Гибкое колесо для герметичной волновой передачи

 

Использование: для волновых передач механизмов ввода движения вакуумных манипуляторов. Сущность изобретения: гибкое колесо содержит цилиндрическую оболочку с зубчатым венцом. Тонкостенные конические оболочки соединены с цилиндрической оболочкой посредством кольцевых профильных диафрагм. Расположение сварных швов в зоне минимальных деформаций обеспечивает повышение деформативности гибкого колеса и минимизацию напряжений в них. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для волновых передач механизмов ввода движения вакуумных манипуляторов.

Известно гибкое колесо волновой передачи, содержащее сварное соединение его цилиндрической части с торцовой диафрагмой, у которого контактирующие пояски сварного соединения выполнены конусными [1] .

Недостатками такого гибкого колеса волновой передачи являются: нетехнологичность и низкая работоспособность из-за концентрацией напряжений в зоне сварного шва и ужесточения конструкции; расположение в герметизируемом объеме всей конструкции ввода, что делает неприемлемым использование такого гибкого колеса для многоцелевых вводов, получаемых присоединением других колес волновых передач или сильфонов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гибкое колесо для герметичной волновой передачи, содержащее цилиндрическую оболочку с зубчатым венцом, дно и фланец. При этом дно и фланец соединены с цилиндрической оболочкой посредством тонкостенных конических оболочек, установленных внутри или снаружи цилиндрической оболочки.

Недостатками такого гибкого колеса для герметичной волновой передачи являются: низкая работоспособность из-за ужесточения конструкции в местах сварки цилиндрической оболочки с конусами.

Целью изобретения является повышение работоспособности гибкого колеса для герметичной волновой передачи.

Это достигается тем, что гибкое колесо для герметичной волновой передачи, содержащее цилиндрическую оболочку с зубчатым венцом, фланец и дно, соединенные с цилиндрической оболочкой посредством конических оболочек, цилиндрическая оболочка соединена с коническими оболочками посредством кольцевых профильных диафрагм с цилиндрическими поясками, имеющими большую высоту цилиндрической части на меньшем диаметре, причем коническая оболочка соединена с фланцем сечением, имеющим меньший диаметр. Наличие у диафрагмы цилиндрических участков обеспечивает точное центрирование элементов конструкции, а различная высота цилиндрических участков, большая на меньшем диаметре, обусловлена требованиями технологичности сборки.

На фиг. 1 показано гибкое колесо для герметичной волновой передачи, общий вид; на фиг. 2 - гибкое колесо для герметичной волновой передачи, в которой коническая оболочка соединена с фланцем сечением, имеющим меньший диаметр; на фиг. 3 - кольцевая профильная диафрагма (половина вида с разрезом).

Гибкое колесо для герметичной волновой передачи содержит цилиндрическую оболочку 1 с зубчатым венцом 2, дно 3 и фланец 4, соединенные с тонкостенными коническими оболочками 5. Соединение цилиндрической оболочки 1 с коническими оболочками 5 выполнено посредством кольцевых профильных диафрагм 6. Последние выполнены в виде колец П-образного профиля, причем сопряжение цилиндрического и плоского кольцевого участков диафрагмы выполнено по радиусу и представляет собой часть поверхности тора с толщиной стенки δ, равной толщине стенки цилиндрической части гибкого колеса. Цилиндрический поясок высотой h на большем диаметре D выбирается минимально возможным из условия надежного центрирования на оправке при сборке. Практически этот размер равен h≈ 6 δ, но не менее 2 мм. Высота цилиндрического пояска Н на меньшем диаметре обусловлена технологическими требованиями, в частности необходимостью точного центрирования на оправке, но главным образом обеспечением свободного прохождения лазерного луча, направленного по нормали к образующей цилиндра d, или условиями сборки.

H ≥ h + 1,5 мм.

Приведенные значения Н и h позволяют обеспечить расположение сварных швов в зонах минимальных деформаций при значениях радиусов переходных участков r ≈ 3,5 δ (но не менее 0,8 мм) и расстояния от сварного шва до зубчатого венца не менее 0,6 d для внутреннего и 0,6 D для наружного швов.

Гибкое колесо работает следующим образом.

В гибкое колесо вводится генератор волн, при вращении которого цилиндрическая оболочка 1 с зубчатым венцом 2 деформируется, и зубья гибкого колеса последовательно входят в зацепление с зубьями жесткого колеса, передавая вращение жесткому колесу, соединенному с выходным валом (жесткое колесо, выходной вал, а также генератор волн на чертежу не изображены). Радиальные деформации от генератора, максимальные в зоне зубчатого венца 2, уменьшаются в направлении дна 3 и фланца 4, что обеспечивает малые напряжения в сварных швах, преимущественно растяжения-сжатия, обусловленные малой жесткостью кольцевых профильных диафрагм 6.

Таким образом, использование кольцевых профильных диафрагм, повышающих деформативность и снижающих напряжения в сварных швах, позволяет повысить работоспособность гибкого колеса для герметичной волновой передачи. При этом снижается нагрузка на дорожку качения генератора волн под зубчатым венцом, где имеет место совместное действие изгибных, контактных и растяжения-сжатия напряжений, а следовательно, увеличивается число циклов нагружения до перехода материала оболочки в предельное состояние и возникновения повреждений, инициирующих развитие усталостных трещин.

Использование при изготовлении гибкого колеса для герметичной волновой передачи технологичных кольцевых профильных диафрагм, легко получаемых, в частности, методами пластического деформирования, позволяет унифицировать конструкции гибких колес. При этом расширяются возможности использования различных методов упрочнения с целью повышения работоспособности конструкции. (56) Авторское свидетельство СССР N 322540, кл. F 16 H 1/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР N 372395, кл. F 16 H 57/00, 1970.

Формула изобретения

1. ГИБКОЕ КОЛЕСО ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОЙ ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧИ, содержащее цилиндрическую оболочку с зубчатым венцом, фланец и дно, соединенные с цилиндрической оболочкой посредством конических оболочек, отличающееся тем, что, с целью повышения работоспособности, цилиндрическая оболочка соединена с коническими оболочками посредством профильных диафрагм с цилиндрическими поясками, имеющими большую высоту цилиндрической части на меньшем диаметре.

2. Колесо по п. 1, отличающееся тем, что, с целью снижения радиальных габаритов ввода, коническая оболочка соединена с фланцем сечением, имеющим меньший диаметр.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3