CN106194999A - 一种谐波减速器用多点接触柔性轴承 - Google Patents

Abstract

一种谐波减速器用多点接触柔性轴承，包括三点接触柔性球轴承、四点接触柔性球轴承、线接触柔性滚子轴承，单个滚动体同外圈滚道之间即同外圈‑柔轮过盈配合件之间具有两个或两个以上的接触点，同现有技术仅有一个接触点相比，具有提高外圈‑柔轮过盈配合件的既定变形精度、柔轮轮齿同刚轮轮齿的啮合精度、降低乃至避免不必要的附加变形、降低滚动体与滚道的接触应力、控制滚动体滑动、改善轴承装配条件和运转时的润滑条件等质量和技术优势，并最终提高柔性轴承、柔轮乃至整个谐波减速器的运行精度和服役寿命，具有非常重要的工程实际意义。

Description

一种谐波减速器用多点接触柔性轴承

技术领域

本发明涉及特种滚动轴承技术领域，特别涉及一种谐波减速器用多点接触柔性轴承和采用该轴承的柔轮轮齿低附加变形波发生器-柔轮组件。

背景技术

谐波齿轮减速器(下简称谐波减速器)是一种先进、精密的减速器，因体积小、质量轻、回差小、定位精度和传动效率高、易于实现精确的位置控制等突出优势而在工业机器人、高档轿车、航空航天、光学仪器、高档印刷机等精密机械领域获得广泛应用。随着以工业机器人等为核心的智能制造的兴起，谐波减速器同RV减速器一起，因其固有的先进性而受到世界各国的广泛重视。

波发生器-柔轮组件是谐波减速器中的核心功能组件，如图7所示，包括波发生器和柔轮，波发生器包括凸轮式、滚轮式和偏心盘式，其中凸轮式波发生器最为常用，它包括凸轮和柔性轴承(或称谐波轴承)，凸轮按照传动的要求其横截面设计为椭圆形(对应双波传动)、三棱形(对应三波传动)，凸轮与柔性轴承的内圈过盈配合，柔轮与柔性轴承的外圈过盈配合。波发生器-柔轮组件上的柔轮轮齿与刚轮轮齿相啮合，实现减速或增速传动。

谐波减速器用柔性轴承，其套圈壁厚仅为轴承外径的0.01-0.025 倍，以凸轮形波发生器为例，安装时，柔性轴承的内圈内圆面与凸轮型波发生器的凸轮廓线面过盈配合，柔性轴承的外圈外圆面与柔轮轮齿部分对应的内孔过盈配合，安装后，轴承内圈被强制变形为凸轮廓线的形状，比如双波传动的椭圆状，并由此使滚动体呈椭圆状分布，使外圈连同柔轮变为椭圆状。谐波减速器工作时，内圈-凸轮过盈配合件旋转，带动外圈-柔轮过盈配合件旋转而且椭圆长轴和短轴的位置发生周期性的变化，处于椭圆长轴端部附近的那些柔轮轮齿才有机会和刚轮轮齿相啮合，从而实现动力输出。可以看出，柔性轴承是非常特殊的滚动轴承，突出表现在壁厚很薄，轴承很窄，工作原理非常特殊；波发生器-柔轮是非常特殊的组件，两者过盈装配，柔轮轮齿的宏观形变受波发生器类型和作用于外圈-柔轮过盈配合件上的滚动体接触力的性质共同决定。

国内外长期的应用实践均表明，柔性轴承和柔轮是谐波减速器中的关键件和易损件，常常先于其它部件发生精度失效和疲劳失效。现行柔性轴承为单列浅沟向心球轴承，滚珠与外圈沟型滚道(下将沟型滚道简称为沟道)和内圈沟道各只有一个接触点，从而存在如下问题：(1)迫使外圈-柔轮过盈配合件发生周期性弯曲变形的外部力是滚珠同外圈沟道的接触力，这些力处在沿轴承外圈宽度方向或柔轮轮齿宽度方向无穷多个横截面的其中一个横截面上，这样就存在两个问题，一是发生既定变形时所需的接触力过大，二是轴承外圈和柔轮不可避免地发生沿轴承外圈或柔轮轮齿宽度方向的翘曲变形和沿圆周方向的扭曲变形，从而影响柔轮与刚轮的啮合精度和传动效率；(2)轴承沿轴向和角向的刚度很低，一旦外载存在轴向和角向分量，轴承套圈和滚珠就会发生沿这两个方向的非柔性轴承功能所需的变形和位移，降低了谐波减速器的传动效率和传动精度；(3)沟道对滚珠的约束不够，滚珠运动中会产生大量的滑动分量，由此引起轴承工作面的擦伤和轴承精度的劣化。因此，迫切需要研发滚动体和外圈滚道非单个接触点的新型结构的柔性轴承，以克服现行柔性轴承和波发生器-柔轮过盈配合组件所存在的上述原理性技术和质量局限，从而提高柔性轴承乃至整个谐波减速器的传动精度、精度寿命和疲劳寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多点接触柔性轴承，以克服现行技术单列浅沟向心球柔性轴承所存在的一些原理性技术和质量局限，比如，滚珠同套圈沟道接触应力较高、轴承的轴向和角向刚度过低、迫使轴承外圈和柔轮过盈配合件产生所必须的既定变形所需的滚珠同外圈沟道的接触力全部处在沿轴承或柔轮轮齿宽度的其中一个横截面上，从而引发附加变形，影响谐波减速器的传动精度、精度寿命和疲劳寿命等。本发明的另一目的就是提供采用多点接触柔性轴承的波发生器-柔轮组件，从而避免现行技术柔轮轮齿在发生既定径向变形时所产生的沿齿宽方向的翘曲变形和沿圆周方向的扭曲变形，以提高谐波减速器的传动精度和运行可靠度。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种谐波减速器用多点接触柔性轴承，包括薄壁外圈、薄壁内圈、嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚动体和将各滚动体沿圆周方向均匀隔开的保持器，其特征是，单个滚动体同外圈滚道两点接触或线接触，以降低薄壁外圈在滚动体接触力的作用下发生既定径向变形时沿外圈宽度方向的翘曲变形和/或沿外圈圆周方向的扭曲变形。

所述的柔性轴承，其特征是，外圈的滚道为桃形或椭圆弧沟型滚道，内圈的滚道为单一圆弧沟型滚道，滚动体为滚珠，单个滚珠同外圈沟型滚道有两个接触点，同内圈沟型滚道有一个接触点，柔性轴承为三点接触柔性球轴承。

所述的柔性轴承，其特征是，外圈的滚道和内圈的滚道均为桃形或椭圆弧沟型滚道，滚动体为滚珠，单个滚珠同外圈沟型滚道和内圈沟型滚道均有两个接触点，柔性轴承为四点接触柔性球轴承。

所述的柔性轴承，其特征是，两个套圈的滚道全部为直线或带微量凸起的曲线线型滚道，滚动体为滚子，单个滚子同内圈线型滚道和外圈线型滚道之间为线接触，柔性轴承为线接触柔性滚子轴承。

所述的三点接触和四点接触柔性球轴承，其特征是，滚珠材料为轴承钢或工程陶瓷。

所述的三点接触和四点接触柔性球轴承，其特征是，滚珠同沟型滚道之间的接触角为5度至40度。

所述的线接触柔性滚子轴承，其特征是，包括如下结构：内圈无挡边型，外圈无挡边型，内圈和外圈均带单挡边且两个挡边不在轴承的同一侧。

所述的线接触柔性滚子轴承，其特征是，滚子材料为轴承钢或工程陶瓷，保持器材料为工程塑料、薄钢板或钢带。

所述的线接触柔性滚子轴承，其特征是，带微量凸起的曲线，凸型为对数曲线，凸量不超过300微米。

一种谐波减速器用柔轮轮齿低附加变形波发生器-柔轮组件，包括波发生器和柔轮，当为凸轮式波发生器(包括凸轮和柔性轴承)时，凸轮与轴承内圈的内圆面过盈配合，柔轮与轴承外圈的外圆面过盈配合，其特征是，柔性轴承为所述的三点接触柔性球轴承或所述的四点接触柔性球轴承或所述的线接触柔性滚子轴承，柔性轴承中的单个滚动体同柔性轴承外圈和柔轮过盈配合件形成两点接触或线接触，以降低柔轮轮齿发生既定径向变形时沿齿宽方向的翘曲变形和/或沿柔轮圆周方向的扭曲变形。

为改变现有技术向心球柔性轴承滚动体同单一套圈的接触点个数只有一个的不利情况，首先从球轴承即轴承所用滚动体为滚珠的范围内进行考虑，为此，将现有技术柔性轴承的沟道截面形状从单一圆弧形沟道改变为双圆弧对接而成的桃形沟道和变曲率沟道，变曲率沟道优选椭圆弧沟道，滚珠同桃形沟道和椭圆弧沟道都有两个接触点。当一个套圈(如外圈)的沟道形状为桃形或椭圆弧形，另一个套圈(内圈)的沟道仍然为圆弧形时，一个滚珠同两个套圈共有三个接触点，此时的柔性轴承为三点接触柔性轴承；当两个套圈的沟道形状全部为桃形或椭圆弧形时，此时的柔性轴承为四点接触柔性轴承。由于滚珠与桃形沟道和椭圆弧沟道有两个接触点，因此，在同样的外部载荷下，降低了接触应力；由于滚珠同桃形沟道和椭圆弧沟道存在一个不为零的接触角，因此，轴承在具有径向刚度的同时，具有轴向刚度，接触角越大，轴向刚度也越大；当外圈滚道为桃形沟道和椭圆弧沟道时，单一滚珠与外圈-柔轮过盈配合件上的接触力，沿套圈宽度方向有两个作用点，两个力的径向分量相同，轴向分量大小相等方向相反，有利于阻止外圈-柔轮过盈配合件在完成既定变形功能时所发生的附加变形和翘曲，从而提高了减速器的传动精度和使用寿命。

为改变现有技术向心球柔性轴承滚动体同单一套圈的接触点个数只有一个的不利情况，跳出球轴承的范围来考虑，为此，将现有技术柔性轴承的沟型滚道截面形状设计为直线型滚道，滚动体从滚珠设计为滚柱即滚子，这时，现有技术向心球柔性轴承就变为滚子柔性轴承，滚子轴承的滚子同滚道为线接触，即沿接触线方向有无穷个接触点。滚子轴承优选圆柱滚子轴承，为避免滚子与滚道接触端部的应力集中现象，提高圆柱滚子轴承的运转性能，将套圈滚道设计为带凸度的滚道或/和采用带凸度的滚子。线接触柔性轴承单个接触副的接触应力大幅度降低，具有极高的径向刚度和角向刚度，单个滚子与外圈-柔轮过盈配合件上的接触力，沿套圈宽度方向有无穷个作用点，为宽度等于滚子长度的均布力，非常有利于实现外圈-柔轮过盈配合件的既定变形，并有效阻止所不希望的附加变形、翘曲和扭曲的发生，从而大幅度提高外圈-柔轮过盈配合件的形变精度，进而显著提高减速器的传动精度和使用寿命。

附图说明

图1为现行技术柔性轴承剖面图；

图2外圈-柔轮过盈配合件单点受力示意图；

图3外圈-柔轮过盈配合件两点受力示意图；

图4外圈-柔轮过盈配合件无穷点受力示意图；

图5A滚珠同沟型滚道三点接触(内沟1点外沟2点)柔性球轴承示意图；

图5B滚珠同沟型滚道四点接触(内沟2点外沟2点)柔性球轴承示意图；

图6A滚子同线型滚道无穷点接触内圈无挡边柔性滚子轴承示意图；

图6B滚子同线型滚道无穷点接触外圈无挡边柔性滚子轴承示意图；

图6C滚子同线型滚道无穷点接触内圈和外圈异侧单挡边柔性滚子轴承示意图；

图7谐波减速器中波发生器、柔轮、刚轮相对位置示意图；

图8柔轮轮齿低附加变形波发生器-柔轮组件图。

具体实施方式

图中代号进行说明。

图1为现行技术柔性轴承剖面图，为向心球轴承结构，11为外圈、12为内圈、13为滚珠、14为保持器，外圈11和内圈12均为单一圆弧沟型滚道，一个滚珠和它们各只有一个接触点(图中所示的黑色圆点)，和两个套圈共有2个接触点。

图2为外圈-柔轮过盈配合件单点受力示意图，21为现行技术柔性轴承单一圆弧沟型滚道外圈，滚动体为滚珠22，，23为柔轮，外圈21和柔轮23过盈配合，一个滚珠和外圈沟道只有一个接触点(图中所示的黑色圆点)，所以，一个滚珠施加给外圈-柔轮过盈配合件的力为集中力Q，作用点在沟底。

图3为外圈-柔轮过盈配合件两点受力示意图，31为本发明柔性轴承外圈，为桃形或椭圆弧沟型滚道，滚动体为滚珠32，，33为柔轮，外圈31和柔轮33过盈配合，一个滚珠和外圈沟道有两个接触点(图中所示的黑色圆点)，两个接触点对称分布在沟底的两侧，两个接触点的接触角相等，所以，一个滚珠施加给外圈-柔轮过盈配合件的力为Q₁和Q₂两个力，两个力的作用点沿过盈配合件的轴向相距L₂，L₂与接触角的大小成正比。

图4为外圈-柔轮过盈配合件无穷点受力示意图，41为本发明柔性轴承外圈，为直线或带微量凸起的曲线线型滚道，滚动体为滚柱(滚子)42，43为柔轮，外圈41和柔轮43过盈配合，一个滚子和外圈滚道有无穷个接触点，所以，一个滚子施加给外圈-柔轮过盈配合件的力为分布力，分别为Q₁，Q₂，…，Q_N-1，Q_N(其中N为无穷大)，分布力沿过盈配合件的轴向作用距离是L_N，L_N＞L₂。

图5A为滚珠同沟型滚道三点接触(内沟1点外沟2点)柔性球轴承示意图，51A为本发明柔性轴承外圈，52A为内圈，53A为滚珠，54A为保持器。外圈为由两个半圆弧组成的桃形沟道，两个半圆弧的中心分别为O_e1、O_e2，滚珠的中心为O，滚珠同外圈沟道有两个接触点(图中所示的黑色圆点)，接触点不在沟道底部，形成接触角α；内圈为单一圆弧沟道，中心为O_i，滚珠同内圈沟道有单个接触点，接触点在沟道底部，接触角为0，滚珠同两个套圈沟道共有三个接触点。

图5B为滚珠同沟型滚道四点接触(内沟2点外沟2点)柔性球轴承示意图，51B为本发明柔性轴承外圈，52B为内圈，53B为滚珠，54B为保持器。外圈为椭圆弧沟道，椭圆弧所在的椭圆圆心为O_e，沟道上各点的曲率随位置发生变化，滚珠的中心为O，同外圈沟道有两个接触点(图中所示的黑色圆点)，接触点不在沟道底部，形成接触角α_e；内圈也为椭圆弧沟道，椭圆弧所在的椭圆圆心为O_i，沟道上各点的曲率随位置发生变化，滚珠同内圈沟道有两个接触点，接触点不在沟道底部，形成接触角α_i，滚珠同两个套圈沟道共有四个接触点。

在图5A和图5B中，为了显示各接触表面的曲率中心位置，只画出了轴承单侧实体截面的形状，而没有画到轴承的中心线位置。

在图5A和图5B中，滚动体同外圈滚道的接触力如图3所示。

图6A为滚子同线型滚道无穷点接触内圈无挡边柔性滚子轴承示意图，61A为本发明柔性轴承外圈，62A为内圈，63A为滚子，64A为保持器。外圈为不带凸度或带凸度的直线型滚道，带双挡边，滚子同外圈滚道在滚子全长上形成接触，有无穷个接触点；内圈为不带凸度或带凸度的直线型滚道，不带挡边，滚子同内圈滚道在滚子全长上形成接触，有无穷个接触点。整套轴承中，由于内圈不带挡边，因此内圈可以分离。

图6B至图6C，图中的代号意义与图6A对应一致。当其中一个套圈带单档边或不带挡边时，这个套圈就是可分离套圈，对轴承的拆卸、安装十分方便，对该套圈的轴向限位由谐波减速器波发生器或柔轮上的台肩、卡圈等实现。

从图6A至图6C，这些柔性滚子轴承的共性就是，滚动体同外圈滚道的接触力分布如图4所示。

图7谐波减速器中波发生器、柔轮、刚轮相对位置示意图，图中示意的是凸轮式波发生器，它包括凸轮和柔性轴承。带一定几何轮廓线(比如椭圆)的凸轮外圆面同柔性轴承内圈的内圆面过盈配合，波发生器的外圆面即柔性轴承外圈的外圆面与柔轮轮齿部分对应的内孔过盈配合，波发生器和柔轮过盈配合而成的组件称为波发生器-柔轮组件，柔轮上面的外齿同刚轮上面的内齿相啮合，实现动力传递和变速。波发生器、柔轮、刚轮三者共中心轴线。

图8柔轮轮齿低附加变形波发生器-柔轮组件，图中示意的是双波传动凸轮式波发生器，81为具有椭圆外廓线的凸轮，82为柔性轴承、83为柔轮。其中811为凸轮的安装内孔表面，812为凸轮的椭圆外廓线，831为柔轮的轮齿。

以下结合附图，详细说明本发明。

实施例1、如图5A所示三点接触柔性球轴承

图5A中，51A为轴承外圈，52A为内圈，53A为滚珠，54A为保持器，53A滚珠嵌入51A所示外圈和52A所示内圈的滚道当中并被54A所示的保持器将之沿圆周方向隔开。外圈51A为由两个半圆弧组成的桃形沟道，两个半圆弧的中心分别为O_e1、O_e2，滚珠53A的中心为O，滚珠53A同外圈51A沟道有两个接触点，接触点不在沟道底部，形成接触角α；内圈52A为单一圆弧沟道，中心为O_i，滚珠53A同内圈52A沟道有单个接触点，接触点在沟道底部，接触角为0，滚珠53A同两个套圈沟道共有三个接触点。

外圈51A和内圈52A材料采用轴承钢，滚珠53A材料采用轴承钢或氮化硅陶瓷，保持器54A材料采用工程塑料。接触角α的取值范围为5到40度，可以看出，滚珠53A同外圈51A的沟道底部(即桃形沟道的桃尖)并不接触，而是有一段距离，接触角越大，这个距离也越大，意味着外圈沟道到外圈外圆面之间的壁厚就越薄。因此，柔性轴承外圈51A的壁厚越薄，设计接触角α就应选得越小，两个接触点之间的距离也就越小，相当于对套圈的施力范围越窄。

该三点接触柔性球轴承，滚动体对外圈-柔轮过盈配合件的作用力如附图3所示。

实施例2、如图5B所示四点接触柔性球轴承

图5B中，51B为轴承外圈，52B为内圈，53B为滚珠，54B为保持器，53B滚珠嵌入51B所示外圈和52B所示内圈的滚道当中并被54B所示的保持器将之沿圆周方向隔开。外圈51B为椭圆弧沟道，该椭圆弧所在的椭圆中心为O_e，沟道上各点的曲率随位置发生变化，滚珠53B的中心为O，同外圈51B沟道有两个接触点，接触点不在沟道底部，形成接触角α_e；内圈52B也为椭圆弧沟道，该椭圆弧所在的椭圆中心为O_i，沟道上各点的曲率随位置发生变化，滚珠53B同内圈52B沟道有两个接触点，接触点不在沟道底部，形成接触角α_i，滚珠53B同两个套圈沟道共有四个接触点。

外圈51B和内圈52B材料采用轴承钢，滚珠53B材料采用轴承钢或氮化硅陶瓷，保持器54B材料采用工程塑料。接触角α的取值范围为5到40度，可以看出，滚珠53B同外圈51B和内圈52B的沟道底部并不接触，而是有一段距离，接触角越大，这个距离也越大，意味着外圈沟道到外圈外圆面之间、内圈沟道到内圈内圆面之间的壁厚就越薄。因此，柔性轴承套圈的壁厚越薄，设计的滚珠同这个套圈沟道的接触角就应选得越小。

椭圆弧沟道即沟道为某一个椭圆的其中一小部分，外圈椭圆弧沟道的长轴位于滚珠圆心同外圈沟道底部的连线上，内圈椭圆弧沟道的长轴位于滚珠圆心同内圈沟道底部的连线上。图5B中，O_e为外圈沟道椭圆弧所在的椭圆中心，O_i为内圈沟道椭圆弧所在的椭圆中心。

该四点接触柔性球轴承，滚动体对外圈-柔轮过盈配合件的作用力如附图3所示。

实施例3、如图6A所示滚子同线型滚道无穷点接触内圈无挡边柔性滚子轴承

图6A中，61A为外圈，62A为内圈，63A为嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚子，64A为将各滚珠63A沿轴承圆周方向隔开的保持器。外圈61A带双挡边，内圈62A不带挡边，外圈61A滚道、内圈62A滚道和滚子63A的母线均为直线，滚子63A同外圈61A滚道和内圈62A滚道在滚子63A全长上形成接触，有无穷个接触点，该柔性轴承，由于内圈62A不带挡边，因此内圈62A为可分离型内圈。

该柔性滚子轴承的外圈61A和内圈62A材料采用轴承钢，滚子63A材料采用轴承钢或工程陶瓷，保持器64A采用塑料或金属冲压保持器。

轴承安装后，由外圈的两个挡边限定滚子和保持器的轴向位移或窜动。

该线接触柔性滚子轴承，滚动体对外圈-柔轮过盈配合件的作用力如附图4所示。

实施例4、如图6C所示滚子同线型滚道无穷点接触内圈和外圈异侧单挡边柔性滚子轴承

图6C中，61C为外圈，62C为内圈，63C为嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚子，64C为将各滚子63C沿轴承圆周方向隔开的保持器。外圈61C和内圈62C均带单挡边但两个套圈的挡边不在轴承的同一侧，外圈61C滚道、内圈62C滚道和滚子63C的母线均为对数曲线，滚子63C同外圈61C滚道和内圈62C滚道在滚子63C全长上形成线接触，有无穷个接触点，该柔性轴承，由于外圈61C和内圈62C均带单挡边，因此，两个套圈均可分离。

该柔性滚子轴承的外圈61C和内圈62C材料采用轴承钢，滚子63C材料采用轴承钢或工程陶瓷，保持器64C采用塑料或金属冲压保持器。

轴承安装后，由不在轴承同一侧的两个套圈的单挡边限定滚子和保持器的轴向位移或窜动。

该线接触柔性滚子轴承，滚动体对外圈-柔轮过盈配合件的作用力如附图4所示。

实施例5、如图8所示柔轮轮齿低附加变形波发生器-柔轮组件

图中示意的波发生器是双波传动凸轮式波发生器，81为具有椭圆外廓线的凸轮，82为柔性轴承、83为柔轮。其中811为凸轮的安装内孔表面，812为凸轮的椭圆外廓线，831为柔轮的轮齿。81与82的过盈配合件称为波发生器，波发生器与柔轮83过盈配合后的组件称为波发生器-柔轮组件。

不同于采用单列浅沟向心球柔性轴承的现有技术波发生器-柔轮组件，本实施例波发生器-柔轮组件采用实施例1至实施例4所述的滚动体同外圈滚道多点接触柔性轴承82，凸轮81的外椭圆面同柔性轴承82内圈的内圆面过盈配合，柔性轴承82横截面形状由装配之前的圆形被强制变为椭圆形，柔轮83的内圆面同柔性轴承82外圈的外椭圆面过盈配合，柔轮83横截面形状由装配之前的圆形也被强制变为椭圆形。

本实施例波发生器-柔轮组件由于采用了多点接触柔性轴承，单个滚动体同柔轮-外圈过盈配合件之间有两个(三点接触柔性球轴承、四点接触柔性球轴承)或无穷个(线接触柔性滚子轴承)接触点，因此，谐波减速器工作时，柔轮83的轮齿831除发生在图示平面内的既定径向形变外，其沿柔轮轮齿宽度方向的附加翘曲变形或沿柔轮轮齿圆周方向的附加扭曲变形得以控制，相比现行技术产品很小乃至根本不会发生，由此极大地提高了谐波减速器的传动精度、传动效率和服役可靠度。

上述谐波减速器用多点接触柔性轴承，包括三点接触柔性球轴承、四点接触柔性球轴承、线接触柔性滚子轴承，单个滚动体同外圈滚道之间即同外圈-柔轮过盈配合件之间具有两个或无穷个接触点，同现有技术仅有一个接触点相比，具有诸多原理性的技术和质量优势，为直观起见，将本发明技术和现有技术对比情况列入下表。

采用本发明多点接触柔性轴承的波发生器-柔轮组件具有附加变形小、传动精度高等一系列技术质量优势。

以凸轮型波发生器为例，假设凸轮外表面的横截面形状为椭圆，当柔性轴承通过其内圆表面与凸轮的过盈配合、其外圆表面与柔轮的过盈配合与凸轮和柔轮安装为一体后，轴承内圈横截面、各滚动体中心在横截面内的分布形状、轴承外圈横截面、柔轮横截面随之被强迫变为椭圆形状，为提高柔轮轮齿同刚轮轮齿的啮合精度，进而提高谐波减速器的传动精度，我们希望，在柔轮轮齿(与刚轮轮齿)有效啮合长度范围内，各个横截面的形状最好完全一致，为同一个椭圆，即沿轴承外圈-柔轮过盈配合件的宽度方向没有附加的翘曲变形，沿轴承外圈-柔轮过盈配合件的圆周方向没有扭转变形，但是，现有技术柔性轴承为普通向心球结构，单个滚动体对外圈-柔轮过盈配合件施加的是作用于一点(外圈沟底)的集中力，上述附加翘曲变形和扭转变形在所难免，给谐波减速器的传动精度和服役寿命带来不可避免的负面影响。本发明三点接触柔性球轴承和四点接触柔性球轴承，单个滚动体同外圈滚道具有两个接触点，两个集中力，此两个接触点沿轴承外圈-柔轮过盈配合件的轴向有一跨距，因此，能有效减少上述翘曲变形和扭曲变形；本发明线接触柔性滚子轴承，单个滚动体同外圈滚道具有无穷个接触点，接触力为沿滚子全长的分布力，因此，能显著减少乃至完全避免上述翘曲变形和扭曲变形。

本发明三点接触柔性球轴承和四点接触柔性球轴承同现有技术三点接触球轴承和四点接触球轴承存在诸多不同，比如，现有技术采用三点接触球轴承和四点接触球轴承主要是考虑它们在轴承的径向和轴向同时具有好的刚度(一般的向心球轴承的轴向刚度很低)，但本发明采用三点接触球轴承和四点接触球轴承则是为了增加滚珠同沟道在轴承轴向的接触点数和力的作用跨距，从而提高外圈-柔轮过盈配合件的既定变形精度，又比如，柔性轴承的套圈壁厚很薄，沟道很浅而且沟底到外圆面的壁厚也很薄，因此，轴承的接触角有时要取较小的值，比如20度，而现有技术三点接触和四点接触球轴承，接触角一般都在35度以上。

本发明线接触柔性滚子轴承同现有技术滚子轴承也存在诸多不同，比如，现有技术采用滚子轴承一般都是为了提高轴承的径向承载能力和径向刚度，但本发明却不是，本发明采用滚子轴承主要考虑滚子同外圈-柔轮过盈配合件沿轴向有无穷多个接触点，是沿滚子全长的分布力，因此，能显著提高外圈-柔轮过盈配合件的既定变形精度，又比如，柔性轴承不仅壁薄，而且很窄，当一个套圈带双挡边时，挡边的强度可能是一个比较大的问题，因此，本发明外圈和内圈各带单挡边但分布于轴承异侧的结构(附图6C所示)就非常具有实际意义，再比如，同样因为柔性轴承不仅壁薄，而且很窄，有些产品不得不选用长径比(滚子长度/滚子直径)小于1的圆柱滚子，这在现有技术中是不存在的，现有技术圆柱滚子轴承的最小长度就是与其直径相等。

当然，本发明三点接触柔性球轴承、四点接触柔性球轴承、线接触柔性滚子轴承除能更好地履行柔性轴承在谐波减速器中的功能外，还具有三点接触球轴承、四点接触球轴承、滚子轴承的其它优势，这些优势部分已列入上述表格。由于多点接触柔性轴承的上述优势，采用多点接触柔性轴承的波发生器-柔轮组件，同现行采用单点接触柔性轴承的波发生器-柔轮组件相比，具有柔轮轮齿附加变形低的突出优势，这对于提高谐波减速器的传动精度、传动效率和工作可靠度具有重要的工程实际意义，又由于工业机器人广泛采用谐波减速器，因此，在以工业机器人为主要标志之一的智能制造时代，上述技术质量创新和进步同时具有非常重要的现实意义。

对于权利要求所覆盖的外沟一个接触点、内沟两个接触点的三点接触柔性球轴承，由于单一滚珠同内沟具有两个接触点，对控制滚珠的打滑、提高轴承的运行平稳性同样具有积极意义。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种谐波减速器用多点接触柔性轴承，包括薄壁外圈、薄壁内圈、嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚动体和将各滚动体沿圆周方向均匀隔开的保持器，其特征是，单个滚动体同外圈滚道之间设计成两点接触或线接触，以减小或避免薄壁外圈在滚动体接触力的作用下发生既定径向变形时沿外圈宽度方向的附加翘曲变形和/或沿外圈圆周方向的附加扭曲变形。

2.如权利要求1所述的柔性轴承，其特征是，外圈的滚道为桃形或椭圆弧沟型滚道，内圈的滚道为单一圆弧沟型滚道，滚动体为滚珠，单个滚珠同外圈沟型滚道形成两个接触点，同内圈沟型滚道形成一个接触点，柔性轴承为三点接触柔性球轴承。

3.如权利要求1所述的柔性轴承，其特征是，外圈的滚道和内圈的滚道均为桃形或椭圆弧沟型滚道，滚动体为滚珠，单个滚珠同外圈沟型滚道和内圈沟型滚道均形成两个接触点，柔性轴承为四点接触柔性球轴承。

4.如权利要求1所述的柔性轴承，其特征是，两个套圈的滚道全部为直线或带微量凸起的曲线线型滚道，滚动体为滚子，单个滚子同内圈线型滚道和外圈线型滚道之间形成线接触，柔性轴承为线接触柔性滚子轴承。

5.如权利要求2或权利要求3所述的三点接触和四点接触柔性球轴承，其特征是，滚珠材料为轴承钢或工程陶瓷。

6.如权利要求2或权利要求3所述的三点接触和四点接触柔性球轴承，其特征是，滚珠同沟型滚道之间的接触角为5度至40度。

7.如权利要求4所述的线接触柔性滚子轴承，其特征是，包括如下结构：内圈无挡边型，外圈无挡边型，内圈和外圈均带单挡边且两个挡边不在轴承的同一侧。

8.如权利要求4所述的线接触柔性滚子轴承，其特征是，滚子材料为轴承钢或工程陶瓷，保持器材料为工程塑料、薄钢板或钢带。

9.如权利要求4所述的线接触柔性滚子轴承，其特征是，带微量凸起的曲线，凸型为对数曲线，凸量不超过300微米。

10.一种谐波减速器用柔轮轮齿低附加变形波发生器-柔轮组件，包括波发生器和柔轮，当为包括凸轮和柔性轴承的凸轮式波发生器时，凸轮与轴承内圈的内圆面过盈配合，柔轮与轴承外圈的外圆面过盈配合，其特征是，柔性轴承为权利要求2所述的三点接触柔性球轴承或权利要求3所述的四点接触柔性球轴承或权利要求4所述的线接触柔性滚子轴承，柔性轴承中的单个滚动体同柔性轴承外圈和柔轮过盈配合件形成两点接触或线接触，以降低柔轮轮齿发生既定径向变形时沿齿宽方向的翘曲变形和/或沿柔轮圆周方向的扭曲变形。