Волновая зубчатая передача

 

Изобретение относится к области машиностроения. Волновая зубчатая передача содержит корпус, размещенные в нем неподвижное гибкое колесо, полый выходной вал и жесткое колесо. Внутри полости выходного вала соосно ему установлена муфта предельного момента со своим валом и корпусом. Генератор волн размещен на выходном валу на подшипниках и связан с входным валом через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) установленных на выходном вале и расположенных в его прорезях сателлитов. На корпусе муфты предельного момента со стороны, противоположной ближайшему к промежуточной передаче ее подшипнику, установлена неподвижно по отношению к корпусу муфты предельного момента соосная ей втулка. Второй подшипник муфты предельного момента смонтирован на наружной поверхности втулки и цилиндрической поверхности полости выходного вала. Зубчатое колесо жестко установлено на втулке, при этом второй подшипник муфты предельного момента размещен между зубчатым колесом и корпусом муфты предельного момента, а во втулке выполнено отверстие для прохода вала муфты предельного момента. Технический результат - повышение технологичности и расширение области применения 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 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 неподвижное гибкое колесо, полый выходной вал и жесткое колесо, установленное неподвижно на выходном валу, установленную внутри полости выходного вала соосно ему муфту предельного момента со своими валом и корпусом, установленную на двух подшипниках, генератор волн, установленный на выходном валу на подшипниках и связанный с валом муфты предельного момента через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) установленных на выходном валу и размещенных в его прорезях сателлитов, установленное неподвижно по отношению к корпусу муфты предельного момента зубчатое колесо для зацепления с приводным устройством, выбранная в качестве прототипа [2]. Ближайший к промежуточной передаче подшипник муфты предельного момента установлен между ее валом и выходным валом. Другой подшипник муфты предельного момента установлен в кронштейне, размещенном на корпусе волновой передачи, при этом корпус муфты снабжен установленным на нем зубчатым колесом, а в кронштейне выполнен вырез для зацепления с этим колесом колеса приводного устройства.

Недостатком такой волновой зубчатой передачи является ее низкая технологичность: во-первых, нетехнологична конструкция кронштейна из-за наличия фрезерованного выреза, а во-вторых, установка муфты в передачу возможна только на завершающем этапе сборки устройства, после того, как выходной вал смонтирован на подшипниках в корпусе, который закрывает доступ к устанавливаемой муфте со всех сторон, кроме торца полости выходного вала. Следствием этого является проведение установки муфты в передачу "вслепую", что снижает производительность труда и повышает вероятность поломок деталей и комплектующих при сборке. Кроме того, установка муфты на завершающем этапе сборки устройства не позволяет осуществить разделение труда между сборщиками и удлиняет процесс сборки за счет использования только последовательного цикла сборки. Наличие кронштейна с вырезом также сужает область применения передачи, так как ограничивает место расположения приводного устройства условием его нахождения в районе этого выреза и делает трудным и в некоторых случаях невозможным подвод к входному валу передачи нескольких приводных устройств (например, в целях резервирования).

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности и расширение области применения передачи. Этот результат достигается за счет того, что в известной волновой зубчатой передаче, содержащей корпус, размещенные в нем неподвижное гибкое колесо, полый выходной вал и жесткое колесо, установленное неподвижно на выходном валу, установленную внутри полости выходного вала соосно ему муфту предельного момента со своими валом и корпусом, установленную на двух подшипниках, генератор волн, установленный на выходном валу на подшипниках и связанный с валом муфты предельного момента через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) установленных на выходном валу и размещенных в его прорезях сателлитов, установленное неподвижно по отношению к корпусу муфты предельного момента зубчатое колесо для зацепления с приводным устройством, при этом ближайший к промежуточной передаче подшипник муфты предельного момента установлен между ее валом и выходным валом, согласно изобретению, на корпусе муфты предельного момента со стороны, противоположной ближайшему к промежуточной передаче ее подшипнику, установлена неподвижно по отношению к корпусу муфты предельного момента соосная ей втулка, второй подшипник муфты предельного момента установлен на наружной поверхности втулки и цилиндрической поверхности полости выходного вала, зубчатое колесо жестко установлено на втулке, при этом второй подшипник муфты предельного момента размещен между зубчатым колесом и корпусом муфты предельного момента, а во втулке выполнено отверстие для прохода вала муфты предельного момента.

Установка неподвижно по отношению к корпусу муфты предельного момента соосной ей втулки вместе с установкой второго подшипника муфты предельного момента на наружной поверхности втулки и цилиндрической поверхности полости выходного вала позволяет повысить технологичность за счет обеспечения возможности сборки муфты внутри выходного вала ранее стадии окончательной сборки передачи. Установка зубчатого колеса на втулке и размещение второго подшипника муфты предельного момента между зубчатым колесом и корпусом муфты предельного момента позволяет осуществить привод передачи от приводного устройства независимо от места расположения последнего, что также повышает технологичность и расширяет область применения передачи, при этом выполнение во втулке отверстия для прохода вала муфты предельного момента необходимо для обеспечения взаимного перемещения корпуса и вала муфты предельного момента при перегрузке по моменту выходного вала. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет обеспечить достижение указанного технического результата, поэтому заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже 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 вале 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 вале 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 и условием прочности вала 4, т.к. при значительном числе сателлитов сечение вала сильно ослабляется значительным числом вырезов 20, поэтому в формуле изобретения использован обобщающий признак "n сателлитов". Муфта 11 предельного момента имеет свои вал 21 и корпус 22. Ближайший к промежуточной передаче 16 подшипник 9 муфты 11 предельного момента установлен между ее валом 21 и выходным валом 4. На корпусе 22 муфты 11 предельного момента со стороны, противоположной ближайшему к промежуточной передаче 16 ее подшипнику 9, установлена неподвижно по отношению к ней соосная ей втулка 23. На втулке жестко установлено зубчатое колесо 24 для зацепления с приводным устройством (не показано). Таким образом, зубчатое колесо 24 установлено неподвижно по отношению к корпусу 22 муфты 11 предельного момента. Второй подшипник 10 муфты 11 предельного момента установлен на наружной поверхности втулки 23 и цилиндрической поверхности полости 8 выходного вала 4, при этом подшипник 10 размещен между зубчатым колесом 24 и корпусом 22 муфты 11 предельного момента, а во втулке 23 выполнено отверстие 25 для прохода вала 21 муфты 11 предельного момента. Хотя в [2] и упомянута возможность установки подшипника 10 на цилиндрической поверхности полости 8, следует заметить, что в прототипе оба подшипника установлены именно на вале муфты предельного момента, в то время как в заявленном техническом решении один из подшипников установлен на вале, а другой - на втулке, связанной с корпусом муфты предельного момента, и именно это дает возможность упростить передачу движения от приводного устройства на корпус муфты (установка в прототипе второго подшипника между валом муфты и полостью выходного вала требовала бы сложных решений для передачи движения к корпусу муфты, т.к. этот подшипник перекрывал бы подход к корпусу муфты со стороны торца выходного вала).

Волновая зубчатая передача работает следующим образом: при вращении колеса 24 от приводного устройства вращающий момент через корпус 22 муфты 11 передается на ее вал 21 (при номинальном моменте на муфте 11, 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 21, следствием чего является повышение момента, развиваемого приводным устройством. Однако это повышение не превышает величины момента срабатывания магнитной муфты 11 предельного момента, т.к. корпус 22 муфты 11 начинает проворачиваться относительно ее вала 21, защищая от отказа как приводное устройство, так и элементы волновой зубчатой передачи, при этом вал 21 вращается в отверстии 25. При устранении условий, вызвавших срабатывание муфты 11, происходит снижение момента на валах 4 и 21. При снижении момента нагрузки на вале 21 до величины, меньшей момента срабатывания муфты 11, вращение корпуса 22 муфты 11 относительно вала 21 прекращается и работа устройства продолжается по вышеописанной схеме. В результате использования изобретения повышается технологичность устройства за счет облегчения процесса сборки (установка муфты 11 может производиться в вал 4 до установки последнего в корпус 1 и установки сателлитов 17 и осей 18, что позволяет контролировать процесс установки муфты и дает возможность использования параллельного цикла сборки). Кроме того, устраняется сложный кронштейн с вырезом. За счет того, что колесо 24 открыто со всех радиальных направлений, достигается возможность осуществления привода передачи от приводного устройства независимо от места расположения последнего, что также повышает технологичность и расширяет область применения передачи.

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

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

Формула изобретения

Волновая зубчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем неподвижное гибкое колесо, полый выходной вал и жесткое колесо, установленное неподвижно на выходном вале, установленную внутри полости выходного вала соосно ему муфту предельного момента со своими валом и корпусом, установленную на двух подшипниках, генератор волн, установленный на выходном валу на подшипниках и связанный с валом муфты предельного момента через промежуточную передачу из n (n = 1, 2 и т.д.) установленных на выходном вале и размещенных в его прорезях сателлитов, установленное неподвижно по отношению к корпусу муфты предельного момента зубчатое колесо для зацепления с приводным устройством, при этом ближайший к промежуточной передаче подшипник муфты предельного момента установлен между ее валом и выходным валом, отличающаяся тем, что на корпусе муфты предельного момента со стороны, противоположной ближайшему к промежуточной передаче ее подшипнику, установлена неподвижно по отношению к корпусу муфты предельного момента соосная ей втулка, второй подшипник муфты предельного момента установлен на наружной поверхности втулки и цилиндрической поверхности полости выходного вала, зубчатое колесо жестко установлено на втулке, при этом второй подшипник муфты предельного момента размещен между зубчатым колесом и корпусом муфты предельного момента, а во втулке выполнено отверстие для прохода вала муфты предельного момента.

РИСУНКИ

Рисунок 1