諧波減速器具有體積小、質(zhì)量輕、定位精度高的優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人關(guān)節(jié)、航空航天等領(lǐng)域。由諧波傳動的原理可知,柔性軸承內(nèi)外圈裝配時會發(fā)生大撓度的彈性變形,存在較大的裝配預(yù)應(yīng)力和預(yù)變形,導(dǎo)致軸承載荷分布和接觸應(yīng)力會有較大的不同。因此研究裝配預(yù)應(yīng)力對柔性軸承載荷分布的影響,以及接觸應(yīng)力對柔性軸承承載能力和瘦勞壽命的影響,具有重要意義。
柔性軸承與凸輪的接觸分析
柔性軸承與普通軸承很大的不同在于其內(nèi)外圈的壁厚很薄,裝配在波發(fā)生器凸輪上可以隨凸輪的輪廓產(chǎn)生強制變形。
諧波減速器的柔性軸承裝配到波發(fā)生器橢圓凸輪上時存在較大的預(yù)應(yīng)力和預(yù)變形。在實際工作載荷和預(yù)應(yīng)力及預(yù)變形作用下,對柔性軸承內(nèi)外套圈進(jìn)行分析,得到其變形、應(yīng)力以及載荷分布規(guī)律。
1、柔性軸承內(nèi)外圈的變形主要取決于波發(fā)生器凸輪的輪廓線,內(nèi)圈在長軸處的徑向變形大,短軸處徑向變形小,而在近45。處為變形為0。外圈徑向變形也成類似分布。外圈的預(yù)變形在長軸和短軸處的周向變形為O,而在近45。處為zui大值,分析結(jié)果符合薄壁圓環(huán)理論。內(nèi)圈變形zui大值略大于外圈.這是由于滾動體與內(nèi)、外圈之間存在接觸變形,有一定的趨近量。
2、柔性軸承裝配到橢圓軸凸輪后,內(nèi)外圈的zui大預(yù)應(yīng)力在橢圓長軸處zui大,且內(nèi)圈的zui大預(yù)應(yīng)力較外圈的大,這主要是由于內(nèi)圈的曲率半徑比外圈小。承受的彎曲應(yīng)力較大,與材料力學(xué)中的彎曲理論相符。
3、考慮預(yù)應(yīng)力的情況下,相同徑向載荷作用下,柔性軸承內(nèi)外圈的等效應(yīng)力較不考慮預(yù)應(yīng)力的等效應(yīng)力有較大的增加,這對柔性軸承的額定承載能力有較大影響。
4、根據(jù)L-P理論精確計算柔性軸承的疲勞壽命,結(jié)果表明,考慮預(yù)應(yīng)力的情況下柔性軸承的疲勞壽命降低了30%,這對諧波減速器用柔性軸承的設(shè)計和制造提出了更高的要求。
也就是說,內(nèi)外圈溝道處的等效應(yīng)力主要取于其受到的周圍向應(yīng)力;內(nèi)外圈的zui大等效應(yīng)力和zui大徑向應(yīng)力發(fā)生在長軸處的球與內(nèi)外溝道接觸的區(qū)域。