Волновая зубчатая передача

 

Изобретение относится к области машиностроения. Волновая зубчатая передача содержит корпус, размещенные в нем соосные полый в виде ступеней большего и меньшего диаметра и соединяющей их стенки выходной вал и установленную внутри него на двух подшипниках муфту предельного момента со своими корпусом и валом. Жесткое колесо установлено неподвижно на выходном валу. Генератор волн установлен на наружной поверхности ступени меньшего диаметра выходного вала на подшипниках и связан с валом муфты предельного момента через промежуточную передачу из n (n = 1,2 и т.д.) сателлитов, размещенных в вырезах выходного вала. Вырезы выполнены в стенке выходного вала, соединяющей ступени большего и меньшего диаметра, с образованием в этой стенке двух щек, между которыми размещена промежуточная передача. Технический результат - повышение прочности передачи. 1 ил.

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

Известна волновая зубчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем соосные выходной и установленный внутри него на двух подшипниках входной валы, жесткое колесо, выполненное заодно с выходным валом, генератор волн, установленный на выходном валу на подшипниках и связанный с входным валом через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) сателлитов, установленных на жестком колесе и размещенных в вырезах выходного вала, и неподвижное гибкое колесо, связанное с корпусом и входящее в зацепление с жестким колесом [1] . Недостатком этой волновой передачи является незащищенность ее от перегрузки по моменту выходного вала.

Этого недостатка лишена волновая зубчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем соосные полый в виде ступеней большего и меньшего диаметра и соединяющей их стенки выходной вал и установленную внутри него муфту предельного момента со своими корпусом и валом, размещенную в полости ступени большего диаметра, при этом муфта предельного момента установлена на двух подшипниках, жесткое колесо, установленное неподвижно на выходном валу, неподвижное гибкое колесо, генератор волн, установленный на выходном валу на подшипниках и связанный с входным валом через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) установленных на выходном валу и размещенных в его вырезах сателлитов, выбранная в качестве прототипа [2]. Ближайший к промежуточной передаче подшипник муфты предельного момента размещен в стенке, соединяющей ступени большего и меньшего диаметров.

Недостатком такой волновой зубчатой передачи является ее низкая прочность на изгиб, обусловленная существенным ослаблением поперечного сечения выходного вала вырезами под сателлиты, выполненными на ступени меньшего диаметра. Это существенно сужает область применения передачи, т.к. требует разгрузки выходного вала передачи от поперечных сил и изгибающих моментов.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение прочности передачи.

Этот результат достигается за счет того, что в известной волновой зубчатой передаче, содержащей корпус, размещенные в нем соосные полый в виде ступеней большего и меньшего диаметра и соединяющей их стенки выходной вал и установленную внутри него муфту предельного момента со своими корпусом и валом, размещенную в полости ступени большего диаметра, при этом муфта предельного момента установлена на двух подшипниках, жесткое колесо, установленное неподвижно на выходном валу, генератор волн, установленный на наружной поверхности ступени меньшего диаметра выходного вала на подшипниках и связанный с валом муфты предельного момента через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) сателлитов, размещенных в вырезах выходного вала, оси которых неподвижно установлены в стенке выходного вала, соединяющей ступени большего и меньшего диаметра, размещенный в этой же стенке один из подшипников муфты предельного момента, ближайший к промежуточной передаче, и неподвижное гибкое колесо, согласно изобретению вырезы выполнены в стенке выходного вала, соединяющей ступени большего и меньшего диаметра, с образованием в этой стенке двух щек, между которыми размещена промежуточная передача, а указанный подшипник муфты предельного момента установлен в щеке, размещенной между промежуточной передачей и корпусом муфты предельного момента.

Выполнение вырезов в стенке выходного вала, соединяющей ступени большего и меньшего диаметра, с образованием в этой стенке двух щек, между которыми размещена промежуточная передача, позволяет существенно повысить момент сопротивления изгибу и прочность выходного вала передачи. Установка подшипника муфты предельного момента в щеке, размещенной между промежуточной передачей и корпусом муфты предельного момента, необходима для обеспечения установки муфты предельного момента. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет обеспечить достижение указанного технического результата, поэтому заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На иллюстрации приведен пример конкретного выполнения волновой зубчатой передачи, разрез по продольной оси.

Волновая зубчатая передача содержит сборный корпус 1 и размещенный в нем в подшипниках 2 и 3 полый выходной вал 4. Корпус 1 снабжен зубчатым венцом 5, а на валу 4 установлено жесткое колесо 6, жестко связанное с валом 4 посредством штифта 7. В выходном валу 4 выполнена полость 8, внутри которой в подшипниках 9 и 10 установлена соосно валу 4 муфта 11 предельного момента. Генератор волн 12 волновой передачи установлен на выходном валу 4 на подшипниках 13. Генератор волн 12 снабжен зубчатым венцом 14 и связан с шестерней 15 муфты 11 предельного момента через промежуточную передачу 16 из 2 сателлитов 17, установленных на выходном валу 4 посредством запрессованных в него осей 18. В корпусе 1 размещено также гибкое колесо 19 с двумя зубчатыми венцами, входящими в зацепление с венцом 5 и жестким колесом 6. Венец 5 корпуса и один из венцов гибкого колеса 19 служат шлицевой муфтой, удерживающей гибкое колесо 19 от проворота относительно корпуса 1. В выходном валу 4 выполнены два выреза 20 для прохода сателлитов 17. В данном примере конкретного выполнения число сателлитов 17 равно двум, однако оно может быть произвольным, начиная от одного, и ограничено лишь геометрическими параметрами передачи 16, поэтому в формуле изобретения использован обобщающий признак "n сателлитов". Муфта 11 предельного момента выполнена в виде магнитной муфты 21 со своими валом 22 и корпусом 23. На корпусе 23 магнитной муфты 21 установлено неподвижно по отношению к ней зубчатое колесо 24 для зацепления с приводным устройством (не показано). Ближайший к промежуточной передаче 16 подшипник 9 муфты 11 предельного момента установлен между ее валом 22 и выходным валом 4. Подшипник 10 магнитной муфты 21 установлен в кронштейне 25, установленном на корпусе 1. Выходной вал 4 выполнен в виде ступеней 26 и 27 большего и меньшего диаметра соответственно и соединяющей их стенки 28. Муфта 21 размещена в полости 8 ступени 26 выходного вала 4, а генератор волн 12 установлен на наружной поверхности ступени 27 меньшего диаметра выходного вала 4. Вырезы выполнены в стенке 28 выходного вала 4, образуя в этой стенке две щеки 29 и 30, между которыми размещена промежуточная передача 16, а подшипник 9 муфты 11 предельного момента установлен в щеке 30 стенки 28, размещенной между промежуточной передачей 16 и корпусом 23 муфты 11 предельного момента.

Волновая зубчатая передача работает следующим образом: при вращении колеса 24 от приводного устройства вращающий момент через корпус 23 магнитной муфты 21 передается на ее вал 22 (при номинальном моменте на муфте 21, не превышающем момента срабатывания муфты). Далее момент через шестерню 15, сателлиты 17 и венец 14 (т.е. через передачу 16) передается на генератор волн 12. Генератор волн 12, в свою очередь, деформирует гибкое колесо 19 и приводит в движение жесткое колесо 6 и через штифт 7 - выходной вал 4, размещенный в корпусе 1 в подшипниках 2 и 3. Сателлиты 17 беспрепятственно вращаются в вырезах 20 на осях 18. Так как оси 18 вращаются с той же угловой скоростью, что и выходной вал 4, то они не меняют своего положения относительно вырезов 20, хотя и перемещаются в пространстве с угловой скоростью вращения выходного вала 4. При перегрузке по моменту выходного вала 4 и его остановке останавливается и вал 22, следствием чего является повышение момента, развиваемого приводным устройством (обычно имеющим в своем составе электродвигатель). Однако это повышение не превышает величины момента срабатывания магнитной муфты 21, т.к. корпус 23 муфты 21 начинает проворачиваться относительно ее вала 22, защищая от отказа как приводное устройство, так и элементы волновой зубчатой передачи. При устранении условий, вызвавших срабатывание муфты 21, происходит снижение момента на валах 4 и 22. При снижении момента нагрузки на валу 22 до величины, меньшей момента срабатывания муфты 21, вращение корпуса 23 муфты 21 относительно вала 22 прекращается и работа устройства продолжается по вышеописанной схеме. В результате использования изобретения существенно повышается прочность передачи, так как ступень 27 меньшего диаметра, чье поперечное сечение является критичным с точки зрения изгибной прочности вала, не имеет ослабляющих ее вырезов, как в прототипе, которые являются к тому же и концентраторами напряжений. Момент же сопротивления изгибу сечения стенки 28, в которой в заявленном решении выполнены вырезы 20, несмотря на наличие этих вырезов, все равно многократно превосходит момент сопротивления изгибу сечения ступени 27 (что может быть показано использованием известных из сопротивления материалов зависимостей и является чисто вычислительной задачей), т.к. ее диаметр значительно превосходит диаметр ступени 27. Повышение прочности расширяет область применения передачи, т. к. снимает требования по разгрузке выходного вала передачи от поперечных сил и изгибающих моментов.

Литература: 1. Патент Российской Федерации N 2077171 по кл. F 16 H 1/00, 1996 г.

2. Патент Российской Федерации N 2136986 по кл. F 16 H 1/00, 1999 г. - прототип.

Формула изобретения

Волновая зубчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем соосные полый в виде ступеней большего и меньшего диаметра и соединяющей их стенки выходной вал и установленную внутри него муфту предельного момента со своими корпусом и валом, размещенную в полости ступени большего диаметра, при этом муфта предельного момента установлена на двух подшипниках, жесткое колесо, установленное неподвижно на выходном вале, генератор волн, установленный на наружной поверхности ступени меньшего диаметра выходного вала на подшипниках и связанный с валом муфты предельного момента через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) сателлитов, размещенных в вырезах выходного вала, оси которых неподвижно установлены в стенке выходного вала, соединяющей ступени большего и меньшего диаметра, размещенный в этой же стенке один из подшипников муфты предельного момента, ближайший к промежуточной передаче, и неподвижное гибкое колесо, отличающаяся тем, что вырезы выполнены в стенке выходного вала, соединяющей ступени большего и меньшего диаметра, с образованием в этой стенке двух щек, между которыми размещена промежуточная передача, а указанный подшипник муфты предельного момента установлен в щеке, размещенной между промежуточной передачей и корпусом муфты предельного момента.

РИСУНКИ

Рисунок 1