谐波减速机机器人减速机的柔性球轴承

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谐波减速机-机器人减速机的柔性轴承与普通轴承不同,其外圈很薄,容易径向变形。凸轮安装前,圆环是圆形的,凸轮安装后,圆环是椭圆形的。

随着高性能控制系统的发展,对机械传动的动态性能提出了越来越严格的要求。因此,对机械传动的动力学行为进行完整的分析和研究已经成为机械动力学领域的一个热门话题。谐波传动以其独特的传动机理和一系列优点,在高科技领域的应用中占据着特殊的地位。然而,由于谐波传动中柔性部件的存在给动力学研究带来了困难,国内外在这方面的研究很少,其中作为波发生器主要部件的柔性滚动轴承的动力学研究基本空白,严重影响了谐波传动动力学性能研究的进展。因此,对柔性滚动轴承进行全面的动力学分析,研究其对系统性能的影响,具有重要的理论意义和应用价值。

谐波传动由三个基本部件组成:波发生器、柔性轮、刚性轮和柔性轴承。柔性轴承是核心部件,变速器通过轴承的弹性变形达到高减速比的性能要求。

柔性轴承运转时,内圈装在椭圆凸轮上,外圈装在柔性轮上,随凸轮转动而弹性变形,既承受循环应力载荷,又承受交变应力载荷。

这些特点对轴承内圈、外圈和保持架的设计制造提出了极高的要求,国外只有日本、美国等少数国家能生产。河北精密柔性轴承有限公司谐波传动用柔性轴承的设计和制造水平达到国际先进水平。柔性轴承的设计已经形成了完整的理论体系,产品的制造技术也越来越完善和成熟,产品质量也越来越稳定。3E系列谐波传动减速器专用柔性轴承质量可靠,性能稳定,已成功应用于神舟及系列飞船的谐波传动装置,为我国载人航天事业做出了贡献。

因为柔性滚动轴承的内圈与波动发生器的刚性凸轮紧套在一起。因此,可以认为它是一个刚性椭圆环;滚动体(一般为滚珠)是通过弹簧与内外圈连接的具有集中质量的颗粒;外环为弹性薄壁环,其原始曲线为柔轮原始曲线的内等距曲线。

柔性轴承用于通过柔性元件的可控弹性变形来传递运动和动力。柔性轴承通常用于谐波减速器。谐波减速器包括三个基本部件:波发生器、刚性轮和柔性轮。波浪发生器由柔性轴承、凸轮等部件组成,其中柔性轴承是核心部件。减速器通过柔性轴承的弹性变形来达到高减速比的性能要求。目前谐波减速器的造波机是通过柔性轴承内圈与椭圆凸轮过盈配合,柔性轴承外圈压住柔轮内壁,迫使柔轮按照相应的变形方式实现运动传递。

但现有结构存在以下缺陷:由于谐波减速器实际使用过程中凸轮是轴向固定的,如图1所示,当其旋转时,实线部分表示凸轮长轴作用下柔轮1和柔性轴承2外圈的变形,虚线部分表示凸轮短轴作用下柔轮1和柔性轴承2外圈的变形。可以看出,在凸轮长轴的作用下,柔性轴承2外圈端面与柔轮1端面之间的轴向距离L小于凸轮的轴向距离。也就是说,当凸轮旋转时,柔性轴承2和柔轮1通过其长轴和短轴被迫变形,并且柔性轴承2的外环在柔轮1中的位置轴向移动。柔性轴承2的外圈与柔轮1之间的相对位移引起轴承外圈与柔轮之间的摩擦,会带来能量损失,降低整个谐波减速器的传动效率。




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