Engranaje de onda de tensión

Sección transversal de un engranaje armónico.

1. eje de entrada
2. generador de ondas
3. flexspline
4. circular spline
5. eje de salida
6. carcasa

La teoría del engranaje de ondas de deformación se basa en la dinámica elástica y utiliza la flexibilidad del metal. El mecanismo tiene tres componentes básicos: un generador de ondas (2 / verde), un spline flexible (3 / rojo) y un spline circular (4 / azul). Las versiones más complejas tienen un cuarto componente que normalmente se utiliza para acortar la longitud total o para aumentar la reducción del engranaje dentro de un diámetro más pequeño, pero siguen los mismos principios básicos.

El generador de ondas está formado por dos partes separadas: un disco elíptico llamado tapón generador de ondas y un cojinete de bolas exterior. El tapón elíptico se inserta en el rodamiento, forzando al rodamiento a ajustarse a la forma elíptica pero permitiendo la rotación del tapón dentro del rodamiento exterior.

El spline flexible tiene forma de copa poco profunda. Los lados del spline son muy delgados, pero el fondo es relativamente rígido. Esto da lugar a una flexibilidad significativa de las paredes en el extremo abierto debido a la delgadez de la pared, y a que el lado cerrado sea bastante rígido y pueda fijarse firmemente (a un eje, por ejemplo). Los dientes se colocan radialmente alrededor de la parte exterior de la ranura flexible. El eje flexible se ajusta firmemente al generador de ondas, de modo que cuando se gira el tapón del generador de ondas, el eje flexible se deforma en forma de elipse giratoria y no se desliza sobre el anillo elíptico exterior del rodamiento de bolas. El cojinete de bolas permite que el spline flexible gire independientemente del eje del generador de ondas.

El spline circular es un anillo circular rígido con dientes en su interior. La spline flexible y el generador de ondas se colocan dentro de la spline circular, engranando los dientes de la spline flexible y la spline circular. Debido a que la spline flexible se deforma en una forma elíptica, sus dientes sólo se engranan realmente con los dientes de la spline circular en dos regiones en los lados opuestos de la spline flexible (situados en el eje mayor de la elipse).

Suponga que el generador de ondas es la rotación de entrada. A medida que el tapón del generador de ondas gira, los dientes de la spline flexible que están engranados con los de la spline circular cambian lentamente de posición. El eje mayor de la elipse de la spline flexible gira con el generador de ondas, por lo que los puntos donde se engranan los dientes giran alrededor del punto central a la misma velocidad que el eje del generador de ondas. La clave del diseño del engranaje de onda de tensión es que hay menos dientes (a menudo, por ejemplo, dos menos) en la spline flexible que en la spline circular. Esto significa que por cada rotación completa del generador de ondas, el spline flexible tendría que girar una pequeña cantidad (dos dientes en este ejemplo) hacia atrás en relación con el spline circular. Por lo tanto, la acción de rotación del generador de ondas resulta en una rotación mucho más lenta de la spline flexible en la dirección opuesta.

Para un mecanismo de engranaje de onda de tensión, la relación de reducción del engranaje puede calcularse a partir del número de dientes de cada engranaje:

relación de reducción = dientes del spline flexible – dientes del spline circular dientes del spline flexible {\displaystyle {\text{relación de reducción}}={fracción{text{dientes del spline flexible}}-{text{dientes del spline circular}} {{text{dientes del spline flexible}}}}}}

Por ejemplo, si hay 202 dientes en la spline circular y 200 en la spline flexible, la relación de reducción es (200 – 202)/200 = -0.01

Así, el spline flexible gira a 1/100 de la velocidad de la clavija del generador de ondas y en sentido contrario. Las diferentes relaciones de reducción se establecen cambiando el número de dientes. Esto puede lograrse modificando el diámetro del mecanismo o cambiando el tamaño de cada uno de los dientes y conservando así su tamaño y peso. La gama de relaciones de transmisión posibles está limitada por los límites del tamaño de los dientes para una configuración determinada.