阅读说明：本技术 一种杯形柔轮筒体结构 (Cup-shaped flexible gear barrel structure ) 是由 侍威 张兆晶 豆永强 郑继贵 李建军 于 2020-10-19 设计创作，主要内容包括：一种杯形柔轮筒体结构,包括筒侧壁、与筒侧壁连接的筒底；所述筒底的中部设有通孔,通孔的两侧相对位置各设一个法兰孔；所述筒侧壁在靠近筒底处设有波纹结构和第一过渡部,波纹结构与第一过渡部连接,第一过渡部与筒底连接；所述波纹结构各处的厚度相等,波纹结构的波峰圆弧半径与波纹结构的波谷圆弧半径不等；所述第一过渡部为两段半径不等的圆弧,第一过渡部的厚度小于波纹结构的厚度；所述筒底在靠近法兰孔的位置设有第二过渡部,第二过渡部为四段半径不等的圆弧,从筒侧壁到通孔的方向,四段圆弧的半径依次减小。本发明能够大幅降低筒底与筒体过渡区域应力集中、筒底辐板与筒底法兰过渡区应力集中现象,提高抗疲劳能力、提高柔轮承载能力。(A cup-shaped flexible gear barrel structure comprises a barrel side wall and a barrel bottom connected with the barrel side wall; a through hole is formed in the middle of the cylinder bottom, and two flange holes are formed in opposite positions of two sides of the through hole respectively; the side wall of the cylinder is provided with a corrugated structure and a first transition part at a position close to the cylinder bottom, the corrugated structure is connected with the first transition part, and the first transition part is connected with the cylinder bottom; the thicknesses of all parts of the corrugated structure are equal, and the arc radius of the wave crest of the corrugated structure is not equal to the arc radius of the wave trough of the corrugated structure; the first transition part is two arcs with different radiuses, and the thickness of the first transition part is smaller than that of the corrugated structure; the cylinder bottom is provided with a second transition part at a position close to the flange hole, the second transition part is a circular arc with four sections of unequal radiuses, and the radiuses of the four sections of circular arcs are sequentially reduced from the cylinder side wall to the through hole. The invention can greatly reduce the stress concentration of the transition region between the cylinder bottom and the cylinder body and the stress concentration of the transition region between the cylinder bottom radial plate and the cylinder bottom flange, improve the anti-fatigue capability and improve the bearing capability of the flexible gear.)

一种杯形柔轮筒体结构

技术领域

本发明涉及一种杯形柔轮筒体结构，用于减小柔轮因弹性变形导致的应力 集中，提高柔轮承载能力。

背景技术

柔轮作为谐波减速器中最为薄弱也是最易发生疲劳破坏的零件，其结构形 式对柔轮的承载与寿命影响很大。柔轮作为弹性变形体，在凸轮强制变形力作 用下，呈交变应力状态，在变形区过渡区域容易产生应力集中，载荷应力分布 不均的现象。

柔轮常用的结构有杯形、礼帽型、环形等，其中以杯形柔轮结构最为复杂 且存在严重的应力集中现象，导致柔轮极易发生疲劳破坏。目前杯形柔轮常用 筒体结构为直筒型，即采用光滑薄壁圆筒，且壁厚没有变化，虽然会在筒体与 桶底区域采用圆弧过渡，但是仍然存在应力集中现象；目前柔轮筒底结构普遍 采用角度在1-3°倾斜线作为过渡结构，该结构虽然在一定程度上实现了等强 度梁的设计，但是在筒底辐板与筒底法兰过渡区应力过渡区范围小，应力集中 仍然突出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种杯形柔轮 筒体结构，在筒侧壁过渡区采用波纹结构，减弱柔轮开口处强制变形影响；在 筒底过渡区采用等强度辐板结构，减弱辐板与法兰交接处应力集中，提高辐板 承载抗弯承载能力。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种杯形柔轮筒体结构，包括筒侧壁、与筒侧壁连接的筒底；所述筒底的 中部设有通孔，通孔的两侧相对位置各设一个法兰孔；

所述筒侧壁在靠近筒底处设有波纹结构和第一过渡部，波纹结构与第一过 渡部连接，第一过渡部与筒底连接；

所述波纹结构各处的厚度相等，波纹结构的波峰圆弧半径与波纹结构的波 谷圆弧半径不等；

所述第一过渡部为两段半径不等的圆弧，第一过渡部的厚度小于波纹结构 的厚度；

所述筒底在靠近法兰孔的位置设有第二过渡部，第二过渡部为四段半径不 等的圆弧，从筒侧壁到通孔的方向，四段圆弧的半径依次减小。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述波纹结构的厚度T2为(0.52～0.55) ×T3，其中T3为柔轮齿圈壁厚；

T3＝(75+Z_R/4)×D/10000，其中为Z_R柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第一过渡部靠近波纹结构的圆弧半 径R6为(0.02～0.03)×柔轮轮齿分度圆直径。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第一过渡部远离波纹结构的圆弧半 径R5为(R6+T2)×(0.9～1.0)。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述筒底靠近第一过渡部处的厚度T1 为T2×(0.8～0.9)。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部的最大厚度T为T1× (3～4)。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中最小的圆弧半径为R1 为0.2mm～0.4mm，该圆弧弧度为45°～65°。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中最大的圆弧半径为R4 为(80～120)×R1。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R1 的圆弧半径R2为(3.5～4.5)×R1，该圆弧弧度为15°～25°。

上述杯形柔轮筒体结构，优选的，所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R4 的圆弧半径R3为(15～18)×R1，该圆弧弧度为6°～10°。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明提出的杯形柔轮筒体结构，能够大幅降低筒底与筒体过渡区域 应力集中、筒底辐板与筒底法兰过渡区应力集中现象，提高抗疲劳能力；能够 实现筒底过渡区等强度，降低筒底承载变形应力幅值，提高柔轮承载能力。

(2)柔轮筒体壁厚T2适当取值能够同时兼顾柔轮承载与变形，在不降低 承载能力的前提下，最大程度增加柔轮应力辐射区，提高柔轮抗疲劳的能力。

(3)柔轮筒底采用多段渐进性圆弧结构，该结构能够平缓筒底应力集中区， 提高柔轮抗疲劳能力，同时实现等强度设计，提高柔轮承载能力。

(4)筒体过渡区采用波纹结构可以大幅减小柔轮过渡区域应力幅值，提高 柔轮的承载能力。

附图说明

图1为柔轮筒体结构局部剖视第一示意图；

图2为柔轮筒体结构局部剖视第二示意图；

图3为柔轮筒底结构局部剖视示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 的实施方式作进一步详细描述。

一种杯形柔轮筒体结构，包括筒侧壁、与筒侧壁连接的筒底；所述筒底的 中部设有通孔，通孔的两侧相对位置各设一个法兰孔；所述筒侧壁在靠近筒底 处设有波纹结构和第一过渡部，波纹结构与第一过渡部连接，第一过渡部与筒 底连接；所述波纹结构各处的厚度相等，波纹结构的波峰圆弧半径与波纹结构 的波谷圆弧半径不等；所述第一过渡部为两段半径不等的圆弧，第一过渡部的 厚度小于波纹结构的厚度；所述筒底在靠近法兰孔的位置设有第二过渡部，第 二过渡部为四段半径不等的圆弧，从筒侧壁到通孔的方向，四段圆弧的半径依 次减小。

所述波纹结构的厚度T2为(0.52～0.55)×T3，其中T3为柔轮齿圈壁厚；

T3＝(75+Z_R/4)×D/10000，其中为Z_R柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径。

所述第一过渡部靠近波纹结构的圆弧半径R6为(0.02～0.03)×柔轮轮齿 分度圆直径。

所述第一过渡部远离波纹结构的圆弧半径R5为(R6+T2)×(0.9～1.0)。

所述筒底靠近第一过渡部处的厚度T1为T2×(0.8～0.9)。

所述第二过渡部的最大厚度T为T1×(3～4)。

所述第二过渡部中最小的圆弧半径为R1为0.2mm～0.4mm，该圆弧弧度 为45°～65°。

所述第二过渡部中最大的圆弧半径为R4为(80～120)×R1。

所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R1的圆弧半径R2为(3.5～4.5)×R1， 该圆弧弧度为15°～25°。

所述第二过渡部中紧挨圆弧半径为R4的圆弧半径R3为(15～18)×R1， 该圆弧弧度为6°～10°。

实施例：

一种杯形柔轮筒体结构，用于减小柔轮因弹性变形导致的应力集中，提高 柔轮承载能力。

1)筒体过渡区采用波纹结构，波峰最外径与柔轮筒体最大外径一致，波高 为2～4倍凸轮最大变形量；如图1所示。

柔轮筒体采用波纹结构，即1波峰+2波谷结构。

T3＝(75+Z_R/4)×D/10000，其中为Z_R柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径，T3柔轮齿圈壁厚。

T2＝(0.52～0.55)×T3，T2为筒体壁厚。

R7-R8＝T2，其中波峰圆弧半径R7、波谷圆弧半径R8。

R6＝(0.02～0.03)×D。

R5＝(R6+T2)×(0.9～1.0)。

T1＝T2×(0.8～0.9)。

T＝T1×(3～4)。

2)筒底采用等强度辐板结构，由4段圆弧组成，从而实现了柔轮等强度 变形，如图2所示。

R1＝0.2mm-0.4mm，A＝45-65°

R2＝(3.5～4.5)×R1，B＝15-25°

R2＝(15～18)×R1，C＝6-10°

R4＝(80～120)×R1。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法 和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发 明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。