ВОЛНОВОЙ ПРИВОД Российский патент 1998 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в составе изделий авиационной и ракетной техники.

Известен волновой привод, содержащий корпус, размещенные в нем электродвигатель и волновую передачу, а также промежуточный редуктор между валом электродвигателя и генератором волны [1]. Недостатком этой волновой передачи являются значительные осевые габариты, что вызвано установкой подшипников выходного вала с одной стороны генератора волн.

Этого недостатка лишен волновой привод, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус с крышкой, установленные в нем волновую передачу с неподвижным гибким колесом и жестким колесом, размещенным на валу привода, плату с по меньшей мере одним электродвигателем, выходной вал которого через редуктор связан с генератором волн волновой передачи, установленным на валу привода на подшипниках [2]. Установка подшипников выходного вала по разные стороны генератора волн позволяет существенно снизить осевые габариты.

Недостатком такого волнового привода является низкое быстродействие и значительные осевые габариты. Низкое быстродействие обусловлено тем, что диаметр гибкого колеса в прототипе обусловлен необходимостью размещения внутри него платы с электродвигателями и выбран большим, чем это требуются расчетом гибкого колеса на прочность [3], что влечет за собой увеличение диаметра кулачка генератора волн и, соответственно, его момента инерции. Осевые габариты прототипа из-за его конструктивной схемы также значительны, что объясняется последовательным расположением в осевом направлении электродвигателей и генератора волн.

Техническим результатом, достигаемым с помощью предлагаемого изобретения, является повышение быстродействия за счет снижения момента инерции генератора волн и снижение осевых габаритов.

Этот результат достигается за счет того, что в известном волновом приводе, содержащем корпус с крышкой, установленные в нем волновую передачу с неподвижным гибким колесом и жестким колесом, размещенным на валу привода, плату с электродвигателем, вал которого через редуктор связан с генератором волн волновой передачи, установленным на валу привода на подшипниках, согласно изобретению электродвигатель размещен между корпусом и гибким колесом и связан с зубчатым венцом генератора волн через по крайней мере один промежуточный вал с двумя зубчатыми венцами, вал с двумя зубчатыми венцами, вал электродвигателя обращен в противоположную от генератора волн сторону, а в плате выполнен вырез под гибкое колесо. При этом при использовании одного промежуточного вала в гибком колесе выполнен вырез под этот промежуточный вал. Такая совокупность признаков позволяет снизить диаметр и длину гибкого колеса, вследствие чего снижается диаметр и, соответственно, момент инерции генератора волн, что повышает быстродействие привода. Также снижаются осевые габариты привода.

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения волнового привода, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид слева (крышка корпуса не показана).

Волновой привод содержит корпус 1 с крышкой 2, установленные в нем на подшипниках 3 выходной вал 4, плату 5 с электродвигателем 6 и волновую передачу с неподвижным гибким колесом 7 и жестким колесом 8, размещенным на валу 4 и соединенным с ним штифтовым соединением. На валу 4 в подшипниках 9 установлен генератор волн 10. На плате 5 в подшипниках 11 размещен промежуточный вал 12 с зубчатыми венцами 13 и 14. Венец 13 находится в зацеплении с шестерней 15, установленной на валу электродвигателя 6, а венец 14 - в зацеплении с венцом 16, выполненном на кулачке генератора волн 10. Шестерня 15, промежуточный вал 12 с венцами 13 и 14, а также венец 16 являются редуктором, через который вал электродвигателя 6 связан с генератором волн 10. В гибком колесе 7 выполнен вырез 17 под промежуточный вал, при этом в плате 5 выполнен вырез 18 под гибкое колесо 7. Электродвигатель 6 размещен между корпусом 1 и гибким колесом 7, вал электродвигателя обращен в противоположную от генератора волн сторону. Гибкое колесо 7 зафиксировано в крышке 2 штифтами 19.

Волновой привод работает следующим образом.

При включении электродвигателя 6 вращение его ротора через редуктор, образованный шестерней 15, венцами 13 и 14 вала 12 и венцом 16, передается на генератор волн 10. Генератор волн 10 деформирует гибкое колесо 7 и приводит жесткое колесо 8 и вал 4 во вращение в подшипниках 3. Наличие выреза 17 в гибком колесе обеспечивает передачу момента от вала электродвигателя 6 к генератору волн 10 и не влияет на работу волновой передачи, так как находится вне зоны зацепления гибкого колеса с жестким. Использование таких вырезов известно в литературе [4]. Размещение электродвигателя вне гибкого колеса позволяет снизить диаметр и длину гибкого колесо до размеров, необходимых по прочностному расчету (приблизительно в 1,5 раза). Соответственно уменьшается масса и момент инерции генератора волн. При условии сохранения осевых размеров генератора волн неизменными, снижение момента инерции будет приблизительно пропорционально третьей степени снижения наружного диаметра генератора волн (так как момент инерции пропорционален первой степени массы и квадрату диаметра), т.е. в 3,3 раза. Соответственно в таком же размере повышается и быстродействие привода. Кроме того, подобное расположение электродвигателя позволяет снизить осевую длину привода до длины, равной длине электродвигателя плюс толщина двух стенок привода (в прототипе эта длина была больше вышеприведенной на толщину генератора волн и стенки жесткого колеса), т. е. снизить ее на 20 - 25%. Для изделий авиационной и ракетной техники подобное снижение одного измерения весьма существенно, так как эти изделия характеризуются значительной боковой поверхностью и длиной при относительно малом диаметре, что задает весьма жесткие требования к осевой длине агрегатов при их размещении перпендикулярно боковой поверхности изделия. Существенным для реализации изобретения является наличие только одного электродвигателя, но могут быть использованы и несколько электродвигателей, передающих момент через промежуточные валы на венец 16. Их расположение полностью аналогично расположению электродвигателя 6 и промежуточного вала 12, поэтому они не изображены на чертежах. Однако в формуле изобретения это нашло отражение в обобщающем признаке "плата с по меньшей мере одним электродвигателем". Вращение от электродвигателя может передаваться на генератор волн и через несколько промежуточных валов (при необходимости обеспечить большее передаточное отношение), однако существенным для реализации изобретения является наличие только одного промежуточного вала. Указанные дополнительные валы могут быть также размещены между корпусом и гибким колесом. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет существенно повысить быстродействие привода и снизить его осевые габариты, что расширяет возможности компоновки привода в малых объемах.

Литература:
1. Гинзбург Е.Г. Волновые зубчатые передачи, Л.: Машиностроение, 1969, с. 125, рис. 60.

2. Патент Российской федерации N 1580088, 1993, - прототип.

3. Гинзбург Е.Г., Волновые зубчатые передачи, Л.: Машиностроение, 1969, с. 126, абзац 2.

4. Патент Российской федерации N 1490350, 1993.

Волновой привод предназначен для повышения быстродействия за счет снижения момента инерции генератора волн. Волновая передача с неподвижным гибким колесом установлена в корпусе. Жесткое колесо и генератор волн установлены на валу привода. По меньшей мере один электродвигатель установлен на плате и размещен между корпусом и гибким колесом и связан с зубчатым венцом генератора волны через по крайней мере один промежуточный вал с двумя венцами. Вал электродвигателя обращен в противоположную от генератора волн сторону. В плате выполнен вырез под гибкое колесо, а в гибком колесе - под промежуточный вал. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Волновой привод, содержащий корпус с крышкой, установленные в нем волновую передачу с неподвижным гибким колесом и жестким колесом, размещенным на валу привода, плату с электродвигателем, вал которого через редуктор связан с генератором волн волновой передачи, установленным на валу привода на подшипниках, отличающийся тем, что электродвигатель размещен между корпусом и гибким колесом и связан с зубчатым венцом генератора волн через по крайней мере один промежуточный вал с двумя зубчатыми венцами, вал электродвигателя обращен в противоположную от генератора волн сторону, а в плате выполнен вырез под гибкое колесо. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что при использовании одного промежуточного вала в гибком колесе выполнен вырез под этот промежуточный вал.