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张兆晶
豆永强
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Abstract

一种杯形柔轮筒体结构，包括筒侧壁、与筒侧壁连接的筒底；所述筒底的中部设有通孔，通孔的两侧相对位置各设一个法兰孔；所述筒侧壁在靠近筒底处设有波纹结构和第一过渡部，波纹结构与第一过渡部连接，第一过渡部与筒底连接；所述波纹结构各处的厚度相等，波纹结构的波峰圆弧半径与波纹结构的波谷圆弧半径不等；所述第一过渡部为两段半径不等的圆弧，第一过渡部的厚度小于波纹结构的厚度；所述筒底在靠近法兰孔的位置设有第二过渡部，第二过渡部为四段半径不等的圆弧，从筒侧壁到通孔的方向，四段圆弧的半径依次减小。本发明能够大幅降低筒底与筒体过渡区域应力集中、筒底辐板与筒底法兰过渡区应力集中现象，提高抗疲劳能力、提高柔轮承载能力。

Description

一种杯形柔轮筒体结构
技术领域
本发明涉及一种杯形柔轮筒体结构，用于减小柔轮因弹性变形导致的应力 集中，提高柔轮承载能力。
背景技术
柔轮作为谐波减速器中最为薄弱也是最易发生疲劳破坏的零件，其结构形 式对柔轮的承载与寿命影响很大。柔轮作为弹性变形体，在凸轮强制变形力作 用下，呈交变应力状态，在变形区过渡区域容易产生应力集中，载荷应力分布 不均的现象。
柔轮常用的结构有杯形、礼帽型、环形等，其中以杯形柔轮结构最为复杂 且存在严重的应力集中现象，导致柔轮极易发生疲劳破坏。目前杯形柔轮常用 筒体结构为直筒型，即采用光滑薄壁圆筒，且壁厚没有变化，虽然会在筒体与 桶底区域采用圆弧过渡，但是仍然存在应力集中现象；目前柔轮筒底结构普遍 采用角度在1-3°倾斜线作为过渡结构，该结构虽然在一定程度上实现了等强 度梁的设计，但是在筒底辐板与筒底法兰过渡区应力过渡区范围小，应力集中 仍然突出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种杯形柔轮 筒体结构，在筒侧壁过渡区采用波纹结构，减弱柔轮开口处强制变形影响；在 筒底过渡区采用等强度辐板结构，减弱辐板与法兰交接处应力集中，提高辐板 承载抗弯承载能力。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种杯形柔轮筒体结构，包括筒侧壁、与筒侧壁连接的筒底；所述筒底的 中部设有通孔，通孔的两侧相对位置各设一个法兰孔；
所述筒侧壁在靠近筒底处设有波纹结构和第一过渡部，波纹结构与第一过 渡部连接，第一过渡部与筒底连接；
所述波纹结构各处的厚度相等，波纹结构的波峰圆弧半径与波纹结构的波 谷圆弧半径不等；
所述第一过渡部为两段半径不等的圆弧，第一过渡部的厚度小于波纹结构 的厚度；
所述筒底在靠近法兰孔的位置设有第二过渡部，第二过渡部为四段半径不 等的圆弧，从筒侧壁到通孔的方向，四段圆弧的半径依次减小。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述波纹结构的厚度T2为(0.52～0.55) ×T3，其中T3为柔轮齿圈壁厚；
T3＝(75+ZR/4)×D/10000，其中为ZR柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第一过渡部靠近波纹结构的圆弧半 径R6为(0.02～0.03)×柔轮轮齿分度圆直径。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第一过渡部远离波纹结构的圆弧半 径R5为(R6+T2)×(0.9～1.0)。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述筒底靠近第一过渡部处的厚度T1 为T2×(0.8～0.9)。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部的最大厚度T为T1× (3～4)。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中最小的圆弧半径为R1 为0.2mm～0.4mm，该圆弧弧度为45°～65°。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中最大的圆弧半径为R4 为(80～120)×R1。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R1 的圆弧半径R2为(3.5～4.5)×R1，该圆弧弧度为15°～25°。
上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R4 的圆弧半径R3为(15～18)×R1，该圆弧弧度为6°～10°。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明提出的杯形柔轮筒体结构，能够大幅降低筒底与筒体过渡区域 应力集中、筒底辐板与筒底法兰过渡区应力集中现象，提高抗疲劳能力；能够 实现筒底过渡区等强度，降低筒底承载变形应力幅值，提高柔轮承载能力。
(2)柔轮筒体壁厚T2适当取值能够同时兼顾柔轮承载与变形，在不降低 承载能力的前提下，最大程度增加柔轮应力辐射区，提高柔轮抗疲劳的能力。
(3)柔轮筒底采用多段渐进性圆弧结构，该结构能够平缓筒底应力集中区， 提高柔轮抗疲劳能力，同时实现等强度设计，提高柔轮承载能力。
(4)筒体过渡区采用波纹结构可以大幅减小柔轮过渡区域应力幅值，提高 柔轮的承载能力。
附图说明
图1为柔轮筒体结构局部剖视第一示意图；
图2为柔轮筒体结构局部剖视第二示意图；
图3为柔轮筒底结构局部剖视示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 的实施方式作进一步详细描述。
一种杯形柔轮筒体结构，包括筒侧壁、与筒侧壁连接的筒底；所述筒底的 中部设有通孔，通孔的两侧相对位置各设一个法兰孔；所述筒侧壁在靠近筒底 处设有波纹结构和第一过渡部，波纹结构与第一过渡部连接，第一过渡部与筒 底连接；所述波纹结构各处的厚度相等，波纹结构的波峰圆弧半径与波纹结构 的波谷圆弧半径不等；所述第一过渡部为两段半径不等的圆弧，第一过渡部的 厚度小于波纹结构的厚度；所述筒底在靠近法兰孔的位置设有第二过渡部，第 二过渡部为四段半径不等的圆弧，从筒侧壁到通孔的方向，四段圆弧的半径依 次减小。
所述波纹结构的厚度T2为(0.52～0.55)×T3，其中T3为柔轮齿圈壁厚；
T3＝(75+ZR/4)×D/10000，其中为ZR柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径。
所述第一过渡部靠近波纹结构的圆弧半径R6为(0.02～0.03)×柔轮轮齿 分度圆直径。
所述第一过渡部远离波纹结构的圆弧半径R5为(R6+T2)×(0.9～1.0)。
所述筒底靠近第一过渡部处的厚度T1为T2×(0.8～0.9)。
所述第二过渡部的最大厚度T为T1×(3～4)。
所述第二过渡部中最小的圆弧半径为R1为0.2mm～0.4mm，该圆弧弧度 为45°～65°。
所述第二过渡部中最大的圆弧半径为R4为(80～120)×R1。
所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R1的圆弧半径R2为(3.5～4.5)×R1， 该圆弧弧度为15°～25°。
所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R4的圆弧半径R3为(15～18)×R1， 该圆弧弧度为6°～10°。
实施例：
一种杯形柔轮筒体结构，用于减小柔轮因弹性变形导致的应力集中，提高 柔轮承载能力。
1)筒体过渡区采用波纹结构，波峰最外径与柔轮筒体最大外径一致，波高 为2～4倍凸轮最大变形量；如图1所示。
柔轮筒体采用波纹结构，即1波峰+2波谷结构。
T3＝(75+ZR/4)×D/10000，其中为ZR柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径，T3柔轮齿圈壁厚。
T2＝(0.52～0.55)×T3，T2为筒体壁厚。
R7-R8＝T2，其中波峰圆弧半径R7、波谷圆弧半径R8。
R6＝(0.02～0.03)×D。
R5＝(R6+T2)×(0.9～1.0)。
T1＝T2×(0.8～0.9)。
T＝T1×(3～4)。
2)筒底采用等强度辐板结构，由4段圆弧组成，从而实现了柔轮等强度 变形，如图2所示。
R1＝0.2mm-0.4mm，A＝45-65°
R2＝(3.5～4.5)×R1，B＝15-25°
R2＝(15～18)×R1，C＝6-10°
R4＝(80～120)×R1。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法 和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发 明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，包括筒侧壁、与筒侧壁连接的筒底；所述筒底的中部设有通孔，通孔的两侧相对位置各设一个法兰孔；
所述筒侧壁在靠近筒底处设有波纹结构和第一过渡部，波纹结构与第一过渡部连接，第一过渡部与筒底连接；
所述波纹结构各处的厚度相等，波纹结构的波峰圆弧半径与波纹结构的波谷圆弧半径不等；
所述第一过渡部为两段半径不等的圆弧，第一过渡部的厚度小于波纹结构的厚度；
所述筒底在靠近法兰孔的位置设有第二过渡部，第二过渡部为四段半径不等的圆弧，从筒侧壁到通孔的方向，四段圆弧的半径依次减小。
2.根据权利要求1所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述波纹结构的厚度T2为(0.52～0.55)×T3，其中T3为柔轮齿圈壁厚；
T3＝(75+ZR/4)×D/10000，其中为ZR柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直径。
3.根据权利要求2所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第一过渡部靠近波纹结构的圆弧半径R6为(0.02～0.03)×柔轮轮齿分度圆直径。
4.根据权利要求3所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第一过渡部远离波纹结构的圆弧半径R5为(R6+T2)×(0.9～1.0)。
5.根据权利要求2所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述筒底靠近第一过渡部处的厚度T1为T2×(0.8～0.9)。
6.根据权利要求5所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第二过渡部的最大厚度T为T1×(3～4)。
7.根据权利要求1～6之一所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第二过渡部中最小的圆弧半径为R1为0.2mm～0.4mm，该圆弧弧度为45°～65°。
8.根据权利要求7所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第二过渡部中最大的圆弧半径为R4为(80～120)×R1。
9.根据权利要求7所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R1的圆弧半径R2为(3.5～4.5)×R1，该圆弧弧度为15°～25°。
10.根据权利要求8所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R4的圆弧半径R3为(15～18)×R1，该圆弧弧度为6°～10°。
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