CN205078610U - 一种基于满球设计的柔性轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到的是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。

Description

一种基于满球设计的柔性轴承

技术领域

本实用新型涉及的是一种基于满球设计的柔性轴承。

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。同时由于过于追求球数，保持器的梁宽也很窄。

实用新型内容

本实用新型是对传统柔性轴承凸轮式波发生器中的柔性轴承结构改进。为了解决“在有保持器的条件下，使得球间距很小。同时由于过于追求球数，保持器的梁宽也很窄。”的问题，本实用新型提供了一种基于满球设计的柔性轴承。

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、钢球材料为ZGr15。

进一步的，所述基于满球设计的柔性轴承最大径向变形量为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：

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：

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。

本实用新型对传统柔性轴承结构做出了改进，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。就是取消了保持器，球间距可以做的无限小。在传统柔性轴承中，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。在传统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。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是本实用新型的剖面图。

图2是本实用新型的正视图。

图3是本实用新型中使用的安装示意图。

图4是传统柔性轴承的正视图。

图5是传统柔性轴承的剖面图。

具体实施方式

实施例1：

如图3所示，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”字型模具1、下部为固定不动的圆柱型模具2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1的顶端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4、5所示，传统柔性轴承是有保持器8的。

如图1、2所示，利用上述方法制作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、钢球材料为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。

Claims (4)

1.一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。

2.如权利要求1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。

3.如权利要求2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、钢球材料为ZGr15。

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：该基于满球设计的柔性轴承最大径向变形量为0.2-1.5mm。