CN118462722A - 一种谐波减速机轴承保持架 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种谐波减速机轴承保持架，属于谐波传动柔性轴承领域，包括环形的保持架端环，沿保持架端环圆周等间隔排列多个窗梁，窗梁的一端连接保持架端环，相邻窗梁之间形成容纳滚动体的开口兜孔，所述窗梁朝向外圈面设有翘起的翅片，窗梁设置的翅片增强了窗梁的结构强度，当保持架受到外力作用而发生变形时，翅片能够通过自身的弹性变形来吸收部分变形能量。一旦外力消失，翅片的弹性恢复能力又能够促使保持架迅速恢复原始形状，减少了因连续变形而产生的累积应力和疲劳断裂的风险，使其能够在长期运行过程中有效抵抗因连续变形而产生的疲劳应力。有助于延长保持架的使用寿命，减少因疲劳断裂而导致的故障和维护成本。

Description

一种谐波减速机轴承保持架

技术领域

本申请属于谐波传动柔性轴承领域，尤其涉及一种谐波减速机轴承保持架。

背景技术

谐波减速机通过波发生器使柔轮产生可控的弹性变形，从而与刚轮啮合来传递动力和运动。这种传动方式使得谐波减速机具有高传动比、小体积、低重量、承载能力大、运动平稳、无冲击、噪声小等优点。谐波减速器的波发生器主要由柔性轴承与椭圆形凸轮组成。波发生器通常安装在减速器的输入端，柔性轴承的内圈固定在凸轮上，而外圈则通过滚珠实现弹性变形成椭圆形。当波发生器工作时，其椭圆形的凸轮在柔轮内转动，使柔轮与轴承产生可控的弹性变形。这种变形使得柔轮齿在变形的过程中进入啮合或啮离刚轮的齿间，实现动力和运动的传递。

柔性轴承在工作时，其内圈安装在椭圆形的刚轮上，外圈与柔轮通过滑动摩擦或滚动摩擦相互作用。为了实现动力的传递和运动的转换，轴承外圈和内圈都需要能够发生弹性变形。在这种结构下，内圈和外圈的保持架需要具备一定的变形能力，以适应柔性轴承在工作时的形变，由于谐波减速器的特殊工作原理，柔性轴承保持架在工作过程中会经历反复的变形和应力变化，这种反复变形不仅可能导致保持架材料的疲劳和断裂，还可能影响其与轴承滚珠的配合精度，在使用过程中常发现由于保持架变形能力不足导致柔性轴承的早期破坏从而影响整个减速器的性能和稳定性，为了确保谐波减速机的正常运行和延长柔性轴承保持架的使用寿命，需要对谐波减速机轴承保持架进行针对性的改进和优化。

发明内容

本发明提供了一种谐波减速机轴承保持架，以至少解决或缓解现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种谐波减速机轴承保持架，设于柔性轴承的外圈与内圈之间，包括环形的保持架端环，沿保持架端环圆周等间隔排列多个窗梁，窗梁的一端连接保持架端环，相邻窗梁之间形成容纳滚动体的第一兜孔，所述窗梁朝向外圈面设有翘起的翅片，设置在轴承内部以定位保持架防止其发生窜动，所述翅片具有弹性变形能力，能够在保持架变形时帮助保持架恢复原始形状，以减少保持架因连续变形而产生累积应力和疲劳断裂的风险。

本申请的谐波减速机轴承保持架，保持架中的窗梁一端与端环连接，另一端为自由端，使得窗梁在受到外力作用时具有一定的自由度，能够发生一定的弹性变形。这种变形能力有助于保持架在受到冲击或外力作用时，通过自身的弹性变形来吸收和分散冲击力，从而减少对整个保持架结构的损伤，窗梁设置的翅片不仅增强了窗梁的结构强度，翅片的翘起设计使得其与轴承外圈更加接近，能够更好地与轴承外圈相匹配，形成一个相对固定的支撑结构。这种支撑结构可以有效地限制保持架在轴承内部的移动范围，防止其发生窜动，而且其弹性变形能力在保持架变形时发挥了重要作用，当保持架受到外力作用而发生变形时，翅片能够通过自身的弹性变形来吸收部分变形能量。一旦外力消失，翅片的弹性恢复能力又能够促使保持架迅速恢复原始形状，减少了因连续变形而产生的累积应力和疲劳断裂的风险，使其能够在长期运行过程中有效抵抗因连续变形而产生的疲劳应力。有助于延长保持架的使用寿命，减少因疲劳断裂而导致的故障和维护成本。

在优选的实现方式中，所述翅片呈矩形，翅片的宽度与窗梁外壁面宽度相同，翅片的厚度占窗梁厚度的1/10-1/6。

矩形翅片的设计相对简单，易于制造和加工，以降低制造难度和成本，提高生产效，翅片与窗梁外壁面宽度相同的设计，确保了翅片与窗梁之间的紧密结合，增强了整个结构的稳定性和整体性。翅片的厚度占窗梁厚度的1/10-1/6，这样的比例设计既保证了翅片具有足够的弹性变形能力，又避免了材料的过度浪费。

在优选的实现方式中，所述翅片的自由端设有第二兜孔，第二兜孔安装滚珠，所述滚珠能够与外圈滚道接触，以降低翅片与外圈的接触摩擦。

通过在翅片的自由端设置可以滚动的滚珠，当翅片的自由端抵接到外圈内壁时，滚珠能够在翅片与外圈内壁之间形成滚动接触，因此能够显著降低因接触而产生的摩擦力。

在优选的实现方式中，所述窗梁的外壁面设有一对相对窗梁高度中心对称的翅片。

在优选的实现方式中，相邻所述窗梁的外壁面设有相对窗梁高度中心错位对称的翅片。

在优选的实现方式中，所述翅片与窗梁外壁面存在一夹角θ，满足0°＜θ≤15°。

当夹角θ位于0°＜θ≤15°的范围时，保证了翅片具有足够的弹性变形能力，且翅片在保持架内占用的空间更小，这有助于减少保持架的整体尺寸，实现减速机的紧凑化设计，当夹角θ大于15°时，可能会使得翅片与窗梁之间的连接处成为应力集中的区域，增加局部变形和破坏的风险，同时过大的夹角θ意味着翅片需要占据更多的空间，这可能导致保持架的整体尺寸增大，不利于减速机的紧凑化设计。

在优选的实现方式中，所述翅片的自由端延伸至保持架端环所在平面。

翅片的自由端延伸至保持架端环所在平面，不仅增强了结构的连续性，还优化了应力在保持架内的传递路径，在受到外力时，应力能够更顺畅地通过翅片传递至端环，再分散到整个保持架结构中，有助于减少应力集中现象，降低因局部高应力导致的变形和破坏风险。

在优选的实现方式中，所述翅片和所述窗梁外壁面之间形成留油间隙。

留油间隙的存在使得润滑油能够更好地分布在翅片和窗梁外壁面之间。留油间隙有助于改善保持架的散热性能，润滑油通过留油间隙能够更有效地带走热量，降低保持架的温度。

在优选的实现方式中，所述窗梁和所述翅片注塑一体成型。

在优选的实现方式中，所述窗梁和所述翅片可拆卸连接。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1绘示了本申请谐波减速机轴承保持架的一种示意性实施方式立体结构视图；

图2绘示了本申请翅片的一种示意性实施方式结构视图；

图3绘示了本申请谐波减速机轴承保持架的一种示意性实施方式正视结构视图；

标号说明：

1-保持架端环；2-窗梁；3-第一兜孔；4-翅片；40-第二兜孔；5-夹角；6-留油间隙；7-滚动体；8-滚珠。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合说明书附图，对本发明进行说明。

具体采取的方案是：

如图1-3所示，本发明提供了一种谐波减速机轴承保持架，设于柔性轴承的外圈与内圈之间，包括环形的保持架端环1，沿保持架端环1圆周等间隔排列多个窗梁2，窗梁2的一端连接保持架端环1，相邻窗梁2之间形成容纳滚动体7的第一兜孔3，窗梁2朝向外圈面设有翘起的翅片4，设置在轴承内部以定位保持架防止其发生窜动，翅片4具有弹性变形能力，能够在保持架变形时帮助保持架恢复原始形状，以减少保持架因连续变形而产生累积应力和疲劳断裂的风险。

本申请的谐波减速机轴承保持架，保持架中的窗梁2一端与端环连接，另一端为自由端，使得窗梁2在受到外力作用时具有一定的自由度，能够发生一定的弹性变形。这种变形能力有助于保持架在受到冲击或外力作用时，通过自身的弹性变形来吸收和分散冲击力，从而减少对整个保持架结构的损伤，窗梁2设置的翅片4不仅增强了窗梁2的结构强度，而且其弹性变形能力在保持架变形时发挥了重要作用，当保持架受到外力作用而发生变形时，翅片4能够通过自身的弹性变形来吸收部分变形能量。一旦外力消失，翅片4的弹性恢复能力又能够促使保持架迅速恢复原始形状，减少了因连续变形而产生的累积应力和疲劳断裂的风险，使其能够在长期运行过程中有效抵抗因连续变形而产生的疲劳应力。有助于延长保持架的使用寿命，减少因疲劳断裂而导致的故障和维护成本。

作为本申请的一个优选的实施方式，翅片4呈矩形，翅片4的宽度与窗梁2外壁面宽度相同，翅片4的厚度占窗梁2厚度的1/10-1/6。

矩形翅片4的设计相对简单，易于制造和加工，以降低制造难度和成本，提高生产效，翅片4与窗梁2外壁面宽度相同的设计，确保了翅片4与窗梁2之间的紧密结合，增强了整个结构的稳定性和整体性。翅片4的厚度占窗梁2厚度的1/10-1/6，这样的比例设计既保证了翅片4具有足够的弹性变形能力，又避免了材料的过度浪费。由于翅片4的厚度适中，它能够在受到外力作用时发生一定程度的弹性变形，吸收和分散冲击力。同时，翅片4在变形后也能够迅速恢复原始形状，这有助于减少保持架因连续变形而产生的累积应力和疲劳断裂的风险。

作为本申请的一个优选的实施方式，翅片4的自由端设有第二兜孔40，第二兜孔40安装滚珠8，滚珠8能够与外圈滚道接触，以降低翅片4与外圈的接触摩擦。

通过在翅片4的自由端设置可以滚动的滚珠8，当翅片4的自由端抵接到外圈内壁时，滚珠8能够在翅片4与外圈内壁之间形成滚动接触，因此能够显著降低因接触而产生的摩擦力。当保持架发生变形时，滚珠8的滚动特性能够缓解由此产生的接触压力，减少因变形导致的摩擦增大。这使得系统对保持架变形的容忍度更高，提高了整体的可靠性和稳定性。

此外，当滚珠8和窗梁2的滚动体7都接触外圈滚道并发生滑动时，相比于仅有滚珠8在外圈滚道滑动的情况，它们共同分担了施加在轴承上的载荷。这种载荷分布有助于减少单个接触点的压力，从而降低接触区域的磨损率，仅有滚珠8滑动时，滚珠8可能会承受更高的局部压力，加速磨损。当多个滚动体7(滚珠8和窗梁2滚动体7)同时参与滑动时，轴承受到的振动和冲击力会减少，从而减少了因动态应力导致的疲劳破坏，从而延长轴承的使用寿命。

翅片4在窗梁2的分布可以为以下实施例中的其中一个:

实施例1，窗梁2的外壁面设有一对相对窗梁2高度中心对称的翅片4。

当窗梁2的外壁面设有一对相对窗梁2高度中心对称的翅片4，有助于提高窗梁2的结构强度和稳定性，同时也能更好地分散外部负载，中心对称的翅片4设计使得窗梁2在受力时能够保持平衡，减少了因受力不均而产生的应力集中现象。这有助于增强窗梁2的承载能力，提高其抗疲劳性能。此外，当配合保持架窗梁2的滚动体7时，滚珠8和滚动体7共同工作，可以进一步降低摩擦和磨损，提高整个系统的运行效率。滚珠8对称的存在还能起到支撑和导向的作用，使得滚动体7在运动时能够保持稳定的轨迹，对称的翅片4结构和滚珠8的配合使用，使得窗梁2在受力时能够保持平衡和稳定，提高了整个保持架的可靠性和耐久性。

实施例2：相邻窗梁2的外壁面设有相对窗梁2高度中心错位对称的翅片4。

错位对称的翅片4设计可以使窗梁2在受到外力时更好地分散和平衡负载。这种设计有助于减少应力集中，提高窗梁2的承载能力，从而延长其使用寿命，翅片4自由端的滚珠8能够有效减少与外壁面之间的摩擦，使窗梁2在移动时更加顺畅。这种滚动摩擦不仅降低了能耗，还减少了磨损，提高了系统的效率。由于滚珠8和翅片4的共同作用，窗梁2在受到外力时能够保持更好的稳定性，减少晃动和振动，提高整体结构的稳定性，相比实施例1的方案，错位对称的翅片4设计可以在保证力学性能的前提下，减少不必要的材料使用。通过合理设计翅片4的形状和尺寸，可以在满足结构要求的同时，实现材料的最大化利用，减少加工成本。

作为本申请的一个优选的实施方式，翅片4与窗梁2外壁面存在一夹角5θ，满足0°＜θ≤15°。

夹角5的存在使得翅片4在保持架内占用的空间更小，这有助于减少保持架的整体尺寸，实现减速机的紧凑化设计。对于薄壁轴承来说，紧凑的保持架设计意味着更小的轴承间隙，有助于提高轴承的支撑性能和稳定性。夹角5过大可能导致保持架的结构稳定性下降。在受到外力作用时，过大的夹角5可能会使得翅片4与窗梁2之间的连接处成为应力集中的区域，增加局部变形和破坏的风险，同时过大的夹角5意味着翅片4需要占据更多的空间，这可能导致保持架的整体尺寸增大，不利于减速机的紧凑化设计。同时，较大的夹角5也可能导致材料利用率的下降，增加了制造成本。

作为本申请的一个优选的实施方式，翅片4的自由端延伸至保持架端环1所在平面。

翅片4的自由端延伸至保持架端环1所在平面，实际上将窗梁2与保持架端环1更加紧密地连接在一起，不仅增强了结构的连续性，还优化了应力在保持架内的传递路径，在受到外力时，应力能够更顺畅地通过翅片4传递至端环，再分散到整个保持架结构中，有助于减少应力集中现象，降低因局部高应力导致的变形和破坏风险。

作为本申请的一个优选的实施方式，翅片4和窗梁2外壁面之间形成留油间隙6。

留油间隙6的存在使得润滑油能够更好地分布在翅片4和窗梁2外壁面之间。留油间隙6有助于改善保持架的散热性能，润滑油通过留油间隙6能够更有效地带走热量，降低保持架的温度，防止因过热而导致的性能下降或损坏。润滑油的润滑作用使得翅片4和窗梁2外壁面之间的接触更加平滑，减少了因摩擦而产生的振动。同时，润滑油的流动也能吸收部分噪音，使得减速机的运行更加平稳和安静。

作为本申请的一个优选的实施方式，窗梁2和翅片4注塑一体成型。

通过注塑一体成型，窗梁2和翅片4之间形成一体连接，确保了保持架的整体结构强度和稳定性，使其在受到外力作用时能够更好地抵抗变形，同时注塑一体生产也能够提高生产效率，并降低生产成本。

作为本申请的一个优选的实施方式，窗梁2和翅片4可拆卸连接。

由于窗梁2和翅片4是可拆卸的，，如螺栓、卡扣等，当翅片4或窗梁2出现磨损、损坏或需要升级时，可以单独更换部件，而无需更换整个窗梁2或系统。这大大简化了维护过程，降低了维护成本，并提高了系统的可维护性，当翅片4或窗梁2因磨损或损坏需要更换时，可拆卸的设计允许只更换受损部件，从而减少了新材料的消耗，符合环保和可持续发展的理念。

本发明中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种谐波减速机轴承保持架，设于柔性轴承的外圈与内圈之间，其特征在于，包括环形的保持架端环，沿保持架端环圆周等间隔排列多个窗梁，窗梁的一端连接保持架端环，相邻窗梁之间形成容纳滚动体的第一兜孔，所述窗梁朝向外圈面设有翘起的翅片，设置在轴承内部以定位保持架防止其发生窜动，所述翅片具有弹性变形能力，能够在保持架变形时帮助保持架恢复原始形状，以减少保持架因连续变形而产生累积应力和疲劳断裂的风险。

2.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述翅片呈矩形，翅片的宽度与窗梁外壁面宽度相同，翅片的厚度占窗梁厚度的1/10-1/6。

3.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述翅片的自由端设有第二兜孔，第二兜孔安装滚珠，所述滚珠能够与外圈滚道接触，以降低翅片与外圈的接触摩擦。

4.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述窗梁的外壁面设有一对相对窗梁高度中心对称的翅片。

5.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，相邻所述窗梁的外壁面设有相对窗梁高度中心错位对称的翅片。

6.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述翅片与窗梁外壁面存在一夹角θ，满足0°＜θ≤15°。

7.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述翅片的自由端延伸至保持架端环所在平面。

8.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述翅片和所述窗梁外壁面之间形成留油间隙。

9.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述窗梁和所述翅片注塑一体成型。

10.根据权利要求1所述的谐波减速机轴承保持架，其特征在于，所述窗梁和所述翅片可拆卸连接。