Engrenagem de onda de deformação

Secção transversal de uma engrenagem harmónica.

1. eixo de entrada
2. gerador de onda
3. flexspline
4. displine circular
5. eixo de saída
6. housing

A teoria da engrenagem de onda de deformação é baseada na dinâmica elástica e utiliza a flexibilidade do metal. O mecanismo tem três componentes básicos: um gerador de ondas (2 / verde), uma estria flexível (3 / vermelho) e uma estria circular (4 / azul). Versões mais complexas têm um quarto componente normalmente usado para encurtar o comprimento total ou para aumentar a redução da engrenagem dentro de um diâmetro menor, mas ainda seguem os mesmos princípios básicos.

O gerador de ondas é composto por duas partes separadas: um disco elíptico chamado plug gerador de ondas e um rolamento externo de esferas. O plug elíptico é inserido no rolamento, forçando o rolamento a se conformar com a forma elíptica, mas ainda permitindo a rotação do plug dentro do rolamento externo.

O spline flexível tem a forma de um copo rasa. Os lados da estria são muito finos, mas o fundo é relativamente rígido. Isto resulta numa flexibilidade significativa das paredes na extremidade aberta devido à parede fina, e no lado fechado sendo bastante rígido e capaz de ser firmemente fixado (a um eixo, por exemplo). Os dentes são posicionados radialmente ao redor do exterior da estria flexível. A estria flexível encaixa firmemente sobre o gerador de ondas, de modo que quando o plug do gerador de ondas é girado, a estria flexível deforma-se na forma de uma elipse rotativa e não desliza sobre o anel elíptico externo do rolamento de esferas. O rolamento permite que o estriado de esferas gire independentemente para o eixo do gerador de ondas.

O estriado circular é um anel circular rígido com dentes no interior. O estriado flexível e o gerador de ondas são colocados dentro do estriado circular, entrelaçando os dentes do estriado flexível e do estriado circular. Como o “flex spline” é deformado em uma forma elíptica, seus dentes só se enredam com os dentes do spline circular em duas regiões em lados opostos do spline flex (localizado no eixo principal da elipse).

Sumir que o gerador de onda é a rotação de entrada. Conforme o plug do gerador de ondas gira, os dentes estriados de flexão que estão entrelaçados com os da estria circular mudam lentamente de posição. O eixo principal da elipse do spline flex spline gira com o gerador de ondas, assim os pontos onde a malha dos dentes giram ao redor do ponto central na mesma velocidade que o eixo do gerador de ondas. A chave para o projeto da engrenagem da onda de deformação é que há menos dentes (muitas vezes, por exemplo, dois a menos) na estria flexível do que na estria circular. Isso significa que para cada rotação completa do gerador de onda, a estria flexível seria necessária para girar uma pequena quantidade (dois dentes neste exemplo) para trás em relação à estria circular. Assim, a ação de rotação do gerador de ondas resulta em uma rotação muito mais lenta da estria flexível na direção oposta.

Para um mecanismo de engrenagem da onda de deformação, a relação de redução da engrenagem pode ser calculada a partir do número de dentes em cada engrenagem:

relação de redução = dentes estriados flexíveis – dentes estriados circulares dentes estriados flexíveis {\displaystyle {\text{reduction ratio}}={\frac {\text{flex spline teeth}}-{\text{flex spline teeth}}}}

Por exemplo, se houver 202 dentes no estriado circular e 200 no estriado flexível, a relação de redução é (200 – 202)/200 = -0.01

Assim, o spline flexível gira a 1/100 da velocidade do plug gerador de ondas e no sentido oposto. Diferentes relações de redução são estabelecidas alterando o número de dentes. Isto pode ser conseguido através da alteração do diâmetro do mecanismo ou através da alteração do tamanho dos dentes individuais e assim preservando o seu tamanho e peso. A gama de possíveis relações de transmissão é limitada pelos limites de tamanho dos dentes para uma dada configuração.