10%经表面改性的玻璃纤维、3-6%二硫化钼、3-6%PA66、75-80%聚酰亚胺与2-6%的助剂。本发明把材料改为聚酰亚胺，既不影响使用，且生产工艺简单，只要一个注塑模具出来的产品，批量尺寸也能统一和精度保证，大大减少了加工难度及降低了生产成本；椭圆凸轮强度高，耐磨，后续加工方便。

Description

一种高强度谐波减速器凸轮的材料
技术领域
本发明涉及谐波减速器的材料，特别涉及一种高强度，耐磨、成本低、后续加工方便的高强度谐波减速器凸轮的材料。
背景技术
谐波齿轮减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50%，其体积及重量至少减少1/3。
其结构简单、体积小、重量轻，传动比范围大，同时啮合的齿数多，承载能力大，运动精度高，运动平稳，传动效率高等优点，它依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动，广泛用于电子、航空航天，机器人等行业，由于它的独特优点，在化工行业的应用也逐渐增多。
椭圆凸轮是谐波减速器中起变速作用的重要零件，传统的谐波减速器凸轮的制造材料都是用金属做的，这种生产方式及加工难度很大，生产成本也很高。
中国专利公布号CN104195444A，公布日2014年12月10日，名称为一种高抗疲劳强度谐波减速器用金属材料，包括铁、锌、碳、硅、偶联剂、聚亚氨基、色母粒、铬、锰、镉、镥与钡。其不足之处在于，制造材料都是用金属做的，这种生产方式及加工难度很大，生产成本也很高。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有谐波减速器的椭圆凸轮制造材料都是用金属做的，生产方式及加工难度大，生产成本高的缺陷而提供一种高强度，耐磨、成本低、后续加工方便的高强度谐波减速器凸轮的材料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高强度谐波减速器凸轮的材料，所述材料由以下质量分数的成分组成：8-10%经表面改性的玻璃纤维、3-6%二硫化钼、3-6%PA66、75-80%聚酰亚胺与2-6%的助剂。在本技术方案中，聚酰亚胺作为一种特种工程材料，其性能优异，既不影响使用，而且生产工艺简单，只要一个注塑模具出来的产品，批量尺寸也能统一和精度保证，大大减少了加工难度及降低了生产成本；二硫化钼具有分散性好，不粘结的优点，可在高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态，延长设备寿命。
作为优选，所述助剂为纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅，纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅的质量比为1：3-5:2。在本技术方案中，纳米碳化硅其硬度高，耐磨性能好；与纳米二氧化硅与氮化硅产生协同作用，可以提高制备而成的椭圆凸轮的耐磨性能与强度。
作为优选，玻璃纤维的改性处理是将玻璃纤维、质量浓度55-60%的二甲基甲酰胺溶液及酸溶液按照1g：25-30mL：20-25mL的料液比混合，控制温度65-85℃下搅拌混合60-75min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，120-150℃下真空干燥15-25min得到初级改性玻璃纤维，然后将初级改性玻璃纤维与阳离子聚丙烯酰胺类化合物混合，升温至90-95℃，反应35-45min后降温至35-40℃，再加入玻璃纤维的质量0.5-0.8倍的氢氧化钾，升温至120-130℃，继续反应50-60min后冷却，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，分段真空干燥后得改性的玻璃纤维。在本技术方案中，通过改性处理可以让玻璃纤维的分散性能更好，更易于聚酰亚胺、PA66结合而制备椭圆凸轮。
作为优选，酸溶液为质量浓度78%的浓硫酸溶液。
作为优选，分段真空干燥的温度分别为40-65℃、75-90℃与110-130℃。
作为优选，二硫化钼的粒径为35-110nm。
本发明的有益效果是
1）把材料改为聚酰亚胺，既不影响使用，且生产工艺简单，只要一个注塑模具出来的产品，批量尺寸也能统一和精度保证，大大减少了加工难度及降低了生产成本；
2）本发明的椭圆凸轮强度高，耐磨，后续加工方便。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
二硫化钼的粒径为35-110nm。
实施例1
一种高强度谐波减速器凸轮的材料，所述材料由以下质量分数的成分组成：9%经表面改性的玻璃纤维、5%二硫化钼、6%PA66、78%聚酰亚胺与2%的助剂。所述助剂为纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅，纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅的质量比为1：4:2。
玻璃纤维的改性处理是将玻璃纤维、质量浓度58%的二甲基甲酰胺溶液及质量浓度78%的浓硫酸溶液按照1g：28mL：23mL的料液比混合，控制温度70℃下搅拌混合65min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，130℃下真空干燥20min得到初级改性玻璃纤维，然后将初级改性玻璃纤维与阳离子聚丙烯酰胺混合，升温至93℃，反应40min后降温至38℃，再加入玻璃纤维的质量0.6倍的氢氧化钾，升温至125℃，继续反应55min后冷却，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，分段真空干燥后得改性的玻璃纤维；分段真空干燥的温度分别为50℃、80℃与120℃。
实施例2
一种高强度谐波减速器凸轮的材料，所述材料由以下质量分数的成分组成：10%经表面改性的玻璃纤维、6%二硫化钼、5%PA66、75%聚酰亚胺与4%的助剂。所述助剂为纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅，纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅的质量比为1：3:2。
玻璃纤维的改性处理是将玻璃纤维、质量浓度55%的二甲基甲酰胺溶液及质量浓度78%的浓硫酸溶液按照1g：25mL：20mL的料液比混合，控制温度65℃下搅拌混合60min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，120℃下真空干燥15min得到初级改性玻璃纤维，然后将初级改性玻璃纤维与阳离子聚丙烯酰胺混合，升温至90℃，反应35min后降温至35℃，再加入玻璃纤维的质量0.5倍的氢氧化钾，升温至120℃，继续反应50min后冷却，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，分段真空干燥后得改性的玻璃纤维；分段真空干燥的温度分别为40℃、75℃与110℃。
实施例3
一种高强度谐波减速器凸轮的材料，所述材料由以下质量分数的成分组成：8%经表面改性的玻璃纤维、3%二硫化钼、3%PA66、80%聚酰亚胺与6%的助剂。所述助剂为纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅，纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅的质量比为1：5:2。
玻璃纤维的改性处理是将玻璃纤维、质量浓度60%的二甲基甲酰胺溶液及质量浓度78%的浓硫酸溶液按照1g：30mL：25mL的料液比混合，控制温度85℃下搅拌混合75min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，150℃下真空干燥25min得到初级改性玻璃纤维，然后将初级改性玻璃纤维与阳离子聚丙烯酰胺混合，升温至95℃，反应45min后降温至40℃，再加入玻璃纤维的质量0.8倍的氢氧化钾，升温至130℃，继续反应60min后冷却，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，分段真空干燥后得改性的玻璃纤维；分段真空干燥的温度分别为65℃、90℃与130℃。

Claims (6)

1.一种高强度谐波减速器凸轮的材料，其特征在于，所述材料由以下质量分数的成分组成：8-10%经表面改性的玻璃纤维、3-6%二硫化钼、3-6%PA66、75-80%聚酰亚胺与2-6%的助剂。
2.根据权利要求1所述的一种高强度谐波减速器凸轮的材料，其特征在于，所述助剂为纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅，纳米碳化硅、纳米二氧化硅与氮化硅的质量比为1：3-5:2。
3.根据权利要求1所述的一种高强度谐波减速器凸轮的材料，其特征在于，玻璃纤维的改性处理是将玻璃纤维、质量浓度55-60%的二甲基甲酰胺溶液及酸溶液按照1g：25-30mL：20-25mL的料液比混合，控制温度65-85℃下搅拌混合60-75min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，120-150℃下真空干燥15-25min得到初级改性玻璃纤维，然后将初级改性玻璃纤维与阳离子聚丙烯酰胺类化合物混合，升温至90-95℃，反应35-45min后降温至35-40℃，再加入玻璃纤维的质量0.5-0.8倍的氢氧化钾，升温至120-130℃，继续反应50-60min后冷却，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，分段真空干燥后得改性的玻璃纤维。
4.根据权利要求3所述的一种高强度谐波减速器凸轮的材料，其特征在于，酸溶液为质量浓度78%的浓硫酸溶液。
5.根据权利要求3所述的一种高强度谐波减速器凸轮的材料，其特征在于，分段真空干燥的温度分别为40-65℃、75-90℃与110-130℃。
6.根据权利要求1所述的一种高强度谐波减速器凸轮的材料，其特征在于，二硫化钼的粒径为35-110nm。
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