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

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 112413083 A (43)申请公布日 2021.02.26 (21)申请号 5.1 (22)申请日 2020.10.19 (71)申请人 北京精密机电控制设备研究所 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 (72)发明人 侍威张兆晶豆永强郑继贵 李建军 (74)专利代理机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 褚鹏蛟 (51)Int.Cl. F16H 49/00 (2006.01) F16H 55/17 (2006.01) F16H 55/08 (2006.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (54)发明名称 一种杯形柔轮筒体结构 (57)摘要 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 A 筒底与筒体过渡区域应力集中、筒底辐板与筒底 3 法兰过渡区应力集中现象，提高抗疲劳能力、提 8 0 3 高柔轮承载能力。 1 4 2 1 1 N C CN 112413083 A 权利要求书 1/1页 1.一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，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。 2.根据权利要求1所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，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 /4)×D/10000，其中为Z 柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直径。 R R 3.根据权利要求2所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，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。 4.根据权利要求3所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，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)。 5.根据权利要求2所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述筒底靠近第一过渡 部处的厚度T1为T2×(0.8～0.9)。 6.根据权利要求5所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第二过渡部的最大 厚度T为T1×(3～4)。 7.根据权利要求1～6之一所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，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°。 8.根据权利要求7所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，所述第二过渡部中最大 的圆弧半径为R4为(80～120)×R1。 9.根据权利要求7所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，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节曲面，该圆弧弧度为15°～25°。 10.根据权利要求8所述的一种杯形柔轮筒体结构，其特征在于，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°。 2 2 CN 112413083 A 说明书 1/3页 一种杯形柔轮筒体结构 技术领域 [0001] 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 [0002] 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。 [0003] 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 [0004] 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。 [0005] 本发明目的通过以下技术方案予以实现： [0006] 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； [0007] 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； [0008] 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； [0009] 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； [0010] 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。 [0011] 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； [0012] T3＝(75+Z /4)×D/10000，其中为Z 柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径。 R R [0013] 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。 [0014] 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 3 3 CN 112413083 A 说明书 2/3页 (R6+T2)×(0.9～1.0)。 [0015] 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)。 [0016] 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)。 [0017] 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°。 [0018] 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。 [0019] 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°。 [0020] 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°。 [0021] 本发明相比于现有技术具有如下有益效果： [0022] (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。 [0023] (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。 [0024] (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，提高柔轮承载能力人工老化试验。 [0025] (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 [0026] 图1为柔轮筒体结构局部剖视第一示意图； [0027] 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 [0028] 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。 [0029] 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。 [0030] 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； 4 4 CN 112413083 A 说明书 3/3页 [0031] T3＝(75+Z /4)×D/10000，其中为Z 柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径。 R R [0032] 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。 [0033] 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)。 [0034] 所述筒底靠近第一过渡部处的厚度T1为T2×(0.8～0.9)。 [0035] 所述第二过渡部的最大厚度T为T1×(3～4)。 [0036] 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°。 [0037] 所述第二过渡部中最大的圆弧半径为R4为(80～120)×R1。 [0038] 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°。 [0039] 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°。 [0040] 实施例： [0041] 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。 [0042] 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。 [0043] 柔轮筒体采用波纹结构，即1波峰+2波谷结构。 [0044] T3＝(75+Z /4)×D/10000，其中为Z 柔轮齿数，D为柔轮轮齿分度圆直 径，T3柔轮 R R 齿圈壁厚。 [0045] T2＝(0.52～0.55)×T3，T2为筒体壁厚。 [0046] R7-R8＝T2，其中波峰圆弧半径R7、波谷圆弧半径R8。 [0047] R6＝(0.02～0.03)×D。 [0048] R5＝(R6+T2)×(0.9～1.0)。 [0049] T1＝T2×(0.8～0.9)。 [0050] T＝T1×(3～4)。 [0051] 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。 [0052] R1＝0.2mm-0.4mm，A＝45-65° [0053] R2＝(3.5～4.5)×R1，B＝15-25° [0054] R2＝(15～18)×R1，C＝6-10° [0055] R4＝(80～120)×R1。 [0056] 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。 [0057] 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。 5 5 CN 112413083 A 说明书附图 1/2页 图1 6 6 CN 112413083 A 说明书附图 2/2页 图2 图3 7 7

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