(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)【授权公告号】CN109743899B
(45)【授权公告日】20140514

(21)【申请号】201010049026.7
(22)【申请日】20100630
(73)【专利权人】 上海宇航系统工程研究所 ; 【地址】 201108 上海市闵行区金都路3805号 ;
(72)【发明人】 金典顺 ; 杨金平 ; 钱志源 ; 李瑞祥 ; 王治易 ;
(74)【专利代理机构】上海航天局专利中心 31107【代理人】张绪成 ;
(51)【Int.CI.】 F16H 1/28 (2006.01) ; F16N 17/06 (2006.01) ;
(56)【对比文件】 【审查员】

(54)【发明名称】油脂润滑谐波减速驱动装置及其润滑方法
(57)【摘要】本发明公开了一种油脂润滑谐波减速驱动装置及其润滑方法,包括电机输出轴带动波发生器转动,通过柔轮的齿与输出刚轮的齿进行啮合,使输出刚轮转动,输出刚轮与驱动轴连接,经过减速后带动驱动轴转动,通过轴承给驱动轴提供径向和轴向的支撑,驱动轴通过轴承支撑并绕旋转中心线自由旋转,在齿轮啮合面输入刚轮和输出刚轮与柔轮齿的啮合处涂覆全氟聚醚油脂(601EF)进行真空油脂润滑膜处理,对柔性轴承保持架采用了真空浸油处理;浸油率控制在保持架重量的15%~20%之间;在驱动轴和挡片润滑表面和外表面之间形成一个弯曲的路径。采用本发明润滑剂不易挥发和流失,极大地减少低气压下条件下润滑剂损失,有效地提高了润滑剂的使用寿命。

【权利要求书】


1.一种油脂润滑谐波减速驱动装置的润滑方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一、在齿轮啮合面输入刚轮[5]和输出刚轮[10]与柔轮[12]齿的啮合处涂覆全氟聚醚油脂,进行真空油脂润滑膜处理,所述全氟聚醚油脂的牌号为601EF,所述全氟聚醚油脂饱和蒸汽压在20℃情况下,小于1.6×10-10Pa;允许的温度范围为-80℃~+204℃;

步骤二、该全氟聚醚油脂与谐波减速驱动装置各零件的材料均相容,全氟聚醚油脂涂覆后,采用专用工装对谐波减速器进行跑合,以保证全氟聚醚油脂涂覆均匀,并清除跑合后挤出的多余全氟聚醚油脂,涂覆全氟聚醚油脂的质量按下式计算:

M=S×(h×ρ+δ·t) (1)

式中:M:涂覆全氟聚醚油脂质量

S:摩擦面表面积;

h:油膜厚度;

ρ:油脂密度;

δ:单位时间损耗补偿量,与全氟聚醚油脂的饱和蒸汽压、环境温度有关;

t:预计在轨运行总时间;

步骤三、在波发生器[13]、柔性轴承内圈[9]、柔性轴承外圈[8]及滚珠[11]的各接触面涂覆真空润滑油,所述真空润滑油的牌号为Z25,并通过跑合,确保润滑油均匀分布,保证所有接触面均覆盖一层油膜;

步骤四、选用多孔聚酰亚胺材料作为谐波柔性轴承保持架[7]材料,对柔性轴承保持架采用了浸真空润滑油处理;

步骤五、多孔聚酰亚胺加工成型后,在真空度优于1.3×10-2Pa的条件下浸真空润滑油,浸油率控制在保持架重量的15%~20%之间;

步骤六、在驱动轴[16]和挡片[4],润滑表面和外表面之间形成一个弯曲的路径,以减少低气压下条件下润滑剂的损失。

【说明书】


油脂润滑谐波减速驱动装置及其润滑方法

【0001】技术领域

【0002】本发明涉及空间飞行器运动机构技术领域,具体涉及一种油脂润滑谐波减速驱动装置及其润滑方法。

【0003】背景技术

【0004】空间机构的润滑是保证机构可靠性和正常运行的重要途径,用来保证运动副在运动过程中具有良好、稳定的摩擦特性,通常采用固体润滑、油润滑和油脂润滑三类方法。现有的减速驱动装置通常采用固体润滑方式,它具有使用温度范围宽,无挥发的特点。但是对于采用固体润滑方式的减速驱动装置,其存在以下缺点:

【0005】a.只能应用于低转速、轻载荷的运动工况中;

【0006】b.运转寿命较短,在106转以下,仅适应于精度要求低、转动速度稳定度低的场合;

【0007】固体润滑剂(如MoS2)在空气中容易发生氧化或因潮解引起润滑剂退化,通常要储存于充干燥惰性气体的密封袋中,装配和试验时也要对使用环境条件进行严格的控制。固体润滑材料具有良好的润滑性能,有较宽的使用温度范围,可以在高真空、低温和强辐射等特殊空间环境条件下工作,但在潮湿的大气环境中容易氧化而发生润滑失效,影响产品在地面的安装、调试、贮存和运输;应用油润滑和油脂润滑剂的机构具有承载力高,对环境因素不敏感、摩擦力矩小和磨损低等特点,在国外的空间机构中有着广泛的应用,由于油或油脂润滑存在损耗严重、真空环境下挥发易挥发的缺点,目前国内尚无在空间机构尤其是低转速空间机构中应用油脂或油润滑技术的先例。因此,解决润滑问题已成为制约空间飞行器转动机构长寿命和高可靠的关键因素。

【0008】为了解决采用固体润滑方式的减速驱动装置存在的上述缺点承载能力小、寿命短和地面环境适应性差等,本发明的目的在于提供一种油脂润滑谐波减速驱动装置及其润滑方法,其可以应用于较高转速、承载力大的工况、运转寿命可达107转,实施合理的油脂润滑技术后,对大气环境适应性强。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道,也尚未收集到国内外类似的资料。

【0009】发明内容

【0010】本发明要求解决的问题是克服上述现有技术存在的不足,解决由于润滑剂损耗及润滑剂稳定性问题。

【0011】本发明的技术方案是提供一种油脂润滑谐波减速驱动装置,它主要由本体、电机、谐波减速装置、驱动轴组成;电机与谐波减速装置连接,经过减速后带动驱动轴转动,驱动轴通过轴承支撑并可以绕旋转中心线自由旋转。所述的谐波减速装置包括:电机、螺钉、前法兰盖、档片、输入刚轮、螺钉、柔性轴承保持架、柔性轴承外圈、柔性轴承内圈、输出刚轮、滚珠、柔轮、波发生器、锁紧螺母、轴承、驱动轴、本体、后法兰盖。

【0012】本发明在谐波减速装置有相互运动的摩擦配偶部位采取了真空润滑油脂和真空润滑油的复合润滑方法,它包含在齿轮啮合面采用了真空油脂润滑膜技术,对柔性轴承保持架采用了真空浸油处理,对驱动轴及挡片与谐波减速器刚轮的接触面采用了迷宫密封结构,所述的迷宫密封结构在谐波减速器输入刚轮和输出刚轮、驱动轴及挡片的连接面采用齿片形式,所述的挡片、输入刚轮与本体连接,输出刚轮与驱动轴连接,传递输入端的转速和转矩,迷宫密封使真空油脂和真空油经过曲折的间隙通道,经过多次节流而产生较大的流体阻力,使流体难于渗漏,减少润滑剂损失,达到密封的润滑目的。

【0013】本发明选用了低挥发、使用温度范围宽的全氟聚醚类油及油脂(饱和蒸气压在20℃情况下,小于1.6×10-10Pa;允许的温度范围为-80℃~+204℃);柔性轴承保持架采用了真空浸油的多孔聚酰亚胺材料,使润滑剂不易挥发和流失,提高了润滑剂的使用寿命。可用于空间飞行器中的各种实施展开、驱动、精密指向、扫描及其它智能活动关节等转动机构。

【0014】附图说明

【0015】图1是本发明油脂润滑谐波减速驱动装置外形图

【0016】图2是本发明油脂润滑谐波减速驱动装置剖视图

【0017】附图标识

【0018】电机[1]、螺钉[2]、前法兰盖[3]、档片[4]、输入刚轮[5]、螺钉[6]、柔性轴承保持架[7]、柔性轴承外圈[8]、柔性轴承内圈[9]、输出刚轮[10]、滚珠[11]、柔轮[12]、波发生器[13]、锁紧螺母[14]、轴承[15]、驱动轴[16]、本体[17]、后法兰盖[18]。

【0019】具体实施方式

【0020】下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

【0021】如图1图2所示是本发明油脂润滑谐波减速驱动装置外形图及A-A半剖视图,由图可示,本发明由电机1、螺钉2、前法兰盖3、档片4、输入刚轮5、螺钉6、柔性轴承保持架7、柔性轴承外圈8、柔性轴承内圈9、输出刚轮10、滚珠11、柔轮12、波发生器13、锁紧螺母14、轴承15、驱动轴16、本体17、后法兰盖18组成。输入刚轮5分别通过螺钉2、6与前法兰盖3连接并固定在本体17上,谐波减速装置在电机的动力下,电机1输出轴带动波发生器13转动,使柔轮12产生弹性变形运动,通过柔轮12的齿与输出刚轮10的齿进行啮合,使输出刚轮10转动,输出刚轮10与驱动轴16连接,经过减速后带动驱动轴16转动,一对轴承15给驱动轴16提供径向和轴向的支撑。驱动轴16通过轴承支撑并可以绕旋转中心线自由旋转。

【0022】本发明在谐波减速装置有相互运动的摩擦配偶部位采取了多种复合润滑方法。其实现方法如下:

【0023】步骤一、在齿轮啮合面输入刚轮5和输出刚轮10与柔轮12齿的啮合处涂覆全氟聚醚油脂(601EF)进行真空油脂润滑膜处理,全氟聚醚类油及油脂,饱和蒸气压在20℃情况下,小于1.6×10-10Pa;允许的温度范围为-80℃~+204℃;

【0024】步骤二、该油脂与谐波减速装置各零件的材料均相容,油脂涂覆后,采用专用工装对谐波减速器进行跑合,以保证油脂涂覆均匀,并清除跑合后挤出的多余油脂,涂覆油脂的质量按下式计算:

【0025】M=S×(h×ρ+δ·t) (1)

【0026】式中:M:涂覆油质量

【0027】S:摩擦面表面积;

【0028】h:油膜厚度;

【0029】ρ:油脂密度;

【0030】δ:单位时间损耗补偿量,与油脂的饱和蒸汽压、环境温度有关;

【0031】t:预计在轨运行总时间。

【0032】步骤三、在波发生器13、柔性轴承内圈9、柔性轴承外圈8及滚珠11的各接触面涂覆真空润滑油(Z25),并通过跑合,确保润滑油均匀分布。保证所有接触面均覆盖一层油膜;

【0033】步骤四、选用多孔聚酰亚胺材料作为谐波柔性轴承保持架[7材料,对柔性轴承保持架采用了真空浸油处理,摒弃了轴承中通常采用的多孔酚醛树脂材料,由于多孔酚醛树脂材料的孔隙具有方向性,其棉质材料层与轴承的滚道平行,而润滑油不会垂直于棉质层流动,因此,阻碍了润滑油流向轴承滚道。多孔聚酰亚胺材料孔隙具有不规则性使润滑油的供给不存在方向性,润滑效果更优良;

【0034】步骤五、多孔聚酰亚胺加工成型后,在真空度优于1.3×10-2Pa的条件下浸真空润滑油(Z25),浸油率控制在保持架重量的15%~20%之间;

【0035】步骤六、在驱动轴16和挡片4,润滑表面和外表面之间形成一个弯曲的路径,以减少低气压下条件下润滑剂的损失。

【0036】在本发明的具体实施方式介绍中采用扁平式结构的谐波减速器作为举例,在实际使用中可用杯式或短筒式等其它形式的谐波减速器代替,本发明中的润滑方案和密封结构均可适用。

【说明书附图】


【0001】


图1

【0002】


图2