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谐波减速器用柔性轴承工作原理与应用技术

时间:2026-05-25 浏览量:34

  谐波减速器主要依靠波发生器、柔性轮与刚性轮三大构件的相对运动完成动力传递,利用柔性轮的可控弹性变形实现大传动比减速。柔性轴承作为谐波减速器的核心关键部件,也称为谐波单元轴承,主要起到支撑弹性变形、保证谐波运动平稳运转的作用,直接影响减速器的传动精度与使用寿命。针对传统波发生器结构变形控制精度差、常规薄壁轴承装配易散架、运转易卡死、钢球装填易损伤零件等问题,本文系统阐述薄壁谐波柔性轴承的工作原理与应用特性,开展结构参数优化设计与装配工艺技术研究。通过采用特大填球角结构设计,解决轴承椭圆装配失效问题;通过研制拉伸变形辅助工装模具,替代传统径向压装工艺,解决薄壁轴承钢球装填困难、滚道塑性变形及钢球夹伤问题,实现柔性轴承稳定批量生产。

  1.谐波传动基本原理

  谐波减速器的传动基础为谐波传动机构,整套机构由波发生器、柔性轮和刚性轮三大核心构件组成。其工作机理为:波发生器持续作用使柔性轮产生规则、可控的弹性变形,通过柔性轮与刚性轮的周期性啮合与脱开,实现平稳的运动传递和动力输出,具备传动比大、精度高、体积小、无回程间隙等优点。在整套传动系统中,柔性轴承直接参与椭圆形变与高速回转,带动柔性轮产生标准谐波运动,是实现谐波传动的核心承载与支撑部件。

  2.柔性轴承应用优势

  传统波发生器多采用刚性接触结构,仅能保证局部接触区域变形达标,柔性轮非接触区域形变状态不可控,整体变形均匀性差,易造成传动精度低、运行抖动等问题。采用专用柔性轴承替代传统波发生器结构后,可实现柔性轮全域可控弹性变形,变形规律稳定、一致性好,能够显著提升谐波减速器的运转平稳性与重复定位精度,满足精密传动设备的使用要求。

  柔性轴承属于特殊异形薄壁球轴承,工作状态随波发生器呈现椭圆形变,与常规圆形轴承的受力、变形特性存在显著差异,因此在结构设计、参数匹配和装配工艺上均需进行专项优化设计。

  3.柔性轴承关键结构设计优化

  柔性轴承基础结构可参考常规薄壁球轴承设计体系,包括钢球直径、内外沟曲率系数、沟径尺寸、材料选型及基础车磨、热处理工艺等。但针对谐波轴承的椭圆变形、预变形承载、动态谐波运动等特殊工况,其核心结构参数不能沿用常规轴承设计公式,需要针对性修正,主要包括钢球数量、钢球中心圆直径、挡边尺寸、填球角、保持架球兜结构、工作游隙等关键参数。由于柔性轴承装配后随轴呈椭圆形,常规轴承结构在椭圆预变形工况下极易出现装配散架、运转卡死等失效问题。为解决上述问题,本文采用特大填球角优化方案,通过合理增加钢球填充数量,将轴承填球角提升至。优化后的结构显著提升了轴承装配稳定性与整体刚性,有效克服薄壁轴承在异形装配过程中的散架缺陷,同时改善轴承运转受力状态,彻底解决运行卡死问题,适配谐波轴承长期弹性变形的工作特性。

  4.柔性轴承核心装配工艺研制

  薄壁柔性轴承壁厚薄、刚性低、易变形,传统轴承采用的径向加压、外圈挤压变形装球工艺无法适用于该类产品。常规工艺依靠外力挤压外圈使其产生弹性扩张,完成钢球的装填,但薄壁柔性轴承弹性变形余量极小,在弹性极限范围内无法满足装球间隙要求;若强行加压装配,会造成钢球挤压夹伤、滚道表面损伤,同时引发外圈不可逆塑性变形,导致轴承精度失效、成品报废,无法满足批量生产要求。

  为突破薄壁柔性轴承装球工艺瓶颈,摒弃传统径向挤压成型工艺,基于弹簧拉伸形变机理。通过专用模具对轴承外圈实施可控拉伸扩张,精准、均匀地增大滚道装配间隙,在保证外圈无塑性变形、钢球无挤压损伤的前提下,平稳、高质量完成钢球装填作业。该工艺有效解决了薄壁柔性轴承装球困难、零件易损伤的行业痛点,保证了轴承滚道精度、钢球装配质量和整体形位精度,工艺稳定性强、一致性好,成功实现柔性轴承的批量稳定生产。


CRBT505交叉滚子轴承结构特性 承载能力及倾覆力矩

CRBT505属于精度交叉滚子轴承,内外圈一体,具有高刚性、高承载,能同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩的特性。#人形机器人轴承应用  一、外形尺寸(mm) - 内径 d:50- 外径 D:61- 高度 B:5- 滚子节圆 dp:54.7- 倒角:0.15 min 二、载荷与性能 - 径向额定动载荷 Cr:2.43 kN- 径向额定静载荷 Cor:3.49 kN- 重量:0.032 kg- 温度:-30℃~+80℃- 精度:P5(径向跳动、端面跳动)-轴向载荷及倾覆力矩: 三、结构与特点 - 交叉滚子排列,一个轴承可同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩- 内外圈一体,满装滚子结构,刚性极高 四、典型应用 - 机器人关节、协作机器人、SCARA- 数控分度盘、测量仪器、光学设备- 医疗设备、半导体设备、雷达云台 

2026-04-20

滚动轴承 通用技术规则(GB/T307.3)

  1.范围  GB/T 307的本部分规定了滚动轴承的通用技术规则。  本部分适用于一般用途的滚动轴承。对于特殊用途的轴承,应另行制定补充技术条件。  2.规范性引用文件  下列文件中条款通过GB/T 307的本部分引用而成为本部分的条款。  GB/T 271滚动轴承分类  GB/T 272滚动轴承代号方法  GB/T 273.1滚动轴承圆锥滚子轴承外形尺寸总方案(GB/T 273.1—2003,ISO 355—1977,Rolling bearings—Metric tapered roller bearings—Boundary dimensions and series designations,MOD)  GB/T 273.2滚动轴承推力轴承外形尺寸总方案(GB/T 273.2—1998,eqv ISO 104:1994)  GB/T 273.3滚动轴承向心轴承外形尺寸总方案(GB/T 273.3—1999,eqv ISO 15:1998)  GB/T 274滚动轴承倒角尺寸(GB/T 273—2000,idt ISO 582:1995)  GB/T 275滚动轴承与轴和外壳的配合  GB/T 305滚动轴承外圈上的止动槽和止动环尺寸和公差(GB/T 305—1998,eqv ISO 464:1995)  GB/T 307.1滚动轴承向心轴承公差(GB/T 307.1—2005,ISO 492:2002,MOD)  GB/T 307.2滚动轴承测量和检验的原则及方法(GB/T 307.2—2005,ISO 1132--2:2001,Rolling bearings—Tolerances—Part 2:Measuring and gauging principles and methods,MOD)  GB/T 307.4滚动轴承推力轴承公差(GB/T 307.4—2002,ISO 199:1997,IDT)  GB/T 308滚动轴承钢球(GB/T 308—2002,ISO 3290:1998,NEQ)  GB/T 309滚动轴承滚针(GB/T 309—2000,neq ISO 3096:1996)  GB/T 4604滚动轴承径向游隙(GB/T 4604—1993,eqv ISO 5753:1991)  GB/T 4661滚动轴承圆柱滚子  GB/T 4662滚动轴承额定静载荷(GB/T 4662—2003,ISO 76:1987,IDT)  GB/T 5868滚动轴承安装尺寸  GB/T 6391滚动轴承额定动载荷和额定寿命(GB/T 6391—2003,ISO 281:1990,IDT)  GB/T 6930滚动轴承词汇(GB/T 6930—2002,ISO 5593:1997,IDT)  GB/T 7811滚动轴承参数符号  GB/T 7813滚动轴承附件轴承座外形尺寸(GB/T 7813—1998,neq ISO 113:1994)  GB/T 8597滚动轴承防锈包装  GB/T 18254高碳铬轴承钢  JB/T 1255高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件  JB/T 2974滚动轴承代号方法的补充规定  JB/T 3573滚动轴承径向游隙的测量方法  JB/T 3574滚动轴承产品标志  JB/T 5313滚动轴承振动(速度)测量方法  JB/T 5314滚动轴承振动(加速度)测量方法  JB/T 6641滚动轴承残磁及其评定方法  JB/T 7047滚动轴承深沟球轴承振动(加速度)技术条件  JB/T 7361滚动轴承零件硬度试验方法  JB/T 7919.1滚动轴承附件退卸衬套(JB/T 7919.1—1999,neq ISO 2982--1:1995,Rolling bearings—Accessories—Part 1:Tapered sleeves--Dimensions)  JB/T 7919.2滚动轴承附件紧定套(JB/T 7919.2—1999,neq ISO 2982--1:1995,Rolling bearings—Accessories—Part 1:Tapered sleeves--Dimensions)  JB/T 8874滚动轴承座技术条件  JB/T 8921滚动轴承及其商品零件检验规则  JB/T 8922滚动轴承圆柱滚子轴承振动(速度)技术条件  JB/T 10187滚动轴承深沟球轴承振动(速度)技术条件  JB/T 10236滚动轴承圆锥滚子轴承振动(速度)技术条件  JB/T 10237滚动轴承圆锥滚子轴承振动(加速度)技术条件  3术语、定义和符号  GB/T 6930确立的术语及其定义、GB/T 7811确立的符号适用于本部分。  3.1术语及其定义  与轴承相关的主要术语及其定义按GB/T 6930的规定。  3.2符号  与轴承相关的主要符号按GB/T 7811的规定。  4轴承  4.1分类  轴承的分类按GB/T 271的规定。  4.2公差等级与公差  轴承按尺寸公差与旋转精度分级。公差等级依次由低到高排列,其公差值按GB/T 307.1、GB/T 307.4的规定。  向心轴承(圆锥滚子轴承除外)分为0、6、5、4、2五级。  圆锥滚子轴承分为0、6X、5、4、2五级。  推力轴承分为0、6、5、4四级。  4.3代号  轴承的代号按GB/T 272、JB/T2974的规定。  4.4外形尺寸  轴承的外形尺寸按GB/T 273.1、GB/T 273.2、GB/T 273.3的规定。  4.5倒角尺寸  轴承的倒角尺寸按GB/T 274规定。  4.6径向游隙  轴承的径向游隙按GB/T 4604的规定。  4.7表面粗糙度  轴承的配合表面和端面的表面粗糙度按表1的规定。  4.8轴承套圈和滚动体的材料  轴承套圈和滚动体的材料一般为符合GB/T 18254规定的高碳铬轴承钢,也可采用能满足性能要求的其他材料。  4.9零件硬度  采用高碳铬轴承钢制造的零件的硬度按JB/T 1255的规定,采用其他材料制造的零件的硬度按相关标准的规定。  4.10殘磁值  轴承殘磁值按JB/T 6641的规定。  4.11振动值  轴承振动值分别按JB/T 7047、JB/T 8922、JB/T 10187、JB/T 10236、JB/T 10237的规定。  4.12互换性  4.12.1 0级公差的分离型角接触球轴承(S70000型),0级、6X级公差的圆锥滚子轴承,其分部件应能互换。  4.12.2 0级公差的圆柱滚子轴承,有内、外圈及保持架的滚针轴承,当订户有互换性要求时,应按互换提交。  4.13测量方法  4.13.1轴承的尺寸公差和旋转精度的测量按GB/T 307.2的规定。  4.13.2下列轴承允许用成品零件检查代替成套轴承的检查。零件的各项公差值按成品零件标准执行。  a)分离型角接触球轴承(S70000型);  b)内径小于10mm的调心球轴承;  c)滚道表面带凸度的圆锥滚子轴承;  d)直径系列7的向心轴承;  e)外径大于300mm或内径小于3mm的其他类型的轴承;  f)推力轴承。  4.13.3轴承径向游隙的测量按JB/T 3573的规定。  4.13.4轴承硬度的测量按JB/T 7361的规定。  4.13.5轴承殘磁的测量按JB/T 6641的规定。  4.13.6轴承振动的测量按JB/T 5313或JB/T 5314的规定。  4.14额定载荷与额定寿命的计算方法  轴承的基本额定动载荷与额定寿命的计算方法按GB/T 6391的规定。  轴承的额定静载荷的计算方法按GB/T 4662的规定。  4.15标志  轴承的标志按JB/T 3574的规定。  4.16检验规则  4.16.1轴承成品应由制造厂质量管理部门进行检验。提交给用户的轴承,其检验规则按JB/T 8921的规定。  4.16.2轴承振动、殘磁的检验规则按有关标准的规定。  4.16.3质量合格的产品,应附有质量合格证,合格证上应注明:  a)制造厂名(或商标);  b)轴承代号;  c)本标准编号或补充技术条件编号;  d)包装日期。  4.17包装  轴承的包装按GB/T 8597的规定。  5轴承用零件  5.1滚动体  轴承用钢球按GB/T 308的规定;圆柱滚子按GB/T 4661的规定;滚针按GB/T 309的规定。  5.2止动环  轴承用止动环按GB/T 305的规定。  6轴承用附件  6.1轴承座  轴承用轴承座按GB/T 7813和JB/T 8874的规定。  6.2紧定套  轴承用紧定套按JB/T 7919.2的规定。  6.3退卸套  轴承用退卸套按JB/T 7919.1的规定。  7轴承的应用  轴承的安装尺寸按GB/T 5868的规定。  轴承的配合按GB/T 275的规定。

2026-03-24

CRBT1005交叉滚子轴承结构特性 承载能力及倾覆力矩

CRBT1005属于精度交叉滚子轴承,内外圈一体,具有高刚性、高承载,能同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩的特性。#人形机器人轴承应用  一、外形尺寸(mm) - 内径 d:100- 外径 D:111- 高度 B:5- 滚子节圆 dp:104.7- 倒角:0.15 min 二、载荷与性能 - 径向额定动载荷 Cr:3.37 kN- 径向额定静载荷 Cor:6.63 kN- 重量:0.061 kg- 温度:-30℃~+80℃- 精度:P5(径向跳动、端面跳动)-轴向载荷及倾覆力矩: 三、结构与特点 - 交叉滚子排列,一个轴承可同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩- 内外圈一体,满装滚子结构,刚性极高 四、典型应用 - 机器人关节、协作机器人、SCARA- 数控分度盘、测量仪器、光学设备- 医疗设备、半导体设备、雷达云台 

2026-04-20
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