ВОЛНОВАЯ ЗУБЧАТАЯ ТОРЦЕВАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1994 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механических приводах.

Известна волновая торцовая передача, содержащая корпус, торцовый кулачковый генератор волн, плоское жесткое колесо, гибкое колесо синусоидальной формы. Генератор волн выполнен с профилем, эквидистантным формые гибкого колеса [1]. Гибкое колесо с помощью шлицев соединено неподвижно в окружном направлении с корпусом.

Недостатками такой передачи являются: отсутствие технологии и невозможность изготовления гибкого колеса в напряженном состоянии синусоидальной формы, невысокая надежность и долговечность передачи вследствие шлицевого зацепления гибкого колеса с корпусом и невозможность ее использования в силовых передачах и в приводах с передаточным числом ниже 80, большие потери на трение генератора волн о гибкое колесо, работающего в полусухом режиме трения при больших осевых нагрузках, больших скоростях скольжения. Это вызвано тем, что генератор волн выполнен с профилем, эквидистантным форме гибкого колеса, в котором отсутствует клиновой зазор и гидродинамический эффект смазки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является волновая зубчатая торцовая передача, содержащая корпус, ведущий и ведомый валы, торцовый генератор волн, два плоских жестких колеса, одно из которых закреплено в корпусе, другое установлено на ведомом валу, и двухвенцовое гибкое торцовое колесо-диск [2] . Такая форма колеса снижает осевые нагрузки на деформацию гибкого колеса, а отсутствие заделки не препятствует прохождению волны деформации. В этой передаче применен генератор роликовый свободной деформации. Зона опоры гибкого колеса на ролики генератора небольшая, гибкое колесо между роликами под действием больших осевых сил прогибается, что приводит к нарушению зацепления и искажению его первоначальной формы.

Целью изобретения является повышение КПД и расширение пределов передаточных чисел передачи. Указанная цель достигается тем, что в волновой зубчатой торцовой передаче, содержащей корпус, жесткое и гибкое торцовое колесо синусоидальной формы и генератор волн деформации, гибкое колесо-кольцо с двумя венцами торцовых зубьев прямоточного трапецеидального профиля и гибкое кольцо упорного подшипника с двумя канавками для промежуточных тел качения (например, шариков) равной ширины с гибким колесом изготовлены выпукло-вогнутой формы, за счет потери устойчивости при увеличении их нагружных периметров на U ˙t_н, а внутренних - на U ˙t_вн путем установки и соединения (например, контактной сваркой) секторов с угловым размером Θ = 360 ˙Ux x t_н/ π ˙D_н в разомкнутую полость гибкого колеса и гибкого кольца упорного подшипника генератора волн, где U - число волн деформации; t_н; t_вн - шаг зубьев по наружному и внутреннему диаметрам кольца гибкого колеса; D_н - наружный диаметр гибкого колеса и кольца гибкого подшипника.

На фиг.1 показан продольный разрез передачи; на фиг.2 показана технология получения заготовок дисков выпукло-вогнутой формы гибкого колеса гибкого кольца упорного подшипника.

Волновая зубчатая торцовая передача содержит ведущий вал 1 с диском 2 и подшипниками 3, установлен в стакане 4 крышки 5, которая винтами 6 через регулировочные прокладки 7 крепится к корпусу редуктора 8. Генератор содержит торцовый кулачок 9 с двумя канавками, установленный неподвижно в расточке диска 2, промежуточные тела качения (шарики) 10, гибкое кольцо 11 с двумя канавками равной ширины с гибким колесом 12. Гибкое зубчатое колесо 12 представляет собой диск выпукло-вогнутой формы с двумя венцами торцовых зубьев трапецеидального профиля. Наружный венец находится в зацеплении с жестким колесом 13, укрепленным неподвижно в корпусе редуктора 8 (первое зацепление), а внутренний венец - с жестким колесом 14, находящимся на диске 15 выходного вала 16, подшипники 17 которого установлены в корпусе редуктора 8. За счет разности длин периметров, а следовательно, и чисел зубьев двух венцов гибкого колеса 12 и жестких колес 13 и 14 последнее получает вращение. Естественное неустойчиво-деформированное состояние гибкого колеса 12 и гибкого кольца 11 обеспечено тем, что их периметры имеют большую длину на Ut, чем окружность соответствующего радиуса. Совпадение форм гибкого колеса 12, гибкого кольца 11 и кулачка 9 генератора волн исключает необходимость принудительной осевой деформации гибкого колеса и кольца гибкого подшипника, энергия тратится только на перемещение волны.

В процессе работы при вращении ведущего вала 1 и кулачка 9 генератора перемещается естественная волна деформации по гибкому кольцу 11 и гибкому колесу 12, которое выполнено с наружным и внутренним венцами. Наружный венец, как и в простой волновой передаче, зацепляется с неподвижным зубчатым колесом 13 (первое зацепление), а внутренний венец гибкого колеса - с жестким колесом 14, укрепленным на диске 15 выходного вала 16 (второе зацепление). Кинематический эффект передачи заключается в суммировании на выходном валу угловой скорости гибкого колеса, приобретаемой им в первом зацеплении, с угловой скоростью колеса 14 относительно гибкого колеса 12, приобретаемой во втором зацеплении.

Передаточное число волновой торцовой передачи равно
U = 1/1 - Z_b1˙Z_g2/Z_g1˙Z_b2, где Z_b1 - число зубьев жесткого колеса 13;
Z_g1 - число зубьев наружного венца гибкого колеса 12;
Z_b2 - число зубьев жесткого колеса 14;
Z_g2 - число зубьев внутреннего венца гибкого колеса 12.

Анализ формулы передаточного числа показывает, что за счет подбора соответствующих чисел зубьев венцов зубчатых колес можно снизить нижний предел (U = 80) передаточных чисел волновых зубчатых передач в два и более раза и значительно повысить верхний предел (U = 250) и тем самым существенно расширить использование их преимуществ в народном хозяйстве.

Выпукло-вогнутая форма гибкого колеса и гибкого кольца подшипника позволяет уменьшить осевые нагрузки на генератор, снизить потери холостого хода и повысить КПД волновой передачи с торцовым зацеплением. Кроме того, улучшается характер распределения нагрузки между зубьями, так как на гибком и жестком нарезаются зубья одинакового шага и модуля, как и в цилиндрических волновых передачах.

Выпукло-вогнутая форма гибкого колеса в сдвоенной волновой передаче дает наибольший экономический эффект, т.к. зацепление гибкого колеса (второй венец с жестким, укрепленным на выходном валу 15, не изменяет выпукло-вогнутой формы гибкого колеса и не препятствует бегущей волне деформации.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: волновая торцевая передача содержит корпус, ведущий и ведомый валы, торцовый генератор волн, плоские жесткие колеса и гибкое колесо. Торцовый генератор волн состоит из торцового кулачка, гибкого кольца упорного подшипника и промежуточных тел. Гибкое колесо с двумя венцами торцовых зубьев прямоточного трапецеидального профиля и гибкое кольцо упорного подшипника равной ширины с гибким кольцом выполнены выпукло-вогнутой формы за счет потери устойчивости при увеличении его наружного периметра на Ut_н , а внутреннего на Ut_вн путем установки и соединения сектора по ширине кольца с угловым размером θ=360Ut_н/πD_н в разомкнутую полость гибкого колеса и гибкого кольца упорного подшипника, где U - число волн деформации; t_н; t_вн - шаг зубьев по наружному и внутреннему диаметрам гибкого колеса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ВОЛНОВАЯ ЗУБЧАТАЯ ТОРЦЕВАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая корпус, ведущий и ведомый валы, торцевой генератор волн, два плоских жестких колеса, одно из которых закреплено в корпусе, другое установлено на ведомом валу и двухценцовое гибкое торцевое колесо - диск, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и расширения пределов передаточных чисел, гибкое колесо имеет прямобочный трапецеидальный профиль зубьев и выпукло-вогнутую поверхность колеса-диска, торцевой генератор волн выполнен в виде торцевого кулачка, имеющего две канавки, размещенных в них промежуточных тел и гибкого кольца упорного подшипника, имеющего канавки для промежуточных тел, ответные канавкам кулачка, и выпукло-вогнутую поверхность, ответную выпукло-вогнутой поверхности гибкого колеса, которая образована установкой в разомкнутую полость как гибкого колеса, так и гибкого подшипника, сектора с угловым размером θ , равным
θ = 360˙u˙t / πD ,
где u - число волн деформации;
t - шаг зубьев соответственно по наружному t_н и внутреннему t_вн диаметрам гибкого колеса;
D - наружный диаметр гибкого колеса. 2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что профиль торцевого кулачка эквидистантен форме гибкого колеса и гибкого кольца подшипника.