Angrenaj cu undă de deformație

Secțiune transversală a unui angrenaj armonic.

1. arbore de intrare
2. generator de unde
3. flexspline
4. circular spline
5. arbore de ieșire
6. carcasa

Teoria angrenajelor cu unde de deformație se bazează pe dinamica elastică și utilizează flexibilitatea metalului. Mecanismul are trei componente de bază: un generator de unde (2 / verde), o canelură flexibilă (3 / roșu) și o canelură circulară (4 / albastru). Versiunile mai complexe au o a patra componentă utilizată în mod normal pentru a scurta lungimea totală sau pentru a mări reducerea angrenajului într-un diametru mai mic, dar care urmează aceleași principii de bază.

Generatorul de unde este alcătuit din două părți separate: un disc eliptic numit fișă de generator de unde și un rulment exterior cu bile. Dopul eliptic este introdus în rulment, forțând rulmentul să se conformeze formei eliptice, dar permițând în continuare rotația dopului în cadrul rulmentului exterior.

Flex spline are forma unei cupe de mică adâncime. Părțile laterale ale canelurii sunt foarte subțiri, dar partea inferioară este relativ rigidă. Acest lucru are ca rezultat o flexibilitate semnificativă a pereților la capătul deschis, datorită peretelui subțire, iar partea închisă este destul de rigidă și poate fi fixată strâns (pe un arbore, de exemplu). Dinții sunt poziționați radial în jurul părții exterioare a canelurii flexibile. Canelura flexibilă se potrivește strâns peste generatorul de unde, astfel încât, atunci când fișa generatorului de unde este rotită, canelura flexibilă se deformează în forma unei elipse rotative și nu alunecă peste inelul eliptic exterior al rulmentului cu bile. Rulmentul cu bile permite spline-ului flexibil să se rotească independent față de arborele generatorului de unde.

Spline-ul circular este un inel circular rigid cu dinți pe interior. Canelura flexibilă și generatorul de unde sunt plasate în interiorul canelurii circulare, angrenând dinții canelurii flexibile și ai canelurii circulare. Deoarece spline-ul flexibil este deformat într-o formă eliptică, dinții săi se angrenează efectiv cu dinții spline-ului circular doar în două regiuni de pe laturile opuse ale spline-ului flexibil (situate pe axa majoră a elipsei).

Să presupunem că generatorul de unde este rotația de intrare. Pe măsură ce fișa generatorului de unde se rotește, dinții canelurii flexibile care sunt angrenați cu cei ai canelurii circulare își schimbă încet poziția. Axa majoră a elipsei splinei flexibile se rotește odată cu generatorul de unde, astfel încât punctele în care se angrenează dinții se rotesc în jurul punctului central cu aceeași viteză ca și arborele generatorului de unde. Cheia pentru proiectarea angrenajului cu undă de tensiune este faptul că există mai puțini dinți (adesea, de exemplu, cu doi mai puțini) pe canelura flexibilă decât pe canelura circulară. Aceasta înseamnă că, pentru fiecare rotație completă a generatorului de unde, canelura flexibilă ar trebui să se rotească o cantitate mică (doi dinți în acest exemplu) înapoi în raport cu canelura circulară. Astfel, acțiunea de rotație a generatorului de unde are ca rezultat o rotație mult mai lentă a canelurii flexibile în direcția opusă.

Pentru un mecanism de angrenare cu undă de deformație, raportul de reducere a angrenajului poate fi calculat pornind de la numărul de dinți de pe fiecare angrenaj:

raport de reducere = dinții canelurii flexibile – dinții canelurii circulare dinții canelurii flexibile {\displaystyle {\text{raport de reducere}}={\frac {{text{dinții canelurii flexibile}}-{{text{dinții canelurii circulare}}}{{text{dinții canelurii flexibile}}}}

De exemplu, dacă există 202 dinți pe spline circular și 200 pe spline flex, raportul de reducere este (200 – 202)/200 = -0.01

Din acest motiv, canelura flexibilă se învârte la 1/100 din viteza fișei generatorului de unde și în sens opus. Rapoarte de reducere diferite se stabilesc prin modificarea numărului de dinți. Acest lucru poate fi realizat fie prin modificarea diametrului mecanismului, fie prin modificarea dimensiunii dinților individuali, păstrând astfel dimensiunea și greutatea acestuia. Gama de rapoarte de transmisie posibile este limitată de limitele dimensiunii dinților pentru o anumită configurație.

.