一種雙排滾珠薄壁柔性軸承及諧波齒輪減速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及諧波傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙排滾珠薄壁柔性軸承及諧波齒輪減速器。
【背景技術(shù)】
[0002]精密諧波齒輪傳動(dòng)是隨著航天、火箭、衛(wèi)星等發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的高技術(shù)產(chǎn)品，由于其具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高以及回差小等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、數(shù)控設(shè)備、武器系統(tǒng)、航空航天、機(jī)器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]柔性軸承是諧波齒輪傳動(dòng)中的關(guān)鍵零部件之一，傳統(tǒng)的柔性軸承由單排滾珠、薄壁內(nèi)、外圈和保持架組成，其工作時(shí)隨剛?cè)彷唶Ш蠀^(qū)間的變化，內(nèi)外圈不斷在變形，因此工作條件較普通軸承要惡劣得多。機(jī)器人關(guān)節(jié)和航空航天領(lǐng)域的空間飛行器等在特定工況下對(duì)諧波傳動(dòng)承載、剛度和可靠性等方面的要求特別高。對(duì)于傳遞動(dòng)力的大功率諧波齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，工作時(shí)波發(fā)生器長(zhǎng)短軸的位置不斷地變化，使柔性軸承反復(fù)承受高速交變周向和軸向彎曲應(yīng)力的作用，以至于其不僅像普通軸承一樣，存在由接觸應(yīng)力引起的疲勞點(diǎn)蝕現(xiàn)象，還存在由交變彎曲應(yīng)力引起的彎曲疲勞現(xiàn)象及在外載扭矩作用下產(chǎn)生的畸變現(xiàn)象。柔性軸承的受力分布及彎曲應(yīng)力都與外載扭矩有密切關(guān)系，當(dāng)外載扭矩增大到一定程度時(shí)，由于柔性軸承外環(huán)承受的交變彎曲應(yīng)力的增加，外環(huán)疲勞斷裂時(shí)有發(fā)生。在使用過(guò)程中常常發(fā)現(xiàn)由于承載能力不足導(dǎo)致的柔性軸承的早期破壞，而接觸疲勞破壞是其主要的破壞形式之一。
[0004]另一方面，當(dāng)凸輪嵌入柔性軸承后，軸承內(nèi)圈隨凸輪的廓線形狀而產(chǎn)生強(qiáng)制變形，再通過(guò)滾動(dòng)體使外圈也產(chǎn)生變形。因此，柔性軸承的徑向和軸向剛度直接影響諧波傳動(dòng)的整體扭轉(zhuǎn)剛度和過(guò)載情況下柔輪是否發(fā)生畸變?，F(xiàn)有柔性軸承是滿足通用柔輪的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，難以適應(yīng)機(jī)器人關(guān)節(jié)和航天宇航伺服機(jī)構(gòu)等強(qiáng)載荷運(yùn)行工況。通過(guò)優(yōu)化柔性軸承滾珠排數(shù)、數(shù)量、直徑和布置及改變保持架的結(jié)構(gòu)等措施，可以提高波發(fā)生器的周向和齒向彎曲剛度，保證過(guò)載情況下輪齒的良好接觸，避免高過(guò)載情況下柔輪的畸變和卡齒，進(jìn)而提高諧波傳動(dòng)的剛度和承載能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種雙排滾珠薄壁柔性軸承及諧波齒輪減速器，克服了現(xiàn)有諧波傳動(dòng)柔性軸承存在的徑向和軸向彎曲剛度低、承載能力低、使用壽命短以及工作可靠性低的不足。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種雙排滾珠薄壁柔性軸承，包括外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架，其特征在于:外圈與內(nèi)圈同軸布置，內(nèi)圈設(shè)置在外圈內(nèi)，外圈寬度與內(nèi)圈寬度相等，外圈的內(nèi)壁沿圓周方向設(shè)有兩圈平行、對(duì)稱且等寬凹槽作為滾道，內(nèi)圈的外壁上具有與外圈的內(nèi)壁相對(duì)應(yīng)的滾道；外圈與內(nèi)圈之間設(shè)有保持架，保持架為環(huán)形保持架，沿其外圓周設(shè)有兩排半圓式開(kāi)口球窩孔，同一排的半圓式開(kāi)口球窩孔開(kāi)口方向相同且等間隔排列，不同排的半圓式開(kāi)口球窩孔的開(kāi)口方向相反，兩排半圓式開(kāi)口球窩孔交錯(cuò)排列；滾動(dòng)體設(shè)置在保持架的球窩孔內(nèi)，且位于外圈與內(nèi)圈的滾道上，滾動(dòng)體沿滾道滾動(dòng)。
[0007]上述保持架為環(huán)形整體式保持架；上述外圈和內(nèi)圈的滾道底面為圓弧形，便于滾動(dòng)體滾動(dòng)。
[0008]上述外圈外徑dw.j = dR,外圈壁厚Swj = (0.02?0.023) dR,滾動(dòng)體直徑dg =(0.07?0.08)dR，滾道圓弧半徑&大于滾動(dòng)體的半徑，即rj = 0.51dg，外圈寬度bj =0.75bR，外圈滾道深度hWj = (0.0045?0.005) dR，內(nèi)圈壁厚δ Nj = δ Wj，內(nèi)圈滾道深度hNj =hw.j，內(nèi)圈外徑 dNW = dw-2 ( δ w -hwj) -2dg+2hWj,內(nèi)圈內(nèi)徑 dNN = dNW_2 δ N.j,滾動(dòng)體的數(shù)目 Nq =40?52，其中dR為柔輪的內(nèi)徑，bR為柔輪的齒廓寬度；上述保持架寬度bb = (0.9?0.95)bj，半圓式開(kāi)口球窩孔的開(kāi)口槽寬匕=(1.06?1.08) dg，半圓式開(kāi)口球窩孔的半徑Rs =(0.53?0.54) dg,相鄰兩球窩孔底部中心方向距離Cs = (0.6?0.8)bj_bs。
[0009]一種采用雙排滾珠薄壁柔性軸承的諧波齒輪減速器，包括剛輪、柔輪和波發(fā)生器組件，波發(fā)生器組件與輸入軸連接，波發(fā)生器組件設(shè)置在柔輪杯口內(nèi)壁，波發(fā)生器組件的軸向?qū)挾葘?duì)稱線與柔輪的齒廓寬度對(duì)稱線重合；柔輪杯底與輸出軸連接，柔輪沿杯口的外壁設(shè)有齒廓，齒廓起始位置距離杯口邊緣距離為h ;剛輪內(nèi)壁設(shè)有與上述齒廓相配合的齒廓，剛輪套設(shè)在柔輪設(shè)有波發(fā)生器組件一端的外側(cè)，剛輪與柔輪通過(guò)齒廓嚙合連接，剛輪的齒廓寬度對(duì)稱線與柔輪的齒廓寬度對(duì)稱線重合；波發(fā)生器組件包括橢圓凸輪、內(nèi)六角圓柱頭螺釘、環(huán)形墊片、雙排滾珠薄壁柔性軸承和開(kāi)槽沉頭螺釘；雙排滾珠薄壁柔性軸承套設(shè)在橢圓凸輪的外壁，雙排滾珠薄壁柔性軸承夾在兩個(gè)環(huán)形墊片之間，環(huán)形墊片通過(guò)若干個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘和若干個(gè)開(kāi)槽沉頭螺釘與橢圓凸輪連接，雙排滾珠薄壁柔性軸承的外圈設(shè)置在柔輪杯口內(nèi)壁；雙排滾珠薄壁柔性軸承包括外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架，外圈與內(nèi)圈同軸布置，內(nèi)圈設(shè)置在外圈內(nèi)，外圈寬度與內(nèi)圈寬度相等，外圈的內(nèi)壁沿圓周方向設(shè)有兩圈平行、對(duì)稱且等寬凹槽作為滾道，內(nèi)圈的外壁上具有與外圈的內(nèi)壁相對(duì)應(yīng)的滾道；外圈與內(nèi)圈之間設(shè)有保持架，保持架為環(huán)形保持架，沿其外圓周設(shè)有兩排半圓式開(kāi)口球窩孔，同一排的半圓式開(kāi)口球窩孔開(kāi)口方向相同且等間隔排列，不同排的半圓式開(kāi)口球窩孔的開(kāi)口方向相反，兩排半圓式開(kāi)口球窩孔交錯(cuò)排列；滾動(dòng)體設(shè)置在保持架的球窩孔內(nèi)，且位于外圈與內(nèi)圈的滾道上，滾動(dòng)體沿滾道滾動(dòng)。
[0010]上述保持架為環(huán)形整體式保持架；上述外圈和內(nèi)圈的滾道底面為圓弧形，便于滾動(dòng)體滾動(dòng)。
[0011]上述外圈外徑dw.j = dR,外圈壁厚Swj= (0.02?0.023)dR,滾動(dòng)體直徑dg =(0.07?0.08)dR，滾道圓弧半徑&大于滾動(dòng)體的半徑，即rj = 0.51dg，外圈寬度bj =0.75bR，外圈滾道深度hWj = (0.0045?0.005) dR，內(nèi)圈壁厚δ Nj = δ Wj，內(nèi)圈滾道深度hNj =hw.j，內(nèi)圈外徑 dNW = dw-2 ( δ w -hwj) -2dg+2hWj,內(nèi)圈內(nèi)徑 dNN = dNW_2 δ N.j,滾動(dòng)體的數(shù)目 Nq =40?52，其中dR為柔輪的內(nèi)徑，bR為柔輪的齒廓寬度；上述保持架寬度bb = (0.9?0.95)bj，半圓式開(kāi)口球窩孔的開(kāi)口槽寬匕=(1.06?1.08) dg，半圓式開(kāi)口球窩孔的半徑Rs =(0.53?0.54) dg,相鄰兩球窩孔底部中心方向距離Cs = (0.6?0.8)bj_bs。
[0012]剛輪的齒廓寬度為Iv bG = bR+(2?3),單位為mm。
[0013]上述齒廓起始位置距離杯口邊緣距離為b1; Id1 = 0.2bR。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):柔性軸承內(nèi)圈變形后，兩排相間交錯(cuò)的滾動(dòng)體在波發(fā)生器長(zhǎng)軸處形成了三角支撐的方式，相對(duì)于普通柔性軸承的兩點(diǎn)支撐方式，波發(fā)生器軸向和周向剛度以及承載能力都得到很大程度的提高；同時(shí)，諧波齒輪減速器工作過(guò)程中剛、柔輪齒的接觸狀況得到改善，保證了高承載情況下輪齒的良好接觸，避免了高承載情況下柔輪的畸變和卡齒，進(jìn)而提高了諧波齒輪減速器的剛度和承載能力，延長(zhǎng)了諧波齒輪減速器的工作壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種雙排滾珠薄壁柔性軸承的三維分解圖。
[0016]圖2是本發(fā)明一種雙排滾珠薄壁柔性軸承的剖視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明保持架的平面展開(kāi)圖。
[0018]圖4是本發(fā)明裝有雙排滾珠薄壁柔性軸承的諧波齒輪減速器剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020]一種雙排滾珠薄壁柔性軸承，