一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计及加工工艺[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011226339.5

(22)申请日 2020.11.06

(71)申请人 北京工业大学

地址 100124 北京市朝阳区平乐园100号

(72)发明人 赵永胜　张凯程　张彩霞　刘志峰　

杨聪彬　

(74)专利代理机构 北京思海天达知识产权代理

有限公司 11203

代理人 沈波

(51)Int.Cl.

F16C 27/00(2006.01)

F16H 49/00(2006.01)

B24B 55/02(2006.01)

B24B 49/12(2006.01)

B24B 47/12(2006.01)

B24B 5/16(2006.01)

(54)发明名称一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计及加工工艺(57)摘要本发明公开了一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计及加工工艺，谐波减速器的波发生器外圈为鼓形。将波发生器柔性轴承外圈由柱体形状设计为与柔轮变形后贴合的具有圆滑边缘的鼓形柱体，与变形后的柔轮贴合度高，增大接触面积，减小接触应力，改善润滑环境，从而改善波发生器外圈与柔轮之间的磨损，本发明不改变原有谐波减速器波发生器与柔轮之间的传动特性。本发明设计的鼓形柱体形状的波发生器柔性轴承外圈表面与柔轮表面相切接触，接触面积大，单位接触压力小，摩擦环境改善，磨损小；同时由于波发生器外圈侧面边缘进行打磨，有更多的空间使磨粒排出，减少由磨粒带来的磨损，延长谐波减速器的使用寿命，具有推广应用的价

值。权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 112524153 A 2021.03.19

C N 112524153

A

1.一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈，其特征在于：谐波减速器的波发生器外圈为鼓形；将波发生器柔性轴承外圈由柱体形状设计为与柔轮变形后贴合的具有圆滑边缘的鼓形柱体，与变形后的柔轮贴合度高，增大接触面积，减小接触应力，改善润滑环境，从而改善波发生器外圈与柔轮之间的磨损，本发明不改变原有谐波减速器波发生器与柔轮之间的传动特性。

2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈，其特征在于：波发生器外圈与柔轮的接触形式与波发生器柔性轴承外圈与柔轮接触的方式相同：即发生相对滑动。

3.一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，

S1：谐波减速器柔性轴承外圈结构采用鼓形柱体的形状；

S2：通过形状拟合打磨加工工艺来将谐波减速器波发生器外圈由柱体形状加工为鼓形柱体：即将波发生器连同柔性轴承装配后安装入基于柔轮形状设计的形状拟合打磨模具中进行形状拟合打磨，直至波发生器柔性轴承外圈形状与变形后的柔轮贴合；

S3：形状拟合打磨模具是基于柔轮形状设计的，模具内腔与柔轮内壁形状相同，并且形状拟合打磨模具与柔轮具有相似的等效厚度和抗扭转刚度，保证模具能够模拟柔轮真实变形；

S4：形状拟合打磨工艺在形状拟合打磨工作台上进行；形状拟合打磨工作台由冷却液供应系统、形状拟合打磨模具、形状拟合打磨主电机和激光测距装置组成；每个组成部分都有固定支架进行支撑，固定支架安装在工作台特定位置可保证形状拟合打磨模具、波发生器、电机同轴布置。

S5：采用激光测距仪检测形状拟合打磨模具外表面某一特定位置的跳度，随着打磨工艺进行，波发生器外圈有效尺寸逐渐因磨损减小，当激光测距仪检测的跳度达到预设值，波发生器外圈有效尺寸到达预设值时结束形状拟合打磨；待清洗、测试后即可完成加工。

4.根据权利要求3所述的一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计方法，其特征在于：形状拟合打磨模具在与谐波减速器波发生器的外圈接触区域设计有可替换的摩擦环片，当此接触区域发生磨损、不满足精度要求时应取下并替换摩擦环片。

权　利　要　求　书1/1页CN 112524153 A

一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计及加工工艺

技术领域

[0001]本发明涉及谐波减速器领域，尤其涉及谐波减速器波发生器的结构设计及加工。

背景技术

[0002]谐波减速器较少出现零部件的力学破坏这种失效形式，其失效形式主要表现为接触区域润滑不良磨损而引起的传动性能退化。对试验后的谐波减速器进行拆解发现：柔性轴承运转良好，柔轮和刚轮齿面无明显磨损，柔性轴承外圈出现轻微磨损，柔轮内壁存在较明显的磨损。因此改善柔轮‑波发生器柔性轴承外圈之间的磨损可提升谐波减速器的使用寿命。

[0003]拆解运行一定时间后的减速器发现，谐波减速器没有出现应力破坏，柔轮和刚轮齿面无明显磨损，柔性轴承外圈出现轻微磨损，柔轮内壁存在较明显的磨损，产生了两条明显的环状磨损痕迹，并且柔性轴承外圈和柔轮内壁之间有大量磨屑存在。即柔性轴承外圈和柔轮内壁间的磨损是谐波减速器失效的主要原因。

[0004]柔轮在椭圆形波发生器的持续作用下发生规律性变形(如图1所示)。由于柔轮为长筒薄壁构件，当波发生器装入柔轮后，柔轮在长轴处的径向变形为向外扩张，且在轴向方向上，由根部至外沿变形量逐渐增大，因此波发生器只有靠近柔轮根部处的边角与柔轮发生接触(如图2所示)。同理，只要柔轮变形后向外扩张，柔轮变形后只与波发生器柔性轴承外圈靠近柔轮根部处的边角发生接触；若柔轮变形后向内收缩，柔轮变形后只与波发生器柔性轴承外圈靠近柔轮外沿处的边角发生线相切接触，产生较大的接触应力(如图2所示)。

发明内容

[0005]本发明的目的在于解决上述问题，将波发生器柔性轴承外圈由传统的柱体形状设计为与柔轮变形后较为贴合的具有圆滑边缘的鼓形柱体(如图3所示)，与变形后的柔轮贴合度较高(如图4所示)，增大其间的接触面积，减小接触应力，改善润滑环境，从而改善波发生器外圈与柔轮之间的磨损，本设计不改变原有谐波减速器波发生器与柔轮之间的传动特性。

[0006]本发明采用的技术方案为一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈，谐波减速器的波发生器外圈为鼓形。将波发生器柔性轴承外圈由柱体形状设计为与柔轮变形后贴合的具有圆滑边缘的鼓形柱体，与变形后的柔轮贴合度高，增大接触面积，减小接触应力，改善润滑环境，从而改善波发生器外圈与柔轮之间的磨损，本发明不改变原有谐波减速器波发生器与柔轮之间的传动特性。

[0007]波发生器外圈与柔轮的接触形式与波发生器柔性轴承外圈与柔轮接触的方式相同：即发生相对滑动。

[0008]一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计方法，具体而言，该方法包括如下步骤，

[0009]S1：谐波减速器柔性轴承外圈结构采用鼓形柱体的形状。