本發(fā)明涉及諧波齒輪傳動(dòng)裝置用新型柔輪和波發(fā)生器組件，特別涉及一種包含異形套圈柔性軸承的柔輪和波發(fā)生器組件以及異形套圈柔性軸承。

背景技術(shù)：

諧波齒輪傳動(dòng)是一種靠中間撓性構(gòu)件彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳動(dòng)裝置的總成，由于中間撓性構(gòu)件的變形過(guò)程基本上是一個(gè)對(duì)稱(chēng)的諧波，因此得名，較一般齒輪傳動(dòng)，它具有傳動(dòng)比大、可實(shí)現(xiàn)密閉空間的傳動(dòng)、體積小重量輕、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低等突出優(yōu)勢(shì)而在航空航天、雷達(dá)系統(tǒng)、光學(xué)機(jī)械、工業(yè)機(jī)器人、武器系統(tǒng)等精度要求高的場(chǎng)合獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。諧波齒輪傳動(dòng)由三個(gè)基本構(gòu)件組成：(1)諧波發(fā)生器。由凸輪(通常為橢圓形)及柔性軸承組成，隨著凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，柔性軸承的外圈做橢圓變形運(yùn)動(dòng)；(2)柔輪。薄殼形元件，是具有彈性的外齒輪；(3)剛輪。剛性的內(nèi)齒輪。這三個(gè)構(gòu)件可以任意固定一個(gè)，而其余兩個(gè)，一為主動(dòng)件，另一便為從動(dòng)件，成為減速傳動(dòng)或增速傳動(dòng)。以諧波齒輪減速器(下簡(jiǎn)稱(chēng)諧波減速器)為例，波發(fā)生器在柔輪內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生連續(xù)的彈性變形，此時(shí)波發(fā)生器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就使柔輪齒的嚙入-嚙合-嚙出-脫開(kāi)這四種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)不斷地改變各自原來(lái)的嚙合狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，正是這一錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，可將輸入的高速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩敵龅牡退俎D(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到減速的目的。

在諧波齒輪傳動(dòng)的三個(gè)基本構(gòu)件中，習(xí)慣地將除去剛輪剩余的兩個(gè)構(gòu)件稱(chēng)為柔輪和波發(fā)生器組件，該組件因包含柔輪和柔性軸承，工作時(shí)，除發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還發(fā)生彎曲變形，而且柔性軸承內(nèi)部滾動(dòng)體和套圈滾道各接觸副之間還發(fā)生高副交變接觸應(yīng)力，運(yùn)動(dòng)和受力狀態(tài)十分特殊、復(fù)雜，也正因此，諧波齒輪傳動(dòng)裝置中很少有剛輪和凸輪發(fā)生失效的情況，失效要么發(fā)生在柔輪上，要么發(fā)生在(波發(fā)生器所包含的)柔性軸承上，因此柔輪和波發(fā)生器組件不僅是諧波齒輪傳動(dòng)裝置中的關(guān)鍵核心件，同時(shí)又是易損件。

諧波齒輪傳動(dòng)中，凸輪型波發(fā)生器最為常見(jiàn)，它包括凸輪和柔性軸承，兩者過(guò)盈裝配，凸輪表面與柔性軸承內(nèi)圈內(nèi)圓表面相配合的部位橫截面廓形，雙波波發(fā)生器設(shè)計(jì)制作為橢圓輪廓，三波波發(fā)生器設(shè)計(jì)制作為三瓣圓輪廓，依此類(lèi)推。

凸輪與柔性軸承內(nèi)圈內(nèi)圓表面過(guò)盈配合，因凸輪表面帶有波形廓線(此如，雙波傳動(dòng)時(shí)為橢圓，下面沒(méi)有特別說(shuō)明時(shí)，均默認(rèn)以雙波傳動(dòng)和橢圓廓形為例)，所以，安裝后，橫截面為高精度圓形的軸承內(nèi)圈被強(qiáng)迫變?yōu)闄E圓形，由此引發(fā)如下問(wèn)題：(1)內(nèi)圈溝道面上由原來(lái)加工后的壓應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槔瓚?yīng)力狀態(tài)；(2)溝道與內(nèi)圓面的壁厚差以及與溝道擋邊的深度差成倍增加；(3)軸承溝道截面精密的圓弧形狀遭到破壞，不同位置的溝道截面形狀不再相同，包括溝寬和溝深，滾珠與原理想圓弧溝道的理想接觸狀態(tài)不復(fù)存在，滾珠與溝道各處的接觸狀態(tài)不再相同；(4)沿內(nèi)圈內(nèi)圓表面一周，每一處和凸輪的裝配過(guò)盈量并不相同，例如，在橢圓長(zhǎng)軸兩端過(guò)盈量最大，在橢圓短軸兩端，可能出現(xiàn)間隙配合，這也影響到滾珠運(yùn)動(dòng)軌跡的精確性。

柔性軸承內(nèi)圈與凸輪安裝被迫變?yōu)闄E圓狀的同時(shí)，各滾珠中心分布形狀以及外圈也被迫從理想圓形變?yōu)闄E圓形，橢圓形外圈的外圓面與柔輪裝配后，柔輪也被迫變?yōu)闄E圓形，由于柔輪的壁很薄，為防止安裝引起的非既定的附加變形，柔輪與柔性軸承外圈外圓表面之間(在它們都是圓形時(shí))常常設(shè)計(jì)為小間隙或過(guò)渡配合，由此引發(fā)如下問(wèn)題：(1)由于外圈與柔輪之間的配合不能過(guò)緊，外圖與柔輪之間采用不同的鋼種存在變形不協(xié)調(diào)問(wèn)題，工作一段時(shí)間后，外圈與柔輪之間就會(huì)存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此引發(fā)配合面的微動(dòng)磨損和銹蝕，降低諧波減速器的傳動(dòng)精度；(2)軸承外圈一般由軸承鋼制造，外圈的硬度有余而韌性不足，工作時(shí)在彎曲應(yīng)力的反復(fù)作用下，容易出現(xiàn)外圈斷裂失效。

柔性軸承中的滾珠同外圈單一圓弧溝道之間僅有一個(gè)接觸點(diǎn)，即單一滾珠作用在外圈和柔輪配合件促使其發(fā)生彎曲變形的力是單點(diǎn)作用力，這樣，柔輪齒在發(fā)生既定徑向諧波變形的同時(shí)，免不了要發(fā)生沿齒寬方向的附加翹曲變形和沿圓周方向的附加扭轉(zhuǎn)變形。

另外，柔性軸承的外圈和內(nèi)圈都很薄、很窄，機(jī)械加工和熱處理時(shí)都非常容易變形，導(dǎo)致加工成本升高且難以獲得高的加工精度。

柔輪和波發(fā)生器組件和組件內(nèi)的構(gòu)件存在的上述問(wèn)題最終都導(dǎo)致諧波齒輪傳動(dòng)裝置精度的下降、效率的降低和運(yùn)轉(zhuǎn)壽命的減少，因此，迫切需要研發(fā)新型柔輪和波發(fā)生器組件，以克服現(xiàn)行組件的諸多原理性技術(shù)和質(zhì)量局限，實(shí)質(zhì)性提高諧波齒輪傳動(dòng)裝置的精度和運(yùn)行可靠度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

如上所述，現(xiàn)行技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件存在諸多原理性技術(shù)和質(zhì)量局限，最終導(dǎo)致諧波齒輪傳動(dòng)精度的下降、傳動(dòng)效率的降低和運(yùn)轉(zhuǎn)壽命的縮短，本發(fā)明新型柔輪和波發(fā)生器組件旨在克服現(xiàn)行技術(shù)的不足和局限，通過(guò)打破柔輪和波發(fā)生器組件由柔輪、柔性軸承和凸輪“三件套”組成的慣性思維，創(chuàng)新性進(jìn)行柔輪與柔性軸承外圈、凸輪與柔性軸承內(nèi)圈的功能集成一體化設(shè)計(jì)即通過(guò)采用異形套圈柔性軸承并通過(guò)優(yōu)化軸承的滾道截形、采用滾子類(lèi)滾動(dòng)體等技術(shù)措施實(shí)質(zhì)性提高柔輪和波發(fā)生器的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和運(yùn)行壽命，即提高諧波齒輪傳動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和運(yùn)行壽命。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種諧波齒輪傳動(dòng)裝置用新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征在于，組件的外表面帶齒，內(nèi)表面為與傳動(dòng)軸相連的孔、槽，外表面上的齒能按一定變形規(guī)律產(chǎn)生周期性彈性變形波，該組件包含至少有一個(gè)套圈為異形件的異形套圈柔性軸承，滾動(dòng)體嵌入至少其中一個(gè)為異形套圈的兩個(gè)套圈之間并由保持器將其沿圓周方向隔開(kāi)，

并且，所述異形套圈柔性軸承至少為下述三種軸承的其中之一：(1)內(nèi)圈與異形外圈合套而成異形外圈柔性軸承、(2)外圈與異形內(nèi)圈合套而成異形內(nèi)圈柔性軸承、(3)異形外圈與異形內(nèi)圈合套而成異形雙圈柔性軸承，所述異形套圈不同于內(nèi)外表面均不帶齒且橫截面為圓形的標(biāo)準(zhǔn)軸承套圈，以提高組件的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和運(yùn)行壽命。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，當(dāng)異形套圈柔性軸承為異形外圈柔性軸承時(shí)，所述組件還包括凸輪，通過(guò)軸承內(nèi)圈內(nèi)圓表面與凸輪外圓表面緊配成組件，異形外圈的內(nèi)表面帶滾道、外表面帶齒、為柔性圈。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，當(dāng)異形套圈柔性軸承為異形內(nèi)圈柔性軸承時(shí)，所述組件還包括柔輪，通過(guò)軸承外圈外圓表面與柔輪內(nèi)圓表面配合成組件，異形內(nèi)圈為外表面帶滾道的凸輪，為剛性軸，滾道橫截面廓形依據(jù)諧波齒輪傳動(dòng)波次的要求確定，雙波傳動(dòng)為橢圓形，三波傳動(dòng)為三瓣圓形。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，異形套圈柔性軸承為異形雙圖柔性軸承，異形外圈的內(nèi)表面帶滾道，外表面帶齒，為柔性圈；異形內(nèi)圈為外表面帶滾道的凸輪，為剛性軸，滾道橫截面廓形依據(jù)諧波齒輪傳動(dòng)波次的要求確定，雙波傳動(dòng)為橢圓形，三波傳動(dòng)為三瓣圓形。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，所述滾動(dòng)體為滾珠，套圈或異形套圈滾道為與滾珠有一個(gè)接觸點(diǎn)的單一圓弧溝型滾道或有兩個(gè)接觸點(diǎn)的橢圓弧溝型滾道或桃尖弧溝型滾道，根據(jù)滾珠同外圈或異形外圈滾道和內(nèi)圈或異形內(nèi)圈滾道的接觸點(diǎn)數(shù)之和，異形套圈柔性軸承包括異形套圈兩點(diǎn)接觸柔性球軸承、異形套圈三點(diǎn)接觸柔性球軸承和異形套圈四點(diǎn)接觸柔性球軸承。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，所述滾動(dòng)體為滾子，套圈或異形套圈滾道為直線或帶微量凸起的曲線線型滾道，異形套圈柔性軸承為異形套圈柔性滾子軸承。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，與套圈或異形套圈溝型滾道底部任一點(diǎn)的切線相垂直且包含該點(diǎn)的法平面，截出的溝型滾道截面形狀為單一圓弧或桃尖弧或橢圓弧。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，與套圈或異形套圈線型滾道上任一點(diǎn)的切線相垂直且包含該點(diǎn)的法平面，截出的線型滾道截面形狀為一直線或帶微量凸起的曲線。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，為異形內(nèi)圈柔性滾子軸承或異形雙圈柔性滾子軸承，外圈或異形外圈的滾道不帶擋邊，異形內(nèi)圈的滾道帶單擋邊或雙擋邊。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，所述異形外圈的材料為滲碳鋼或合金鋼，滾道部分采用感應(yīng)淬火熱處理或滲碳或碳氮共滲處理，滾動(dòng)體的材料為軸承鋼、不銹軸承鋼或工程陶瓷。

所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，其特征是，異形內(nèi)圈的材料為軸承鋼、不銹軸承鋼或中碳鋼，當(dāng)采用中碳鋼時(shí)，其滾道部分采用感應(yīng)淬火熱處理或滲碳或碳氮共滲處理，滾動(dòng)體的材料為軸承鋼、不銹軸承鋼或工程陶瓷。

一種異形套圈柔性軸承，其為

至少有一個(gè)套圈為異形件，滾動(dòng)體嵌入至少其中一個(gè)為異形套圈的兩個(gè)套圈之間并由保持器將其沿圓周方向隔開(kāi)，

并且，所述異形套圈柔性軸承至少為下述軸承的其中之一：內(nèi)圈與異形外圈合套而成異形外圈柔性軸承、外圈與異形內(nèi)圈合套而成異形內(nèi)圈柔性軸承、異形外圈與異形內(nèi)圈合套而成異形雙圈柔性軸承，以提高軸承的制造、安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)精度以及工作壽命。

所述的異形套圈柔性軸承，其特征是，異形外圈的材料為滲碳鋼或合金鋼，其滾道部分采用感應(yīng)淬火熱處理或滲碳或碳氮共滲處理，滾動(dòng)體的材料為軸承鋼、不銹軸承鋼或工程陶瓷，或者

所述異形內(nèi)圈的材料為軸承鋼、不銹軸承鋼或中碳鋼，當(dāng)采用中碳鋼時(shí)，其滾道部分采用感應(yīng)淬火熱處理或滲碳或碳氮共滲處理，滾動(dòng)體的材料為軸承鋼、不銹軸承鋼或工程陶瓷。

現(xiàn)行技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件共包含凸輪、柔性軸承和柔輪三個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件：(1)凸輪：凸輪的壁比較厚，為剛性件，凸輪外圓面上與軸承內(nèi)圈內(nèi)圓面相配合的部位上帶有幾何廓形，比如橢圓；(2)柔性軸承：為單列淺溝向心球軸承，套圈的徑向壁厚很薄，套圈很窄，由于加工變形和熱處理變形，極難獲得高的精度，與凸輪過(guò)盈配合后，各橫截面形狀由圓形被強(qiáng)迫變形為凸輪配合面形狀，比如橢圓；(3)柔輪：柔輪的外表面帶有齒(簡(jiǎn)稱(chēng)柔輪齒)，內(nèi)表面與柔性軸承外圈外圓面配合，由于柔輪的壁厚很薄，配合后被強(qiáng)迫變?yōu)檩S承外圓面形狀(這時(shí)的軸承外圓面已變形為凸輪配合面的形狀，比如橢圓)，可以說(shuō)為“三件套”結(jié)構(gòu)，前述諸多問(wèn)題中的相當(dāng)一部分問(wèn)題，都與“三件套”結(jié)構(gòu)有關(guān)。

本發(fā)明新型柔輪和波發(fā)生器組件，打破傳統(tǒng)“三件套”結(jié)構(gòu)的慣性思維，采用柔性軸承與柔輪的集成化設(shè)計(jì)和柔性軸承與凸輪的集成化設(shè)計(jì)，使“三件套”變?yōu)椤皟杉住被颉皢渭?，這樣一個(gè)變化帶來(lái)的不僅僅是構(gòu)件個(gè)數(shù)的簡(jiǎn)單減少，關(guān)鍵是避免了因三件相套而產(chǎn)生的諸多技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題，提高了組件的運(yùn)行精度和服役壽命，而且，在“三件套”中不能采用的滾子類(lèi)型軸承就變得可以采用。新型柔輪和波發(fā)生器組件采用異形套圈柔性軸承，包括異形外圈柔性軸承、異形內(nèi)圈柔性軸承和異形雙圈柔性軸承。

異形外圈柔性軸承的外圈為異形件，形狀不同于現(xiàn)行柔性軸承外圈，壁厚很薄，外表面帶有齒(仍可稱(chēng)為柔輪齒)，這些齒工作時(shí)與剛輪上的齒嚙合，實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)，內(nèi)表面帶有滾道，對(duì)異形外圈兩點(diǎn)接觸柔性球軸承，滾道的截面形狀為單一圓弧形；對(duì)異形外圈三點(diǎn)接觸柔性球軸承或四點(diǎn)接觸柔性球軸承，滾道的截面形狀為桃尖弧形或橢圓弧形；對(duì)異形外圈線接觸柔性滾子軸承，滾道的截面形狀為直線或帶有微小凸起的曲線。異形外圈的徑向壁厚，在柔輪齒對(duì)應(yīng)的寬度范圍內(nèi)，既大于現(xiàn)行技術(shù)的柔輪徑向壁厚，也大于現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承外圈的徑向壁厚，有利于減小加工過(guò)程中的工件夾持變形，獲得高的柔輪齒加工精度和滾道加工精度，另外，異形外圈為在一次裝夾定位中同時(shí)將柔輪齒和溝道加工出來(lái)，或兩者互為定位基準(zhǔn)加工出來(lái)提供了可能，如此，將大幅度提高柔輪齒和滾道的相互位置精度。諧波齒輪傳動(dòng)裝置工作時(shí)，隨著內(nèi)圈或異形內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn)，集成外圈發(fā)生周期性彎曲變形，因此，異形外圈整體材質(zhì)選擇強(qiáng)度和柔韌性兼顧的滲碳鋼或合金鋼，但為了提高滾道面的耐磨、抗剝落能力，需對(duì)滾道面進(jìn)行感應(yīng)淬火、滲碳或碳氮共滲熱處理。當(dāng)異形外圈的滾道截形采用桃尖弧和橢圓弧溝型滾道或采用線型滾道，單個(gè)滾動(dòng)體與滾道能形成兩個(gè)或兩個(gè)以上的接觸點(diǎn)，相比現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承滾珠與單一圓弧溝型滾道形成的一個(gè)接觸點(diǎn)相比，在滾動(dòng)體接觸力的作用下，柔輪齒在發(fā)生既定徑向功能變形的同時(shí)，沿柔輪齒寬度方向的附加翹曲變形和沿柔輪齒圓周方向的附加扭曲變形得以減小乃至避免。異形外圈柔性軸承和凸輪裝配而成新型柔輪和波發(fā)生器組件，為“兩件套”。采用異形外圈柔性軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件，從根本上解決了現(xiàn)有技術(shù)組件柔性軸承外圈與柔輪存在打滑、微動(dòng)磨損和不同步運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題，從根本上避免了現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承外圈采用軸承鋼這一低韌性材料承受頻繁彎曲負(fù)荷而極易發(fā)生的外圈彎曲斷裂失效問(wèn)題。

異形內(nèi)圈柔性軸承的內(nèi)圈為異形件，完全不同于現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承壁厚很薄、寬度很窄的內(nèi)圈，而是在凸輪的外表面上直接加工出滾道，滾道橫截面與凸輪外表面為同心、相似的幾何形狀，對(duì)雙波傳動(dòng)，兩者為同心且相似的橢圓，對(duì)三波傳動(dòng)，兩者為同心且相似的三瓣圓，由于凸輪的壁厚較厚，而且軸承的滾道深度較淺，因此，異形內(nèi)圈的壁厚較厚，是剛性圈/軸，而不再是柔性圈，這對(duì)獲得高的加工精度非常有利，而且，加工時(shí)獲得的幾何精度，在安裝時(shí)和安裝后保持不變。與異形外圈在安裝前滾道橫截面為圓形不同，異形內(nèi)圈在安裝前滾道橫截面形狀就不再是圓形的，而是橢圓、三瓣圓等形狀，在安裝后該橫截面形狀保持不變；過(guò)滾道底部各點(diǎn)的法平面截出的滾道輪廓形狀(簡(jiǎn)稱(chēng)滾道截形)完全相同、相等，比如均為單一圓弧形、橢圓弧形、兩半圓弧組成的桃尖形、直線型等，同樣在安裝時(shí)和安裝后保持不變，因此，本發(fā)明異形內(nèi)圈柔性軸承比現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承在安裝后即獲得明顯的精度優(yōu)勢(shì)，在工作條件下，這一精度優(yōu)勢(shì)將表現(xiàn)為更高的運(yùn)行平穩(wěn)性、低噪聲、低摩擦力矩、低溫升等技術(shù)和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。需要注意的是：(1)異形內(nèi)圈橫截面為橢圓和三瓣圓的滾道，過(guò)滾道底部各點(diǎn)的法平面并不一定通過(guò)橢圓和三瓣圓的中心，以橫截面為橢圓的滾道為例，只有在橢圓的四個(gè)端點(diǎn)(兩個(gè)長(zhǎng)軸端點(diǎn)和兩個(gè)短軸端點(diǎn))上，過(guò)這四個(gè)端點(diǎn)的法平面才通過(guò)橢圓的中心，除此之外的滾道底部其它點(diǎn)的法平面均不通過(guò)橢圓中心；(2)滾道的橫截面為橢圓與橢圓弧滾道是兩個(gè)不同的概念，滾道的橫截面為橢圓是指在異形內(nèi)圈上，垂直于異形內(nèi)圈的中心軸線橫切滾道，所得到的滾道橫截面形狀為橢圓狀；橢圓弧滾道是指過(guò)滾道底部各點(diǎn)的法平面所截出的滾道的幾何形狀為橢圓弧，橢圓弧滾道是溝型滾道，與滾珠有兩個(gè)接觸點(diǎn)，是三點(diǎn)接觸球軸承或四點(diǎn)接觸球軸承才采用的溝型滾道。

異形內(nèi)圈可采用軸承鋼或中碳鋼制造。當(dāng)采用中碳鋼時(shí)，對(duì)滾道表面進(jìn)行感應(yīng)淬火或滲碳或碳氮共滲熱處理，這樣即兼顧了內(nèi)圈基體材料的韌性，又兼顧了滾道表面的抗磨性和抗疲勞剝落性。

異形內(nèi)圈柔性軸承和柔輪裝配而成新型柔輪和波發(fā)生器組件，為“兩件套”。采用異形內(nèi)圈柔性軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件，從根本上避免了現(xiàn)有技術(shù)中加工后精度較高的柔性軸承往凸輪上過(guò)盈安裝時(shí)，溝型發(fā)生畸變，幾何和形位精度大幅度下降，且加工時(shí)工作面上形成的壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力等弊端，從而實(shí)質(zhì)性提高了組件的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和運(yùn)行可靠度。

如上所述，為了減小乃至避免柔輪齒沿齒寬方向的附加翹曲變形和沿圓周方向的附件扭曲變形，應(yīng)增加柔性軸承滾動(dòng)體同外圈滾道的接觸點(diǎn)數(shù)，按理，線接觸滾子軸承有無(wú)窮個(gè)接觸點(diǎn)，理應(yīng)是一個(gè)最優(yōu)的選擇，但現(xiàn)有技術(shù)中卻沒(méi)有采用柔性滾子軸承的柔輪和波發(fā)生器組件，其原因是，滾子軸承需要帶擋邊，但柔性軸承外圈和內(nèi)圈都又不能帶擋邊，因?yàn)樗鼈兌家l(fā)生彎曲變形，帶上擋邊等于帶上了“加強(qiáng)筋”，相當(dāng)于“L型鋼”或“工字鋼”，就會(huì)使得變形十分困難乃至無(wú)法變形。異形內(nèi)圈柔性軸承使得將柔性軸承設(shè)計(jì)制作為滾子軸承成為可能，因?yàn)楫愋蝺?nèi)圈在安裝和使用過(guò)程中都無(wú)需變形，因此可以設(shè)計(jì)制作內(nèi)圈帶雙擋邊的異形內(nèi)圈柔性滾子軸承(當(dāng)然，以可以設(shè)計(jì)制作內(nèi)圈帶單擋邊的異形內(nèi)圈柔性滾子軸承，但沒(méi)有擋邊的一側(cè)，裝置中需要有其它元件限制滾子朝這個(gè)方向的竄動(dòng))。采用異形內(nèi)圈柔性滾子軸承與柔輪裝配而成的新型柔輪和波發(fā)生器組件，具有更高的傳動(dòng)精度和服役壽命。

異形雙圈柔性軸承本身就是新型柔輪和波發(fā)生器組件，為“單件”。該組件具有采用異形外圈柔性軸承新型柔輪和波發(fā)生器組件和采用異形內(nèi)圈柔性軸承新型柔輪和波發(fā)生器組件的雙重優(yōu)勢(shì)，具有非常高的傳動(dòng)精度和服役壽命。

為直觀起見(jiàn)，將采用異形套圈柔性軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件與現(xiàn)有技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件在結(jié)構(gòu)、精度、加工特性、性能等方面的對(duì)比列入下表。

附圖說(shuō)明

圖1現(xiàn)有技術(shù)凸輪橫截面示意圖

圖2現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承示意圖

圖3現(xiàn)有技術(shù)波發(fā)生器示意圖

圖4現(xiàn)有技術(shù)柔輪示意圖

圖5現(xiàn)有技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件示意圖

圖6異形內(nèi)圈柔性軸承的異形內(nèi)圈示意圖

圖7異形套圈柔性軸承滾道法平面內(nèi)截形示意圖

(A)單一圓??；(B)橢圓??；(C)桃尖??；(D)帶雙擋邊直線型

圖8異形外圈柔性軸承的異形外圈示意圖

圖9異形內(nèi)圈柔性球軸承示意圖

圖10包含異形雙圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖

圖11包含異形雙圈柔性滾子軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖

圖12包含異形內(nèi)圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖

圖13包含異形外圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖

圖中代號(hào)說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)凸輪橫截面示意圖。凸輪內(nèi)孔帶鍵槽，以便和輸入/輸出軸配合，凸輪外表面不是圓形，而是根據(jù)諧波發(fā)生器傳動(dòng)波次要求而設(shè)計(jì)的特殊曲線，對(duì)雙波傳動(dòng)，該曲線為橢圓，對(duì)三波傳動(dòng)，該曲線為三瓣圓，對(duì)四波傳動(dòng)，該曲線為四瓣圓，其中雙波傳動(dòng)最為常見(jiàn)，因此，本圖給出的曲線為橢圓。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承示意圖。該柔性軸承為單列淺溝向心球軸承，21為薄壁外圈，22為薄壁內(nèi)圈，23為滾珠，24為保持器，在安裝前的自由狀態(tài)下，外圈、內(nèi)圈和各滾珠的中心圓在橫截面內(nèi)的形狀均為圖示的圓形?，F(xiàn)行技術(shù)柔性軸承的外圈和內(nèi)圈均用軸承鋼制造。

圖3現(xiàn)有技術(shù)波發(fā)生器示意圖。圖2所示現(xiàn)有技術(shù)的柔性軸承安裝到圖1所示現(xiàn)有技術(shù)凸輪上而成的構(gòu)件稱(chēng)為現(xiàn)有技術(shù)的波發(fā)生器。圖中，31為凸輪，32為柔性軸承，柔性軸承的內(nèi)圓表面與凸輪的外圓表面過(guò)盈配合，安裝配合后，柔性軸承外圈、內(nèi)圈和各滾珠的中心圓在橫截面內(nèi)的形狀被迫依凸輪的形狀由圓形變?yōu)闄E圓形，這些橢圓和凸輪外表面的橢圓共中心。

圖4現(xiàn)有技術(shù)柔輪示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)中，柔輪分為幾種形式，但其共性特點(diǎn)不變：(1)薄壁；(2)外圓面一定寬度上加工有齒，以與剛輪上的齒相嚙合，為方便起見(jiàn)，稱(chēng)與剛輪相嚙合的齒為柔輪齒(柔輪齒可以在柔輪上，也可以在異形外圈上)。在安裝前自由狀態(tài)下，在橫截面內(nèi)的形狀均為圓形。

圖5現(xiàn)有技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件示意圖。將圖4所示現(xiàn)有技術(shù)的柔輪安裝到圖3所示現(xiàn)有技術(shù)的波發(fā)生器上就形成本圖所示的現(xiàn)有技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件，安裝后，在橫截面內(nèi)原本為圓形的柔輪被迫依波發(fā)生器的形狀變?yōu)闄E圓形。51為波發(fā)生器，包括柔性軸承511和凸輪512，52為柔輪。

圖6異形內(nèi)圈柔性軸承的異形內(nèi)圈示意圖。異形內(nèi)圈柔性軸承的內(nèi)圈簡(jiǎn)稱(chēng)異形內(nèi)圈，異形內(nèi)圈就是將現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)圈和現(xiàn)有技術(shù)的凸輪集成為一個(gè)整體，即去掉現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承的內(nèi)圈，將現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承內(nèi)圈的滾道直接加工在凸輪上，本圖中給出的是橢圓凸輪、單一圓弧溝道，左側(cè)為橫截面示意圖，右側(cè)為縱截面示意圖，可以看出溝底和溝道擋邊的橫截面均為橢圓形，溝底任意一點(diǎn)的法平面截得的溝道輪廓相同。異形內(nèi)圖的滾道形狀可以為圖7(A)至圖7(D)所示四種當(dāng)中的任意一種，本圖示例的是第一種，即單一圓弧溝道，圓弧中心為O，圓弧半徑為R。

圖7內(nèi)圈或外圈滾道法平面內(nèi)截形示意圖。為了減少工作時(shí)柔輪齒沿齒寬方向的翹曲變形和沿圓周方向的扭曲變形，需要提高滾動(dòng)體同外圈滾道的接觸點(diǎn)數(shù)，這個(gè)通過(guò)改變滾道的截形來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖7A中，滾道截面形狀為單一圓弧，圓弧中心為O₁、圓弧半徑為R，與中心為O的滾珠只有一個(gè)接觸點(diǎn)，接觸角為0；圖7B中，滾道截面形狀為變曲率的橢圓弧，橢圓弧所在的橢圓長(zhǎng)軸為2a、短軸為2b、長(zhǎng)軸和短軸相交于O₁點(diǎn)，與中心為O的滾珠有兩個(gè)接觸點(diǎn)，接觸角均為α；圖7C中，滾道截面形狀為兩半圓弧拼接而成的桃尖弧型，右半圓弧中心為O₁、左半圓弧中心為O₂、圓弧半徑均為R，與中心為O的滾珠有兩個(gè)接觸點(diǎn)，接觸角均為α；圖7D中，滾道截面形狀為帶擋邊的線型滾道，與滾子接觸長(zhǎng)度為L(zhǎng)，有無(wú)窮個(gè)接觸點(diǎn)，只有異形內(nèi)圈柔性滾子軸承或異形雙圈柔性滾子軸承的異形內(nèi)圈采用帶雙擋邊的線型滾道。圖7中，對(duì)點(diǎn)接觸，接觸點(diǎn)用實(shí)心黑色圓點(diǎn)表示，對(duì)線接觸，接觸點(diǎn)為無(wú)窮多個(gè)，用黑色粗實(shí)線表示。

圖8異形外圈柔性軸承的異形外圈示意圖。異形外圈柔性軸承的外圈簡(jiǎn)稱(chēng)異形外圈，異形外圈就是將現(xiàn)有技術(shù)的外圈和現(xiàn)有技術(shù)的柔輪集成為一個(gè)整體，即去掉現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承的外圈，將現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承外圈的滾道直接加工在柔輪上，圖中可以看出，異形外圈在安裝前的自由狀態(tài)下，橫截面為圓形。異形外圈的滾道形狀可以為圖7(A)至圖7(C)所示三種當(dāng)中的任意一種溝型滾道，也可以是不帶擋邊的線型滾道，本圖示例的是第一種，即單一圓弧溝道。

圖9異形內(nèi)圈柔性球軸承示意圖。異形內(nèi)圈柔性球軸承是用圖6所示的異形內(nèi)圈92、圖2中所示的現(xiàn)行技術(shù)外圈91和滾珠93合套裝配而成的柔性球軸承，保持器94將各滾珠沿圓周方向均勻隔開(kāi)。該異形內(nèi)圈柔性球軸承，由于異形內(nèi)圈92的溝道橫截面為橢圓，因此使得各滾珠的中心圓直徑和外圈的橫截面形狀均為橢圓。圖9中，套圈為溝型滾道，其截形包括單一圓弧、橢圓弧和桃尖弧，單一圓弧與滾珠形成一個(gè)接觸點(diǎn)，橢圓弧和桃尖弧與滾珠形成兩個(gè)接觸點(diǎn)。

圖10包含異形雙圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖?？梢钥闯?，該新型柔輪和波發(fā)生器組件實(shí)際就是異形雙圈柔性球軸承，該異形雙圖柔性球軸承具備了柔輪和波發(fā)生器組件的全部功能。異形雙圈柔性球軸承10即用圖8所示的異形外圈101、圖6所示的異形內(nèi)圈102和滾珠103合套裝配而成的柔性球軸承，保持器104將滾珠103沿圓周方向均勻隔開(kāi)。由于異形內(nèi)圈滾道的橫截面為橢圓，因此使得各滾珠中心連成的曲線、異形外圈的橫截面形狀全為橢圓。圖10中，套圈為溝型滾道，其截形包括單一圓弧、橢圓弧和桃尖弧，單一圓弧與滾珠形成一個(gè)接觸點(diǎn)，橢圓弧和桃尖弧與滾珠形成兩個(gè)接觸點(diǎn)。

圖11包含異形雙圈柔性滾子軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖?？梢钥闯?，該新型柔輪和波發(fā)生器組件就是異形雙圈柔性滾子軸承，該異形雙圈柔性滾子軸承具備了柔輪和波發(fā)生器組件的全部功能。異形雙圈柔性滾子軸承即用圖8所述的異形外圈111、圖6所述的異形內(nèi)圈112和滾子113合套裝配而成的柔性滾子軸承，保持器114將滾子113沿圓周方向均勻隔開(kāi)。由于異形內(nèi)圈滾道的橫截面為橢圓形，因此使得各滾子中心連成的曲線、異形外圈的橫截面形狀全為橢圓形。圖中所示采取的是異形外圈111不帶擋邊、異形內(nèi)圈112帶雙擋邊的滾子沿軸向的固定方式，柔性滾子軸承中的滾子同滾道形成無(wú)窮個(gè)接觸點(diǎn)。

圖12包含異形內(nèi)圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖?？梢钥闯?，該新型柔輪和波發(fā)生器組件由圖9所示的異形內(nèi)圈柔性球軸承121與圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)柔輪裝配而成，1211、1212、1213和1214分別為異形內(nèi)圈柔性球軸承的外圈(柔性件)、異形內(nèi)圈(剛性件)、滾珠和保持器，柔輪122的內(nèi)圓表面與異形內(nèi)圈柔性球軸承121的外圈外圓表面相配合。由于異形內(nèi)圈滾道的橫截面為橢圓，因此使得各滾珠中心連成的曲線、異形外圈的橫截面、柔輪的橫截面形狀全為橢圓。圖12中，套圈為溝型滾道，其截形包括單一圓弧、橢圓弧和桃尖弧，單一圓弧與滾珠形成一個(gè)接觸點(diǎn)，橢圓弧和桃尖弧與滾珠形成兩個(gè)接觸點(diǎn)。

圖13包含異形外圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意圖?？梢钥闯?，該新型柔輪和波發(fā)生器組件由異形外圈柔性球軸承131和現(xiàn)行技術(shù)凸輪132裝配而成，異形外圈柔性球軸承131的內(nèi)圈內(nèi)圓表面與凸輪132的外圓表面過(guò)盈配合。異形外圈柔性球軸承131可由圖2所示的柔性球軸承中的外圈被圖8所示的異形外圈替代所得。1311、1312、1313、1314分別為異形外圈(柔性件)、內(nèi)圈(柔性件)、滾珠和保持器。異形外圈柔性球軸承131在安裝前的自由狀態(tài)下，各橫截面為圓形，但與凸輪132安裝后，由于凸輪的橫截面為橢圓形，因此使得柔性?xún)?nèi)圈1312的橫截面、各滾珠1313中心連成的曲線、異形外圈1311的橫截面形狀全為橢圓。圖13中，套圈為溝型滾道，其截形包括單一圓弧、橢圓弧和桃尖弧，單一圓弧與滾珠形成一個(gè)接觸點(diǎn)，橢圓弧和桃尖弧與滾珠形成兩個(gè)接觸點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例1、異形內(nèi)圈柔性球軸承

如圖9所示，異形內(nèi)圈柔性球軸承是用圖6所示的異形內(nèi)圈92、圖2所示的現(xiàn)行技術(shù)外圈91和滾珠93合套裝配而成的柔性球軸承，保持器94將各滾珠沿圓周方向均勻隔開(kāi)。異形內(nèi)圈92即將現(xiàn)行技術(shù)柔性球軸承內(nèi)圈拿掉，將現(xiàn)行技術(shù)柔性球軸承內(nèi)圈的溝道直接加工在凸輪軸上所得，異形內(nèi)圈92的溝道和擋邊的橫截面形狀均為橢圓；外圈91與現(xiàn)行技術(shù)柔性球軸承的外圈相同或相近。外圈91和異形內(nèi)圈92的溝道截形均可以選擇為圖7(A)所示的單一圓弧型(與滾珠單點(diǎn)接觸)、圖7(B)所示的橢圓弧型(與滾珠兩點(diǎn)接觸)或7(C)所示的桃尖弧形(與滾珠兩點(diǎn)接觸)，由此，根據(jù)一個(gè)滾珠同內(nèi)圈滾道和外圈滾道的接觸點(diǎn)數(shù)之和，異形內(nèi)圈柔性球軸承可以細(xì)分為：(1)異形內(nèi)圈兩點(diǎn)接觸柔性球軸承(兩點(diǎn)接觸為默認(rèn)，一般不用明示)；(2)異形內(nèi)圈三點(diǎn)接觸柔性球軸承；(3)異形內(nèi)圈四點(diǎn)接觸柔性球軸承。滾珠同外圈溝道的接觸點(diǎn)數(shù)增多，有利于減少工作時(shí)柔輪齒沿齒寬方向的翹曲變形和沿圓周方向的扭曲變形，從而提高諧波傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和運(yùn)行壽命。

外圈材料采用軸承鋼，制作方法同現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承外圈；異形內(nèi)圈材料采用軸承鋼或中碳鋼，當(dāng)采用中碳鋼時(shí)，溝道部分采用感應(yīng)淬火熱處理或滲碳、碳氮共滲熱處理；滾珠材料為軸承鋼、不銹鋼或工程陶瓷。采用將外圈加熱膨脹或機(jī)械力夾持使其發(fā)生彈性變形的方法將滾珠填入兩個(gè)套圈的溝道之間，外圈91同異形內(nèi)圈92合套裝配前橫截面為圓形，合套后被強(qiáng)迫變?yōu)閳D9所示的橢圓形。

異形內(nèi)圈柔性球軸承由于采用溝道直接加工在凸輪軸上的異形內(nèi)圈，內(nèi)圈溝道精密加工成型后，各個(gè)方向的幾何和形位精度、滾道面各點(diǎn)的壓應(yīng)力狀態(tài)都沒(méi)有變化，對(duì)提高軸承的運(yùn)行精度進(jìn)而提高諧波傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和運(yùn)行可靠度十分有利。反觀現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承內(nèi)圈，以單一圓弧溝道為例，加工后裝配前，內(nèi)圈橫截面為圓形，溝道截形為嚴(yán)格的圓弧形，當(dāng)壓入橢圓型凸輪后，內(nèi)圈橫截面被迫成為橢圓形，通過(guò)溝底不同點(diǎn)的法平面截出的溝道不再為嚴(yán)格的圓弧形，各處的溝曲率半徑、溝寬、溝底到內(nèi)圓面(即凸輪外圓面)的距離不再相等，滾道面上有些點(diǎn)因套圈變形而由加工后的壓應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槔瓚?yīng)力狀態(tài)，這些因安裝形成的幾何誤差和不利的應(yīng)力狀態(tài)必然影響到軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和諧波傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和工作壽命。

實(shí)施例2、包含異形雙圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件

圖10可以看出，包含異形雙圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件實(shí)際就是異形雙圈柔性球軸承(因此，后文將兩者不加區(qū)別地稱(chēng)謂)，該異形雙圈柔性球軸承具備了柔輪和波發(fā)生器組件的全部功能，異形外圈為柔性圈且外表面帶柔輪齒，異形內(nèi)圈為軸連內(nèi)圈，滾道直接加工在凸輪軸上且滾道的橫截面形狀為橢圓，異形內(nèi)圈上的孔、槽可與傳動(dòng)軸相連。異形雙圈柔性球軸承10即用圖8所示的異形外圈101、圖6所示的異形內(nèi)圈102和滾珠103合套裝配而成的柔性球軸承，保持器104將滾珠103沿圓周方向均勻隔開(kāi)。

異形內(nèi)圈102即將現(xiàn)行技術(shù)柔性球軸承內(nèi)圈拿掉，將現(xiàn)行技術(shù)柔性球軸承內(nèi)圈的溝道直接加工在凸輪軸上所得，異形內(nèi)圈102的溝道和擋邊的橫截面形狀均為橢圓；異形外圈101即將現(xiàn)行技術(shù)柔性球軸承外圈拿掉，將現(xiàn)行技術(shù)柔性球軸承外圈的溝道直接加工在柔輪上所得，它的溝道和擋邊的橫截面形狀在自由狀態(tài)下為圓形，在裝配后被迫變?yōu)闄E圓形。異形外圈101和異形內(nèi)圈102的溝道截形均可以選擇為圖7(A)所示的單一圓弧型(與滾珠單點(diǎn)接觸)、圖7(B)所示的橢圓弧型(與滾珠兩點(diǎn)接觸)或7(C)所示的桃尖弧形(與滾珠兩點(diǎn)接觸)，由此，根據(jù)一個(gè)滾珠同內(nèi)圈滾道和外圈滾道的接觸點(diǎn)數(shù)之和，異形雙圈柔性球軸承可以細(xì)分為：(1)異形雙圈兩點(diǎn)接觸柔性球軸承(兩點(diǎn)接觸為默認(rèn)，一般不用明示)；(2)異形雙圈三點(diǎn)接觸柔性球軸承；(3)異形雙圈四點(diǎn)接觸柔性球軸承。滾珠同異形外圈溝道的接觸點(diǎn)數(shù)增多，有利于減少工作時(shí)柔輪齒沿齒寬方向的翹曲變形和沿圓周方向的扭曲變形，從而提高諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)精度和運(yùn)行壽命。

異形外圈材料采用滲碳鋼或合金鋼，異形內(nèi)圈材料采用軸承鋼或中碳鋼，當(dāng)異形內(nèi)圈材料采用中碳鋼時(shí)，兩個(gè)異形套圈的溝道部分采用感應(yīng)淬火熱處理或滲碳、碳氮共滲熱處理；滾珠材料為軸承鋼、不銹鋼或工程陶瓷。采用將異形外圈加熱膨脹或機(jī)械力夾持使其發(fā)生彈性變形的方法將滾珠填入兩個(gè)異形套圈的溝道之間。

異形雙圈柔性球軸承除具有實(shí)施例1異形內(nèi)圈柔性球軸承所具有的全部?jī)?yōu)點(diǎn)之外，由于采用了異形外圈，還具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)溝道和柔輪齒在一個(gè)零件上，可以在一次裝夾中加工完成，因而提高了兩者之間的相互位置精度；(2)不存在現(xiàn)行技術(shù)中外圈相對(duì)柔輪沿圓周方向打滑并進(jìn)而引起結(jié)合面的微動(dòng)磨損、降低傳動(dòng)精度的不利情況；(3)不存在現(xiàn)行技術(shù)中外圈因采用韌性不足的軸承鋼，在高周彎曲載荷作用下，發(fā)生斷裂失效的問(wèn)題。這些優(yōu)點(diǎn)都十分有利于提高諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和工作壽命。

實(shí)施例3、包含異形雙圈柔性滾子軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件

圖11可以看出，包含異形雙圈柔性滾子軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件就是異形雙圈柔性滾子軸承(因此，后文將兩者不加區(qū)別地稱(chēng)謂)，該異形雙圈柔性滾子軸承具備了柔輪和波發(fā)生器組件的全部功能，異形外圈為柔性圈且外表面帶柔輪齒，異形內(nèi)圈為軸連內(nèi)圈，滾道直接加工在凸輪軸上且滾道的橫截面形狀為橢圓，異形內(nèi)圈上的孔、槽可與傳動(dòng)軸相連。異形雙圈柔性滾子軸承11即用圖8所述的異形外圈111、圖6所述的異形內(nèi)圈112和滾子113合套裝配而成的柔性滾子軸承，保持器114將滾子113沿圓周方向均勻隔開(kāi)。異形內(nèi)圈112就是帶線型滾道的凸輪，其滾道和擋邊的橫截面形狀均為橢圓，異形內(nèi)圈滾道為帶雙擋邊的線型滾道；異形外圈111就是帶線型滾道的柔輪，即將滾道直接加工在柔輪的內(nèi)圓面上，異形外圈滾道為不帶擋邊的線型滾道，異形外圈的橫截面形狀在自由狀態(tài)下為圓，在裝配后被迫變?yōu)闄E圓。

本示例中，異形外圈111滾道不帶擋邊，異形內(nèi)圈112滾道帶雙擋邊，套圈擋邊限定了滾子113的軸向竄動(dòng)。由于異形外圈111滾道不帶擋邊，因此，它是可分離套圈，這對(duì)軸承本身的裝配以及軸承的安裝、拆卸都是十分有利的，異形套圈柔性滾子軸承避免了柔性球軸承和異形套圈柔性球軸承在軸承裝配過(guò)程中套圈對(duì)滾動(dòng)體的擦傷和擠傷。異形套圈柔性滾子軸承滾子同套圈滾道的接觸狀態(tài)同圖7(D)的線接觸，具有無(wú)窮個(gè)接觸點(diǎn)，非常有利于減少工作時(shí)柔輪齒沿齒寬方向的翹曲變形和沿圓周方向的扭曲變形，同時(shí)，與點(diǎn)接觸副相比，線接觸副具有高的接觸剛度和低的接觸應(yīng)力，所有這些都十分有利于提高諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和運(yùn)行壽命。

異形外圈材料采用滲碳鋼或合金鋼，滾道部分采用感應(yīng)淬火熱處理或滲碳、碳氮共滲熱處理，異形內(nèi)圈材料采用軸承鋼，進(jìn)行常規(guī)淬火、回火熱處理；滾予材料為軸承鋼、不銹鋼或工程陶瓷。異形內(nèi)圈、異形外圈和滾子的合套裝配方法與現(xiàn)有技術(shù)滾子軸承相似。

異形雙圈柔性滾子軸承除具有實(shí)施例2異形雙圈柔性球軸承所具有的全部?jī)?yōu)點(diǎn)之外，由于滾動(dòng)體采用滾子，還具有如上所述的簡(jiǎn)單、無(wú)損傷合套以及滾動(dòng)體同異形外圈滾道無(wú)窮點(diǎn)線接觸的優(yōu)點(diǎn)。異形雙圈柔性滾子軸承所具有的這些優(yōu)點(diǎn)，最終都有利于提高諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和工作壽命。

實(shí)施例4、包含異形內(nèi)圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件

本實(shí)施例給出的包含異形內(nèi)圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件如圖12所示，為圖9所示實(shí)施例1所述的異形內(nèi)圈柔性球軸承121與圖4所示的柔輪122的裝配組件，異形內(nèi)圈柔性球軸承121包括外圈1211、異形內(nèi)圈1212、滾珠1213和保持器1214，異形內(nèi)圈柔性球軸承121及其制作方法如實(shí)施例1所述，柔輪122的設(shè)計(jì)制作方法同現(xiàn)有技術(shù)，制作后將兩者裝配起來(lái)即得到本實(shí)施例所述的新型柔輪和波發(fā)生器組件，裝配時(shí)，異形內(nèi)圈柔性球軸承121的外圈外圓面與柔輪122的內(nèi)圓面相配合，配合前，柔輪122橫截面形狀為圖4所示的圓形，配合后，柔輪橫截面形狀被迫變?yōu)閳D12所示的橢圓形。

該新型柔輪和波發(fā)生器組件由于包含采用異形內(nèi)圈的異形內(nèi)圈柔性球軸承，將凸輪和內(nèi)圈有機(jī)地集成在一起，而且可采用球與套圈滾道的三點(diǎn)接觸和四點(diǎn)接觸形式，相比現(xiàn)行技術(shù)組件具有如下優(yōu)勢(shì)：(1)內(nèi)圈滾道可以獲得很高的加工精度，而且該精度在安裝時(shí)和安裝后不會(huì)發(fā)生變化；(2)內(nèi)圈滾道加工成形時(shí)獲得的壓應(yīng)力不會(huì)因安裝變形變?yōu)槔瓚?yīng)力；(3)減小乃至避免柔輪齒沿齒寬方向的附加翹曲變形和沿圓周方向的附加扭曲變形，從而比現(xiàn)行技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件具有更高的傳動(dòng)精度和服役壽命。

實(shí)施例5、包含異形外圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件

包含異形外圈柔性球軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件示意如圖13?？梢钥闯觯撔滦腿彷喓筒òl(fā)生器組件由異形外圈柔性球軸承131和現(xiàn)行技術(shù)凸輪132裝配而成，異形外圈柔性球軸承131的內(nèi)圈內(nèi)圓表面與凸輪132的外圓表面過(guò)盈配合。異形外圈柔性球軸承131可由圖2所示的柔性球軸承中的外圈被圖8所示的異形外圈替代所得。1311、1312、1313、1314分別為異形外圈(柔性件)、內(nèi)圈(柔性件)、滾珠和保持器。異形外圈柔性球軸承131在安裝前的自由狀態(tài)下，各橫截面為圓形，但與凸輪132安裝后，由于凸輪的橫截面為橢圓形，因此使得柔性?xún)?nèi)圈1312的橫截面、各滾珠1313中心連成的曲線、異形外圈1311的橫截面形狀全為橢圓。圖13中，套圈為溝型滾道，其截形包括單一圓弧、橢圓弧和桃尖弧，單一圓弧與滾珠形成一個(gè)接觸點(diǎn)，橢圓弧和桃尖弧與滾珠形成兩個(gè)接觸點(diǎn)。

該新型柔輪和波發(fā)生器組件由于包含采用異形外圈的異形外圈柔性球軸承，將柔輪和外圈有機(jī)地集成在一起，而且可采用球與套圈滾道的三點(diǎn)接觸和四點(diǎn)接觸形式，相比現(xiàn)行技術(shù)組件具有如下優(yōu)勢(shì)：(1)避免了外圈與柔輪之間轉(zhuǎn)速不完全同步、在配合面發(fā)生微動(dòng)磨損的問(wèn)題；(2)避免了高碳鉻軸承鋼外圈的彎曲斷裂問(wèn)題；(3)提高了柔輪齒相對(duì)外圈滾道的相互位置精度；(4)減小乃至避免柔輪齒沿齒寬方向的附加翹曲變形和沿圓周方向的附加扭曲變形，從而比現(xiàn)行技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件具有更高的傳動(dòng)精度和服役壽命。

需要特別說(shuō)明的是，為限制滾子的軸向位移，滾子軸承的套圈必須帶擋邊，但擋邊對(duì)于套圈相當(dāng)于加強(qiáng)筋，帶擋邊的套圈變形困難乃至無(wú)法變形，因此，不存在柔性滾子軸承。但采用異形內(nèi)圈后，因?yàn)楫愋蝺?nèi)圈是不需要變形的，因此可以采用帶雙擋邊的滾道(與之配套的外圈或異形外圈滾道就無(wú)需帶擋邊)，由此使得設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用柔性滾予軸承稱(chēng)為可能，開(kāi)辟了滾子軸承應(yīng)用的新領(lǐng)域。

現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承的外圈和內(nèi)圈都必須是柔性圈，否則就無(wú)法履行其既定的功能，本發(fā)明技術(shù)異形外圈柔性軸承的內(nèi)圈和異形外圈都仍然是柔性圈，但異形內(nèi)圈柔性軸承和異形雙圈柔性軸承的異形內(nèi)圈就不再是柔性圈，而是剛性圈/軸，由此擴(kuò)大了柔性軸承的定義范圍。

現(xiàn)行技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件包括凸輪、(兩點(diǎn)接觸)柔性球軸承和柔輪，只有一種類(lèi)型，是“三件套”，本發(fā)明新型柔輪和波發(fā)生器組件包含異形套圈柔性軸承，細(xì)分為十一種類(lèi)型，是“兩件套”或“單件”，為清楚起見(jiàn)，列入下表。

異形內(nèi)圈同時(shí)替代現(xiàn)有技術(shù)凸輪和現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承的內(nèi)圈，是一根帶滾道的凸輪軸，滾道的橫截面為橢圓，替代后具有下列優(yōu)勢(shì)：(1)現(xiàn)行技術(shù)柔性軸承內(nèi)圈因壁厚很薄、寬度很窄而在加工時(shí)難以獲得高的加工精度，本申請(qǐng)異形內(nèi)圈則不同，為剛性圈/軸，能夠獲得很高的加工精度；(2)不再需要加工柔性?xún)?nèi)圈，降低了加工成本；(3)避免了現(xiàn)行技術(shù)柔性?xún)?nèi)圈往凸輪軸上安裝時(shí)，內(nèi)圈被迫由圓環(huán)變?yōu)闄E圓環(huán)而引起的滾道形狀和滾道相對(duì)其它表面的形位精度的下降，以及滾道表面拉應(yīng)力的產(chǎn)生，從而提高了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度、降低了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)功耗、提高了軸承的運(yùn)行可靠度，進(jìn)而提高了柔輪和波發(fā)生器組件的傳動(dòng)精度和工作壽命。

異形外圈同時(shí)替代現(xiàn)有技術(shù)柔輪和現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承的外圈，異形外圈仍然是柔性的。替代后具有下列優(yōu)勢(shì)：(1)不再需要加工柔性外圈，降低了加工成本；(2)異形外圈的壁厚比現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承外圈和柔輪的壁厚都要厚，有利于減小熱處理變形和加工變形，進(jìn)而降低加工成本，提高加工精度；(3)外圈滾道和柔輪齒互為基準(zhǔn)面加工或在一次裝夾定位中將兩者同時(shí)加工出來(lái)，提高了外圈滾道相對(duì)柔輪齒的相互位置精度；(4)避免了現(xiàn)有技術(shù)柔性軸承外圈與柔輪之間工作時(shí)存在的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和由此引起的兩者配合面的微動(dòng)磨損和傳動(dòng)精度的下降；(5)避免了現(xiàn)行技術(shù)使軸承鋼材質(zhì)(整體硬度較高但韌性不足)的外圈頻繁承受彎曲載荷而容易發(fā)生的套圈斷裂失效問(wèn)題。最終使得柔輪和波發(fā)生器組件的傳動(dòng)精度和工作壽命得以提高。

異形雙圈即同時(shí)采用異形內(nèi)圈和異形外圈，因此，異形雙圈柔性軸承兼具異形內(nèi)圈柔性軸承和異形外圈柔性軸承的優(yōu)點(diǎn)。

由于促使柔輪、外圈、異形外圈變形的力來(lái)自滾動(dòng)體同外圈或異形外圈滾道的接觸力，由于柔輪齒具有一定的寬度，因此，滾動(dòng)體同外圈或異形外圈滾道的(沿外圈寬度方向)接觸點(diǎn)個(gè)數(shù)增多，將能使得柔輪齒在發(fā)生既定徑向變形的同時(shí)，較小發(fā)生乃至不發(fā)生沿齒寬方向的附加翹曲變形或沿圓周方向的附加扭曲變形。柔性球軸承中，滾珠同外圈溝道的接觸點(diǎn)數(shù)可以通過(guò)外圈溝道的截形加以控制，單一圓弧溝道有一個(gè)接觸點(diǎn)，橢圓弧溝道和桃尖弧溝道有兩個(gè)接觸點(diǎn)。

如上所述，采用異形內(nèi)圈后才使得柔性滾子軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)用成為可能。異形套圈柔性滾子軸承除具有異形套圈柔性球軸承一樣的技術(shù)和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)外，還另外具有如下優(yōu)勢(shì)：(1)外圈或異形外圈為不帶擋邊的可分離柔性套圈，因此，軸承合套裝配過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)滾動(dòng)體沒(méi)有任何擦傷和擠傷；(2)促使柔輪齒變形的力是無(wú)窮點(diǎn)接觸的分布力，工作時(shí)柔輪齒在發(fā)生既定徑向變形的同時(shí)，更少乃至不會(huì)發(fā)生沿齒寬方向的翹曲變形和沿圓周方向的扭曲變形；(3)降低了滾動(dòng)體同滾道的接觸應(yīng)力，延長(zhǎng)了軸承的運(yùn)行壽命；(4)由于(1)、(2)和(3)而使得包含異形外圈柔性滾子軸承的新型柔輪和波發(fā)生器組件的傳動(dòng)精度進(jìn)一步提高、工作壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)。異形套圈柔性滾子軸承中，如果采用帶凸度的滾子或/和帶凸度的滾道，比如對(duì)數(shù)凸形，對(duì)性能的提高更加有利。

軸承套圈上的工作表面統(tǒng)稱(chēng)為滾道，對(duì)球軸承，滾道是溝型滾道，習(xí)慣上也簡(jiǎn)稱(chēng)溝道；對(duì)滾予軸承，滾道是線型滾道，習(xí)慣上也簡(jiǎn)稱(chēng)滾道。

上述滾子包含圓柱滾子和滾針。

異形外圈上除有滾道和柔輪齒之外，異形內(nèi)圈上除有滾道和安裝孔、槽之外，它們上面可能還會(huì)有在諧波齒輪傳動(dòng)裝置中固定、安裝用的孔、螺孔、臺(tái)肩等部位，這些部位針對(duì)不同的諧波齒輪傳動(dòng)裝置類(lèi)型、大小進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)、布置即可，不屬于本申請(qǐng)所展示、討論的重點(diǎn)，因此，在本申請(qǐng)的附圖中，未對(duì)這些部位進(jìn)行展示、描述。

本申請(qǐng)雖然仍稱(chēng)為柔輪和波發(fā)生器組件，但這是從組件輸入、輸出功能的角度來(lái)稱(chēng)謂的，本申請(qǐng)新型柔輪和波發(fā)生器組件未必包含現(xiàn)行技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件中的全部三個(gè)構(gòu)件(凸輪、柔性軸承和柔輪)，即便包含其中某個(gè)構(gòu)件，該構(gòu)件也可能已經(jīng)被集成、升級(jí)或演化。但本申請(qǐng)新型柔輪和波發(fā)生器組件具有現(xiàn)行技術(shù)柔輪和波發(fā)生器組件的全部輸入、輸出功能，而且性能更加優(yōu)良，集中表現(xiàn)在傳動(dòng)精度更高，工作壽命更長(zhǎng)。

以上公開(kāi)的僅為本申請(qǐng)的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本申請(qǐng)并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。