Редуктор волновой характеристики: Редуктор волновой с эвольвентным профилем зубьев.

Содержание

принцип работы, устройство, применение, типы

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

  • одноволновый;
  • двухволновый;
  • трехволновый.

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Применение волнового редуктора

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

  • в космонавтике и авиастроении;
  • в судостроении и на подводных лодках;
  • в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
  • на химическом производстве;
  • в атомных электростанциях;
  • в робототехнике и автоматизированных системах;
  • при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений. Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

определение, описание, разновидности и принцип работы

Волновыми называют механические передачи, содержащие кон­тактирующие между собой гибкое и жесткое звенья и обеспечивающие передачу и преобразование движения путем деформирования гибкого звена. Волновые передачи бывают фрикционные, зубчатые и винтовые.

Принцип передачи и преобразования движения путем волнового де­формирования одного из звеньев механизма впервые предложен в 1947 г. инженером А. И. Москвитиным.

На рис. 9.3 представлены две схемы фрикционного варианта волно­вой передачи, состоящей из жесткого колеса b,

гибкого колеса
g
и роли­кового генератора волн
h,
причем наружный диаметр недеформированного гибкого колеса несколько меньше внутреннего диаметра жесткого ко­леса; охватывающий размер по роликам сделан таким, чтобы деформиро­ванное гибкое колесо было прижато роликами к жесткому колесу. В схе­ме а с ведомым валом соединено жесткое колесо, а в схеме
б
— гибкое.

Если обкатка гибкого колеса по жест­кому происходит без проскальзывания, то за один оборот генератора ве­домое звено повернется на угол, соответствующий разности длин окружностей контактирующих поверхностей жесткого и гибкого колеса, следо­вательно, передаточное число будет равно отношению длины окружности ведомого звена к разности длин окружностей колес (отношение длин ок­ружностей в дальнейшем заменим отношением диаметров). У волновой передачи по схеме, а

рис. 9.3 направления вращения ведущего и ведомого звеньев совпадают, по схеме
б
— противоположны.

У зубчатых волновых передач гибкие колеса имеют наружные, а же­сткие колеса — внутренние зубья. В настоящее время такие передачи имеют основное распространение.

Достоинства волновых зубчатых передач заключаются в воз­можности получения значительных передаточных чисел, небольшой мас­се и габаритах конструкции, высокой кинематической точности передачи, являющейся результатом многопарного зацепления зубьев. Волновые зубчатые передачи долговечны и имеют более низкий уровень шума по сравнению с обычными зубчатыми передачами.

К недостаткам волновых зубчатых передач следует отнести сложную технологию изготовления деталей и отсутствие конструкций, у которых оси пересекаются или скрещиваются.

Волновые передачи в наше время начинают применять в станко­строении, подъемно-транспортных машинах, химическом машинострое­нии, авиационной и ракетной технике, промышленных роботах и др.

Передаточное отношение.В волновой фрикционной передаче пе­редаточное отношение зависит от разности диаметров жесткого и гибкого колес и равно отношению диаметра ведомого колеса к разности диамет­ров колес. Заменяя отношение диаметров колес отношением чисел их зубьев, получим передаточное отношение и

для волновой зубчатой пере­дачи: при ведомом жестком колесе

при ведомом гибком колесе

Волновой редуктор: принцип работы, устройство, назначение

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Волновые передачи

Появление и дальнейший процесс развития волновой передачи был осуществлен в далеком 1959 году. Изобретателем, а также человеком, который запатентовал эту технологию, стал американский инженер Массер.

Волновой редуктор состоит из нескольких основных элементов:

  • Неподвижное колесо, имеющее внутренние зубья.
  • Вращающееся колесо, имеющее наружные зубья.
  • Водило.

Среди преимуществ, которые можно выделить у этого способа передачи движения, — меньшая масса и размеры устройства, более высокая точность с кинематической точки зрения, а также меньший мертвый ход. Если есть необходимость, то использовать такой тип передачи движения можно и в герметичном пространстве, не используя при этом уплотняющие сальники. Данный показатель наиболее важен для такой техники, как авиационная, космическая, подводная. Кроме того, волновой редуктор применяется и в некоторых машинах, использующихся в отрасли химической промышленности.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Классификация редукторов

На сегодняшний день типы редукторов классифицируются на основе:

  • типа механической передачи;
  • расположения элементов в пространстве;
  • конструктивных особенностей.

В зависимости от расположения элементов они бывают вертикального и горизонтального исполнения. Среди различных типов можно выделить традиционные механические и мотор-редукторы (с дополнительно установленной двигательной установкой).

Читать также: Выжигание по дереву сварочным аппаратом

Основная, общепринятая классификация редукторов разработана в зависимости от типа передачи и по форме шестерен:

Цилиндрический и конический редуктор

В основе таких моделей используются конические и цилиндрические передачи. Данный тип прямого редуктора характеризируется высоким уровнем КПД (более 80%, в зависимости от количества зубьев). Еще одним преимуществом является практически полное отсутствие нагрева из-за отсутствия нагревающихся элементов. Это позволяет добиться простоты механизма, отсутствия необходимости в дополнительных мерах охлаждения. Данный тип получил высокую популярность благодаря надежности и долговечности.

Планетарный

Отличается от большинства других видов схемой расположения элементов. В его основе лежит планетарная передача. Основной ее функцией можно назвать преобразование поступающего момента. Подобные модели отличаются компактностью благодаря тому, что рабочие элементы находятся в одной геометрической оси, чего нельзя встретить в стандартных механизмах. Широко распространены в сфере приборостроения и машиностроения. Они позволяют комбинировать преимущества цилиндрических и червячных.

Позволяют также добиться оптимального соотношения производительности, компактности, надежности и долговечности.

Червячный

В основе этого вида лежит червячная передача, которая позволяет использовать его для различных целей. Использование этой модели помогает преобразовывать как прямой, так и угловой крутящий момент. В основе конструкции лежит спиралевидный винт, который формой напоминает червяка, из-за чего он получил свое название. Используется довольно редко, так как не отличается надежностью и высокой производительностью. В некоторых случаях при повышении нагрузки может выйти из строя. Несмотря на свои недостатки, он прочно занял свое место в машиностроении, так как является незаменимым при передаче усилия между перпендикулярно расположенными валами.

Волновой

Имеет особенный характеристический размер и тип конструкции, в основе которой лежит неподвижный корпус с нарезанными зубьями. Внутри корпуса расположен гибкий элемент, усилие на которые передается ведущим валом, соединенным с ним. Гибкий элемент изготовлен в виде овала, благодаря чему при движении внутри корпуса создает волнообразные движения.

Данный тип отличается высокой производительностью, имея высокое передаточное отношение, достичь которое невозможно с помощью других моделей

Отличается компактными размерами, что особо важно для использования в точном машиностроении

Следует отметить, что современные тенденции машиностроения требуют особых характеристик от редукторов. Из-за этого все большего распространения получают комбинированные модели. Цилиндрические модели дополняют коническими горизонтальными передачами. Червячные дополняются дополнительными валами, а также некоторые модели оснащаются дополнительными моторами.

Различные виды мотор-редукторов получили широкое распространение благодаря тому, что в одном механизме объединяют еще и электродвигатель и все необходимые дополнительные элементы.

Применение волнового редуктора

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

  • в космонавтике и авиастроении;
  • в судостроении и на подводных лодках;
  • в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
  • на химическом производстве;
  • в атомных электростанциях;
  • в робототехнике и автоматизированных системах;
  • при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений. Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

Источник: https://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/volnovoj-reduktor.html

Разновидности планетарных редукторов

В зависимости от количества ступеней, которые они имеют планетарные редукторы подразделяют на:

  • одноступенчатые;
  • многоступенчатые.

Одноступенчатые более простые и при этом компактнее, меньше по размерам в сравнении с многоступенчатыми, обеспечивают более широкие возможности по передаче крутящего момента, достижения разных передаточных чисел. Обладающие несколькими ступенями являются достаточно громоздкими механизмами, при этом диапазон передаточных чисел, которые ими могут быть обеспечены, существенно меньше.

В зависимости от сложности конструкции они могут быть:

  • простыми;
  • дифференциальными.

Кроме этого, планетарные редукторы в зависимости от формы корпуса, используемых элементов и внутренней конструкции могут быть:

  • коническими;
  • волновыми;
  • глобоидными;
  • червячными;
  • цилиндрическими.

Через них может передаваться движение между параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися валами.

Сообщений 1 страница 21 из 21

Поделиться105-05-2016 23:22:08

  • Автор: JIEXA
  • Местный
  • Откуда: Калининград
  • Зарегистрирован : 01-06-2012
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 185
  • Уважение: [+67/-3]
  • Позитив: [+151/-8]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 47 [1973-06-17]
  • Skype: region-39
  • Провел на форуме: 11 дней 16 часов
  • Последний визит: 02-09-2020 12:44:33

Никто не пытался сделать самостоятельно сей девайс? В принципе ничего сложного. Ссылка Ссылка Мои изыскания на эту тему, но что-то не сходиться.

Отредактировано JIEXA (05-05-2016 23:37:34)

Поделиться206-05-2016 10:27:58

  • Автор: megagad
  • Местный
  • Зарегистрирован : 11-10-2014
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 180
  • Уважение: [+23/-1]
  • Позитив: [+9/-5]
  • Провел на форуме: 2 дня 18 часов
  • Последний визит: 04-08-2017 06:32:17

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится. Для изготовления гипоциклоиды много навыков не надо — нужен точный станок и много-много смазки И да — а что за формат файла?

Поделиться306-05-2016 11:38:48

  • Автор: Flint2015
  • Гуру
  • Зарегистрирован : 30-12-2014
  • Приглашений: 1
  • Сообщений: 1410
  • Уважение: [+271/-1]
  • Позитив: [+32/-6]
  • Провел на форуме: 29 дней 2 часа
  • Последний визит: 28-08-2020 08:42:24

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится

Всё, что показано на видео и есть, разновидности волновых редукторов. То что вы называете гипоциклоида, вы же обратили внимание на каком языке это написано., название не меняет смысла волнового принципа работы.

Никто не пытался сделать самостоятельно сей девайс? В принципе ничего сложного.

Вроде бы ничего сложного, но есть большое НО, 1 как минимум 2 хороших станка (токарный и вертикальнофрезерный) 2 подбор материала (металла) и 3 минимальные инженерные навыки, для расчёта зубьев и размера экцентрика.

Отредактировано Flint2015 (06-05-2016 11:39:11)

Поделиться406-05-2016 12:33:12

  • Автор: megagad
  • Местный
  • Зарегистрирован : 11-10-2014
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 180
  • Уважение: [+23/-1]
  • Позитив: [+9/-5]
  • Провел на форуме: 2 дня 18 часов
  • Последний визит: 04-08-2017 06:32:17

название не меняет смысла волнового принципа работы.

Ок. Покажите на схеме «генератор волны»

вы же обратили внимание на каком языке это написано., название не меняет смысла волнового принципа работы.

Зачем мне читать название, когда я смотрю видео? на видео — обычный гипоцклоидный редуктор. К волновым редукторам данное поделие не имеет отношения ВООБЩЕ! Оно ближе к «планетарным» редукторам с высоким коэффициентом редукции.

Поделиться506-05-2016 16:21:29

  • Автор: JIEXA
  • Местный
  • Откуда: Калининград
  • Зарегистрирован : 01-06-2012
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 185
  • Уважение: [+67/-3]
  • Позитив: [+151/-8]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 47 [1973-06-17]
  • Skype: region-39
  • Провел на форуме: 11 дней 16 часов
  • Последний визит: 02-09-2020 12:44:33

Ок. Покажите на схеме «генератор волны»

Эксцентрик разве не является генератором волны?

принцип работы, устройство, применение, типы

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Применение оборудования для разных типов газа

По виду редуцируемого газа редукторы делятся на следующие типы:

  • ацетиленовые;
  • водородные;
  • кислородные;
  • пропан-бутановые;
  • метановые.

На рисунке показаны разные виды редукторов

Вместе с тем, все варианты можно условно разделить на устройства для горючих и негорючих газов. Баллоны с горючей газовой смесью имеют левую резьбу, тогда как емкости для инертных газов и кислорода оснащены правой резьбой. Это сделано для того, чтобы предотвратить случайное присоединение редуцирующего элемента, предназначенного, например, для метана, к баллону с кислородом. Кстати, больше информации об автономной газификации Вы найдете в этом разделе.

Для сжиженных углеводородных газов устройство газовых редукторов может иметь одну конструктивную особенность. С целью предотвращения замерзания газа на выходе, корпус приспособления выполняется с развитым оребрением.

На долговечность работы редуктора большое значение оказывает качество газа. Поэтому заправку резервуаров необходимо осуществлять у надежных , где помимо хорошего обслуживания можно получить профессиональную консультацию по работе с любым газовым оборудованием.

Источник

Волновые редукторы. | PRO-TechInfo

Назначение и принцип работы волновых передач.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход, высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

  • неподвижное колесо с внут­ренними зубьями,
  • вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
  • водило.

Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

Конструкции волновых редукторов.

Существует большое количество конструкций волновых механизмов. Обычно эти механизмы преобразуют входное вращательное движение в выходное вращательное или поступательное. Волновые механизмы можно рассматривать как одну из разновидностей многопоточных планетарных механизмов, так как они обладают многозонным, а в случае зубчатого механизма, и многопарным контактом выходного звена с гибким колесом. Многозонный контакт обеспечивается за счет формы генератора волн (кулачок чаще с двумя, редко с тремя выступами), многопарный — за счет податливости зубчатого венца гибкого колеса. Такое сочетание позволяет волновым механизмам передавать значительные нагрузки при малых габаритах. Податливость зубчатого венца обеспечивает достаточно равномерное распределение нагрузки по зубьям, находящимся в зоне зацепления. При номинальных нагрузках процент зубьев находящихся в зацеплении составляет 15-25% от общего их числа. Поэтому в волновых передачах применяется мелкомодульное зацепление, а числа зубьев колес лежат в пределах от 100 до 600. Зона зацепления в волновой зубчатой передаче совпадает с вершиной волны деформации. По числу зон или волн передачи делятся на одноволновые, двухволновые и так далее. При вращении водила овальной формы образуются две волны. Такую передачу называют двухволновой. Бывают трехволновые передачи. Передачи с числом волн более трех применяются редко.

Виды мотор-редукторов

Сегодня разработано большое число вариантов мотор-редукторов, различающихся типом двигателя, принципом построения механической части и общей геометрией. Практически все возможные комбинации присутствуют в каталогах производителей.

По виду механического зацепления подразделяют цилиндрические, конические, червячные и планетарные модели. По взаимному расположению входного и выходного валов рассматривают соосные, параллельные и угловые варианты. Исходя из передаваемых мощностей выделяют модули обычного размера и мини мотор-редукторы. По типу присоединения к процессу, встречаются варианты с одно- и двухсторонним валом, а также с полым выходным валом.

Цилиндрические мотор-редукторы

Агрегаты, использующие классические цилиндрические редукторы получили большое распространение, благодаря простоте, надежности и универсальности механической части устройства. Их использование возможно в широком спектре оборудования. В зависимости от общей конструкции, цилиндрические мотор-редукторы выполняются с соосными или параллельными валами. Количество ступеней может варьироваться от одной до шести.

По способу расположения шестерен и общей компоновке выделяют горизонтальные и вертикальные модели. Такие устройства характеризуются высоким КПД, долговечностью и относительно невысокой стоимостью. В отличие от многих других вариантов, цилиндрические редукторы обычно не допускают произвольного расположения в пространстве, что значительно ограничивает их область применения.

Конические мотор-редукторы

Устройства, собранные на основе конических шестерен, позволяют построить угловой конический мотор-редуктор. Его главной особенностью будет перпендикулярное расположение входного и выходного валов. Это ориентирует их на использование в устройствах, требующих смены направления осей. Также конические модели выгодно устанавливать в конструкциях, предъявляющих ограничение по одному из габаритных размеров устройства. Редукторы данного типа отличаются более высокой стоимостью, в виду значительной сложности изготовления отдельных деталей. Передаточное отношение конических моделей обычно невелико. Для его повышения, коническую и цилиндрическую передачи часто комбинируют, результатом чего становится коническо-цилиндрический мотор-редуктор.

Червячные модели

Сегодня, огромную популярность приобрели червячные одноступенчатые мотор-редукторы. В качестве механической передачи в них используется червячная пара. Она обеспечивает высокое передаточное отношение при сравнительно небольших габаритах. Благодаря этому стоимость червячных моделей ниже аналогов с иной конструкцией. Среди других особенностей следует выделить перпендикулярное расположение валов и самостоятельное затормаживание механизма при отсутствии внешнего поступления энергии.

В отличие от цилиндрических и конических моделей, приложение усилия к выходному валу не приведет к проворачиванию механизма. Благодаря этому такие редукторы часто используют в ответственных решениях и подъемно-транспортных устройствах. Червячные редукторы обычно не требовательны к положению установки. Благодаря герметичному корпусу их можно располагать произвольным образом, вследствие чего эти модели активно применяются для модернизации привода станков, промышленных линий и других механизмов. Среди недостатков червячных моделей обычно выделяют небольшой КПД и повышенное тепловыделение.

Планетарные и волновые мотор-редукторы

Благодаря компактности и высоким рабочим моментам, планетарные мотор-редукторы нашли широкое использование в небольших устройствах привода. Высокое передаточное отношение и способность работать с большими нагрузками, ориентирует их на использование совместно с серводвигателями промышленных роботов и других автоматических устройств. Встречаются планетарные модели и общепромышленного применения. Благодаря особенностям конструкции зубчатой передачи, данные модели мотор-редукторов выполняются с соосными валами. Это позволяет их использовать для привода практически любых механизмов.

Дальнейшим развитием планетарных передач стали волновые редукторы. Они обеспечивают большое передаточное отношение, плавность хода и высокую точность позиционирования выходного вала. Благодаря этому такие модели стали основой построения промышленных роботов. Наряду с высокими характеристиками, данные типы передач отличаются высокими требованиями к изготовлению, а, следовательно, и высокой стоимостью, что существенно сдерживает распространение данных моделей.

Редуктор волновой с эвольвентным профилем зубьев.

Описание конструкции волнового редуктора.

Редуктор волновой с эвольвентным профилем зубьев — это одноступенчатый редуктор с двумя зубчатыми колесами: одно — жесткое с внутренними зубьями, второе — гибкое — в виде цилиндра с зубчатым венцом. Гибкий зубчатый венец деформируется генератором волн. Генератор состоит из кулачка, насаженного на быстроходный вал, и шарикоподшипника с тонкими кольцами. Недеформируемый конец гибкого цилиндра шлицевый. Шлицы нарезаны обычным зуборезным инструментом. От осевого смещения цилиндр удерживается проволочным кольцом, расположенным на шлицах.

Тихоходный вал вращается в противоположном направлении относительно быстроходного вала.

Сборка жесткого колеса с гибким осуществляется после деформации гибкого зубчатого венца генератором. Зацепление и подшипники смазываются маслом, разбрызгиваемым генератором. Охлаждается редуктор вентилятором, установленным на быстроходном валу.

Редуктор предназначен для непрерывной длительной работы. КПД редуктора 0,85…0,9. Возможна передача вращения от тихоходного вала к быстроходному, КПД мультипликатора на 15…30% ниже КПД редуктора.

Схема взаимодействия звеньев.

Технические характеристики волнового редуктора.

  1. Крутящий момент на тихоходном валу: 1000 Н⋅м;
  2. Частота вращения тихоходного вала: 14,2 мин -1 ;
  3. Мощность на тихоходном валу: 1,5 кВт;
  4. Передаточное число: 100;
  5. КПД редуктора: 0,85…0,9;
  6. Материал зубчатых колес: сталь 30ХГС, твердость: 30…35HRCэ.

Редуктор волновой для передачи вращения в герметизированное пространство

Описание конструкции волнового редуктора.

Редуктор волновой для передачи вращения в герметизированное пространство состоит из неподвижного гибкого колеса с внешними зубьями, жесткого колеса с внутренними зубьями (соединенного с тихоходным валом) и дискового генератора волн. Гибкое колесо выполнено в виде тонкостенного стакана с фланцем, соединенным герметично с корпусам. Для уменьшении несоосности гибкого и жесткого колес корпусные детали центрируются по фланцу ∅115 Н7/h6. Эксцентриковый вал генератора волн закреплен в одном подшипнике и самоустанавливается по гибкому колесу.

Источник: https://90zavod.ru/xarakteristiki/reduktor-volnovoj-xarakteristiki-princip-raboty-ustrojstvo-primenenie-tipy.html

Волновые редукторы

Волновые зубчатые передачи позволяют осуществлять большие передаточные отношения в одной ступени. При этом КПД их такой же, как и в планетарных передачах при тех же передаточных отношениях.

Редуктор волновой с кулачковым генератором волн

Редуктор одноступенчатый с двумя зубчатыми колесами: жестким с внутренними зубьями и гибким в виде цилиндра с зубчатым венцом. Гибкий зубчатый венец деформируется генератором волн. Генератор состоит из кулачка, насаженного на быстроходный вал, и шарикового подшипника с тонкими кольцами. Недеформируемыи генератором конец цилиндра шлицевый. Шлицы нарезаны тем же зуборезным инструментом, что и колеса. От осевого смещения цилиндр удерживается проволочным кольцом, расположенным на шлицах. Тихоходный вал вращается в противоположном направлении относительно быстроходного вала. Сборку жесткого колеса с гибким осуществляют после деформации гибкого зубчатого венца генератором. Зацепление и подшипники смазываются маслом, разбрызгиваемым генератором. Охлаждается редуктор вентилятором, установленным на быстроходном валу. Редуктор предназначен для непрерывной длительной работы, его КПД равен 0,85…0,9. Возможна переача вращения от тихоходного вала к быстроходному, КПД мультипликатора на 15…30 % ниже КПД редуктора.

Расчеты редуктора

Как и для любой другой детали, для создания редуктора необходимо проводить определенные расчеты, которые будут показывать, способно ли устройство выполнять свои функции, а также из какого материала должно выполняться устройство и т.д. Основным критерием для расчета волнового редуктора, его работоспособности, является прочность гибкого колеса. Оценить данный параметр можно при помощи сопротивления усталости зубчатого венца. Основной габаритный размер передачи — это внутренний диаметр гибкого колеса. Определяется он по приближенной зависимости сопротивления усталости с учетом нормальных напряжений.

Волновой редуктор: принцип работы, устройство, применение, типы — Pcity.su

Волновой редуктор: принцип работы, устройство, назначение

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Применение волнового редуктора

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

  • в космонавтике и авиастроении;
  • в судостроении и на подводных лодках;
  • в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
  • на химическом производстве;
  • в атомных электростанциях;
  • в робототехнике и автоматизированных системах;
  • при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений. Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

Источник:
http://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/volnovoj-reduktor.html

Форум клана ЧПУшников

Меню навигации

Пользовательские ссылки

Информация о пользователе

Волновой редуктор

Сообщений 1 страница 21 из 21

Поделиться

105-05-2016 23:22:08
  • Автор: JIEXA
  • Местный
  • Откуда: Калининград
  • Зарегистрирован : 01-06-2012
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 185
  • Уважение: [+67/-3]
  • Позитив: [+151/-8]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 47 [1973-06-17]
  • Skype: region-39
  • Провел на форуме:
    11 дней 16 часов
  • Последний визит:
    02-09-2020 12:44:33

Никто не пытался сделать самостоятельно сей девайс? В принципе ничего сложного.
Ссылка
Ссылка
Мои изыскания на эту тему, но что-то не сходиться.

Отредактировано JIEXA (05-05-2016 23:37:34)

Поделиться

206-05-2016 10:27:58
  • Автор: megagad
  • Местный
  • Зарегистрирован : 11-10-2014
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 180
  • Уважение: [+23/-1]
  • Позитив: [+9/-5]
  • Провел на форуме:
    2 дня 18 часов
  • Последний визит:
    04-08-2017 06:32:17

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится. Для изготовления гипоциклоиды много навыков не надо — нужен точный станок и много-много смазки
И да — а что за формат файла?

Поделиться

306-05-2016 11:38:48
  • Автор: Flint2015
  • Гуру
  • Зарегистрирован : 30-12-2014
  • Приглашений: 1
  • Сообщений: 1410
  • Уважение: [+271/-1]
  • Позитив: [+32/-6]
  • Провел на форуме:
    29 дней 2 часа
  • Последний визит:
    28-08-2020 08:42:24

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится

Всё, что показано на видео и есть, разновидности волновых редукторов. То что вы называете гипоциклоида, вы же обратили внимание на каком языке это написано., название не меняет смысла волнового принципа работы.

Никто не пытался сделать самостоятельно сей девайс? В принципе ничего сложного.

Вроде бы ничего сложного, но есть большое НО, 1 как минимум 2 хороших станка (токарный и вертикальнофрезерный) 2 подбор материала (металла) и 3 минимальные инженерные навыки, для расчёта зубьев и размера экцентрика.

Отредактировано Flint2015 (06-05-2016 11:39:11)

Поделиться

406-05-2016 12:33:12
  • Автор: megagad
  • Местный
  • Зарегистрирован : 11-10-2014
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 180
  • Уважение: [+23/-1]
  • Позитив: [+9/-5]
  • Провел на форуме:
    2 дня 18 часов
  • Последний визит:
    04-08-2017 06:32:17

название не меняет смысла волнового принципа работы.

Ок. Покажите на схеме «генератор волны»

вы же обратили внимание на каком языке это написано., название не меняет смысла волнового принципа работы.

Зачем мне читать название, когда я смотрю видео? на видео — обычный гипоцклоидный редуктор. К волновым редукторам данное поделие не имеет отношения ВООБЩЕ! Оно ближе к «планетарным» редукторам с высоким коэффициентом редукции.

Поделиться

506-05-2016 16:21:29
  • Автор: JIEXA
  • Местный
  • Откуда: Калининград
  • Зарегистрирован : 01-06-2012
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 185
  • Уважение: [+67/-3]
  • Позитив: [+151/-8]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 47 [1973-06-17]
  • Skype: region-39
  • Провел на форуме:
    11 дней 16 часов
  • Последний визит:
    02-09-2020 12:44:33

Ок. Покажите на схеме «генератор волны»

Эксцентрик разве не является генератором волны?

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится. Для изготовления гипоциклоиды много навыков не надо — нужен точный станок и много-много смазки

И да — а что за формат файла?

Отредактировано JIEXA (06-05-2016 16:27:07)

Поделиться

606-05-2016 17:34:02
  • Автор: Flint2015
  • Гуру
  • Зарегистрирован : 30-12-2014
  • Приглашений: 1
  • Сообщений: 1410
  • Уважение: [+271/-1]
  • Позитив: [+32/-6]
  • Провел на форуме:
    29 дней 2 часа
  • Последний визит:
    28-08-2020 08:42:24

Зачем мне читать название, когда я смотрю видео? на видео — обычный гипоцклоидный редуктор. К волновым редукторам данное поделие не имеет отношения ВООБЩЕ! Оно ближе к «планетарным» редукторам с высоким коэффициентом редукции.


На данном видео одна из разновидностей волнового редуктора, как вы выразились ( Оно ближе к «планетарным» ) этому редуктору там до Пекина ногами ракообразных.
Внимательно изучите принцип работы волнового редуктора, в этой конструкции первичный вал имеет эксцентрик, движение передаётся элементу типа «зубчатое колесо» в этой конструкции нету промежуточных роликов либо шариков, и вот эти колёса волновыми движениями смещаются по выступам внешней обоймы, совершая круговое движение вторичного вала с огромной редукцией.

Для нормальной наглядности посмотрите вот такой научно-популярный фильм.


Ну судя по вашим словам вы будете утверждать что , вот это планетарный редуктор, раз стоят шестерни?

В планетарном редукторе обязательно в конструкции присутствуют САТЕЛЛИТНЫЕ ШЕСТЕРНИ, сборка из сателлитов и внешней обоймы с внутренним зубом, составляют одну ступень редуктора, есть двух, трёх четырёх ступенчатые, но основным элементом в них являются САТЕЛЛИТЫ.

Отредактировано Flint2015 (06-05-2016 18:01:39)

Поделиться

706-05-2016 20:51:02
  • Автор: megagad
  • Местный
  • Зарегистрирован : 11-10-2014
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 180
  • Уважение: [+23/-1]
  • Позитив: [+9/-5]
  • Провел на форуме:
    2 дня 18 часов
  • Последний визит:
    04-08-2017 06:32:17

Эксцентрик разве не является генератором волны?

И в чём он её возбуждает?

На данном видео одна из разновидностей волнового редуктора,

Вы по буржуйски понимаете? там чётко русски по английски говорят — ГИПОЦИКЛОИДНЫЙ! Не «Волновой»(Wave)!
Говоря проще:
https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_drive и https://en.wikipedia.org/wiki/Cycloidal_drive — разные типы редукторов.
НО, если не понимаете буржуйского — изучайте на родном: https://ru.wikipedia.org/wiki/Волновая_передача и https://ru.wikipedia.org/wiki/Циклоидальная_передача
Принципы работы:
Волновой:

Состоит из жесткого неподвижного элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижного относительно корпуса передачи; гибкого элемента — тонкостенного упругого зубчатого колеса с наружными зубьями, соединенного с выходным валом; генератора волн — кулачка, эксцентрика или другого механизма, растягивающего гибкий элемент до образования в двух (или более) точках пар зацепления с неподвижным элементом. Число зубьев гибкого колеса несколько меньше числа зубьев неподвижного элемента. Число волн деформации равно числу выступов на генераторе. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн — полностью выходят из зацепления. Линейная скорость волн деформации соответствует скорости вершин выступов на генераторе, то есть в гибком элементе существуют бегущие волны с известной линейной скоростью. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации.

Входной (ведущий) вал прикреплён эксцентрично к шарикоподшипнику, принуждая циклоидальную пластину вращаться по окружности. Циклоидальная пластина независимо вращается вокруг подшипника. Её вращение происходит за счёт того, что впадины по периметру пластины входят в зацепление с неподвижными выступами («зубьями») на внешнем кольце. Направление вращения выходного (ведомого) вала противоположно направлению вращения входного (ведущего) вала. Движение деталей в циклоидальной передаче подобно движению, имеющему место в планетарной передаче.

И да — возьмите справочник по механике и почитайте про волновые и циклоидальные передачи.
Насчёт видео(второго и третьего) — не один десяток лет «инжинеры» от природы пытаются скрестить волновой и циклоидальный редуктор(дома на коленке сделать тонкий зубчатый венец проблематично) — результат вы можете наблюдать в том видео, что вы приводите как аргумент тоджественности волнового и циклоидалного редуктора. Проблема как всегда в том, что дальше «компьютерных моделей» такие агрегаты редко уходят — всё тормозится на этапе изготовления(а иногда и поиска подходящего материала). И да — у СИМАКО не волновой, а циклоидальный редуктор Причём с одним огромным недостатком — проскальзывание «тел качения» относительно центрального волнового редуктора Собственно по этой причине дальше «бумажки» и «мультика» дело у них не пошло. Точнее — что-то вроде продают, но что «под крышечкой» не показывают

Источник:
http://cncuserforum.ru/viewtopic.php?id=5939

Редуктор волновой характеристики – принцип работы, устройство, применение, типы

принцип работы, устройство, применение, типы

С момента создания первой зубчатой передачи прошло много лет. Многие известные инженеры приложили немало усилий для усовершенствования этого процесса и изобретения новых механизмов. Одним из таких людей стал американский инженер У. Массер, который в 1959 году изобрел волновой редуктор. Принцип работы был основан на использовании гибкого зубчатого колеса, передающего движение другой шестерне. Это изобретение позволило ускорить развитие многих отраслей промышленности, увеличить передаточное число и точность оборудования.

Особенности конструкции

Устройство волнового редуктора зависит от сферы его применения. Основная цель, для которой используется этот механизм – преобразование входного вращательного движения двигателей в:

  • выходное поступательное;
  • выходное вращательное.

По своей конструкции они схожи с планетарными механизмами так как имеется несколько зон соприкосновения с гибким колесом. Обеспечивает одновременное соприкосновение кулачок. Он имеет несколько выступов, которые образуют волны при вращении. При этом нагрузка распределена по всем зацепляемым зубьям равномерно. При производстве волновых редукторов количество зубьев на колесах варьируется в пределах от 100 до 600.

Место, где вершина волны деформируемого элемента соприкасаются с другой шестерней, называется зоной зацепления.

По количеству таких зон редуктор с гибким элементом может быть:

Большее количество волн встречается крайне редко.

Принцип работы

Волновые редукторы имеют следующий принцип работы:

  1. Недеформируемое колесо с внутренними зубьями крепится в корпусе.
  2. Гибкое зубчатое колесо с тонкими стенками устанавливается на генератор волн.
  3. При вращении генератор волн деформирует гибкое колесо, тем самым перемещает точки соприкосновения наружной и внутренней шестерней.

Плавность хода обеспечивается тем, что на гибком колесе меньшее количество зубьев.

Типы волновых редукторов

Среди всего многообразия устройств данного вида. наибольшее распространение получили волновые мотор-редукторы. Конструкция такого механизма состоит из электродвигателя и непосредственно самой волновой передачи. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание перед покупкой:

  • размеры;
  • мощность;
  • КПД;
  • максимальная нагрузка.

Преимущества таких устройств перед моторами другого типа:

  • меньшие размеры;
  • низкий уровень шума и вибраций;
  • устойчивость к нагрузкам.

Основной способ смазки таких устройств заключается в стандартном подводе масла к соприкасающимся элементам. Тем не менее, в некоторых ситуациях требуются герметичные механизмы, без использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Работа волнового редуктора фланцевого с пневмодвигателем происходит без смазки. В таком аппарате охлаждение элементов происходит при помощи сжатого воздуха.

Червячный волновой редуктор имеет два вида размещения червяка в корпусе – верхнюю и нижнюю. Применение такой механизм нашел в космической отрасли, где требуется герметичность.

Используется в конструкции космической лебедки.

Волновая зубчатая передача появилась относительно недавно, но уже успела зарекомендовать себя с положительной стороны. Она обеспечивает большую волновую деформацию, тем самым увеличивая передаточное отношение. Из достоинств также стоит выделить высокий КПД, небольшие размеры и маленький вес.

Применение волнового редуктора

За ряд особенностей, недоступных другим механизмам такого типа, привод с волновым редуктором получил широкое распространение во многих отраслях промышленности. Такое устройство встречается:

  • в космонавтике и авиастроении;
  • в судостроении и на подводных лодках;
  • в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли;
  • на химическом производстве;
  • в атомных электростанциях;
  • в робототехнике и автоматизированных системах;
  • при добыче полезных ископаемых.

Герметичность устройства позволяет использовать его в сложных климатических условиях, в вакууме и под водой. Устойчивость к большим нагрузкам и сложным условиям работы нашло применение для этих аппаратов в атомной энергетике и местах с возможностью взрывов и землетрясений. Точность передаваемых движений позволяет использовать их в станках с числовым программным управлением. Высокий запас прочности и длительный срок эксплуатации позволяет использовать редуктор в любом производстве, внедрить его в технологический процесс, задействовать в работе конвейера, автоматизированных систем и другом оборудовании.

Простая конструкция позволяет собрать такой механизм своими руками, но, если цели использования предполагают применение редуктора в сложном технологическом процессе, стоит приобрести профессиональное оборудование. Его стоимость окажется существенно выше, но производитель дает гарантию на оборудование и выполнение им всех поставленных задач.

Волновые редукторы имеют множество преимуществ, за которые нашли повсеместное применение. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, множеством вариантов передаточных чисел, небольшими размерами, высокой точностью и плавной работой движущихся элементов. Высокая стоимость таких устройств в сравнении с другими редукторами, окупается в длительном сроке эксплуатации и недорогом обслуживании.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Волновые редукторы. | PRO-TechInfo

Назначение и принцип работы волновых передач.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход, высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

  • неподвижное колесо с внут­ренними зубьями,
  • вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
  • водило.

Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

Конструкции волновых редукторов.

Существует большое количество конструкций волновых механизмов. Обычно эти механизмы преобразуют входное вращательное движение в выходное вращательное или поступательное. Волновые механизмы можно рассматривать как одну из разновидностей многопоточных планетарных механизмов, так как они обладают многозонным, а в случае зубчатого механизма, и многопарным контактом выходного звена с гибким колесом. Многозонный контакт обеспечивается за счет формы генератора волн (кулачок чаще с двумя, редко с тремя выступами), многопарный — за счет податливости зубчатого венца гибкого колеса. Такое сочетание позволяет волновым механизмам передавать значительные нагрузки при малых габаритах. Податливость зубчатого венца обеспечивает достаточно равномерное распределение нагрузки по зубьям, находящимся в зоне зацепления. При номинальных нагрузках процент зубьев находящихся в зацеплении составляет 15-25% от общего их числа. Поэтому в волновых передачах применяется мелкомодульное зацепление, а числа зубьев колес лежат в пределах от 100 до 600. Зона зацепления в волновой зубчатой передаче совпадает с вершиной волны деформации. По числу зон или волн передачи делятся на одноволновые, двухволновые и так далее. При вращении водила овальной формы образуются две волны. Такую передачу называют двухволновой. Бывают трехволновые передачи. Передачи с числом волн более трех применяются редко.

Редуктор волновой с эвольвентным профилем зубьев.

Описание конструкции волнового редуктора.

Редуктор волновой с эвольвентным профилем зубьев — это одноступенчатый редуктор с двумя зубчатыми колесами: одно — жесткое с внутренними зубьями, второе — гибкое — в виде цилиндра с зубчатым венцом. Гибкий зубчатый венец деформируется генератором волн. Генератор состоит из кулачка, насаженного на быстроходный вал, и шарикоподшипника с тонкими кольцами. Недеформируемый конец гибкого цилиндра шлицевый. Шлицы нарезаны обычным зуборезным инструментом. От осевого смещения цилиндр удерживается проволочным кольцом, расположенным на шлицах.

Тихоходный вал вращается в противоположном направлении относительно быстроходного вала.

Сборка жесткого колеса с гибким осуществляется после деформации гибкого зубчатого венца генератором. Зацепление и подшипники смазываются маслом, разбрызгиваемым генератором. Охлаждается редуктор вентилятором, установленным на быстроходном валу.

Редуктор предназначен для непрерывной длительной работы. КПД редуктора 0,85…0,9. Возможна передача вращения от тихоходного вала к быстроходному, КПД мультипликатора на 15…30% ниже КПД редуктора.

Схема взаимодействия звеньев.

Технические характеристики волнового редуктора.

  1. Крутящий момент на тихоходном валу: 1000 Н⋅м;
  2. Частота вращения тихоходного вала: 14,2 мин -1 ;
  3. Мощность на тихоходном валу: 1,5 кВт;
  4. Передаточное число: 100;
  5. КПД редуктора: 0,85…0,9;
  6. Материал зубчатых колес: сталь 30ХГС, твердость: 30…35HRCэ.

Редуктор волновой для передачи вращения в герметизированное пространство

Описание конструкции волнового редуктора.

Редуктор волновой для передачи вращения в герметизированное пространство состоит из неподвижного гибкого колеса с внешними зубьями, жесткого колеса с внутренними зубьями (соединенного с тихоходным валом) и дискового генератора волн. Гибкое колесо выполнено в виде тонкостенного стакана с фланцем, соединенным герметично с корпусам. Для уменьшении несоосности гибкого и жесткого колес корпусные детали центрируются по фланцу ∅115 Н7/h6. Эксцентриковый вал генератора волн закреплен в одном подшипнике и самоустанавливается по гибкому колесу.

Источник:
http://90zavod.ru/xarakteristiki/reduktor-volnovoj-xarakteristiki-princip-raboty-ustrojstvo-primenenie-tipy.html

Волновые редукторы

Волновые зубчатые передачи позволяют осуществлять большие передаточные отношения в одной ступени. При этом КПД их такой же, как и в планетарных передачах при тех же передаточных отношениях.

Редуктор волновой с кулачковым генератором волн

Редуктор одноступенчатый с двумя зубчатыми колесами: жестким с внутренними зубьями и гибким в виде цилиндра с зубчатым венцом. Гибкий зубчатый венец деформируется генератором волн. Генератор состоит из кулачка, насаженного на быстроходный вал, и шарикового подшипника с тонкими кольцами. Недеформируемыи генератором конец цилиндра шлицевый. Шлицы нарезаны тем же зуборезным инструментом, что и колеса. От осевого смещения цилиндр удерживается проволочным кольцом, расположенным на шлицах. Тихоходный вал вращается в противоположном направлении относительно быстроходного вала. Сборку жесткого колеса с гибким осуществляют после деформации гибкого зубчатого венца генератором. Зацепление и подшипники смазываются маслом, разбрызгиваемым генератором. Охлаждается редуктор вентилятором, установленным на быстроходном валу. Редуктор предназначен для непрерывной длительной работы, его КПД равен 0,85…0,9. Возможна переача вращения от тихоходного вала к быстроходному, КПД мультипликатора на 15…30 % ниже КПД редуктора.

Мотор-редуктор волновой с дисковым генератором волн

Дисковый генератор волн состоит из двух дисков большого диаметра, расположенных на эксцентриковой втулке. Радиальная нагрузка в дисковом генераторе волн воспринимается только одним подшипником, установленным вблизи средней плоскости генератора. Второй подшипник необходим для предотвращения опрокидывания диска моментом пары сил, действующих со стороны зон зацепления. Гибкое колесо выполнено в виде трубы с двумя зубчатыми венцами — рабочим и шлицевым (для соединения с муфтой). От осевого смещения гибкое колесо удерживают два полукольца, привернутые винтами к торцу шлицевой муфты. Жесткое колесо неподвижно соединено с корпусом.

Редуктор волновой фланцевый с пневмо-двигателем

Редуктор работает без смазывания, отработавший сжатый воздух охлаждает поверхности трения. Генератор волн дисковый. Гибкое колесо неподвижно соединено с корпусом с помощью шлицев, роль которых выполняет второй зубчатый венец. Зубчатый венец и внутренняя поверхность гибкого колеса азотированы, что уменьшает износ зубьев и раскатку колеса генератором волн. Жесткое колесо вращается вместе с тихоходным валом.

Привод лебедки космического корабля

Редуктор волновой двухступенчатый, предназначен для передачи вращения в герметизированное пространство. Первая ступень планетарная, вторая — волновая передача. Гибкое колесо выполнено методом выдавливания. Генератор волн кулачковый с гибким подшипником. Тихоходное звено (жесткое колесо) соединено с барабаном. Для смазывания зубчатого зацепления волновой передачи применяют твердые смазочные покрытия на основе дисульфида молибдена, для остальных узлов -консистентный смазочный материал ЦИАТИМ-202. Герметизация подшипникового узла барабана выполнена лабиринтным уплотнением в виде дисков.

Мотор-редуктор волновой с дисковым генератором волн и коротким гибким колесом

В редукторе неподвижным является жесткое колесо, соединенное с корпусом. Гибкое колесо выполнено в форме стакана с дном, его длина L= 0,55D (где D — диаметр стакана), что меньше принятой для редукторов общемашиностроительного применения. Для снижения уровня вибраций, возникающих во время работы редуктора, к дну гибкого колеса присоединено резиновое кольцо. Диски генератора волн, а таже тихоходный вал редуктора установлены на радиально-упорных четырехточечных шариковых подшипниках, у которых наружные кольца являются разъемными. Использование таких подшипников позволяет сократить осевой размер редуктора.

Зубчатые колеса волновых редукторов

Колеса с гибким зубчатым венцом изготовляют с дном (рисунок 14.6.1, а), с внешними (рисунок 14.6.1, 6) и внутренними (рисунок 14.6.1, в) шлицами и с фланцем (рисунок 14.6.1, г) для закрепления на тихоходном валу или в корпусе. Шлицевое соединение уменьшает крутильную жесткость редуктора, однако при этом снижаются напряжения в гибком колесе и давление на генератор волн. Внешние шлицы предпочтительнее. Внутренние шлицы в некоторых случаях позволяют выполнить конструкцию более компактно.

На рисунок 14.6.2 показано гибкое колесо для герметичных передач, выполненное методом выдавливания. Следует обратить внимание на возможность увеличения диаметра D1 мембраны по отношению к диаметру D оболочки, так ка при этом увеличивается радиальная податливость оболочки.

На рисунок 14.6.3 показаны жесткие колеса. Необходима определенная толщина обода зубчатого венца, что-бы избежать больших деформаций колеса от сил в зацеплении. Предпочтение следует отдавать конструкции, приведенной на рисунок 14.6.3, а.

Источник:
http://detamash.ru/reductori/volnovyie-reduktoryi.html

Мотор редуктор ЗМВз-63, 80, 160 – 37 000 руб от изготовителя. Зубчатый волновой

Данный тип мотор-редукторов применяется в системах электропривода с особо высоким уровнем требований к параметрам. Их преимущества заключаются в высокой точности передачи движения и отсутствии люфта. Компактность и надежность конструкции – причины широкого применения волновых мотор-редукторов в различных областях техники:
  • Приводы высокоточных станков и обрабатывающих центров.
  • Промышленные роботы.
  • Телекоммуникационная и оптическая техника.
  • Авиация и космонавтика.

Чем шире область применения, тем разнообразнее требования к техническим решениям, как по параметрам на валу нагрузки, так и по внешним воздействиям на привод.

Работа мотор-редукторов этого типа основана на уникальных рабочих характеристиках так называемых «волновых» или «гармонических» редукторов. Кинематически они являются планетарными передачами, одно из колес которых имеет вид гибкого венца. Последний деформируется особым узлом («генератором волн») и входит в зацепление с центральным колесом в двух зонах.

Многопарность зацепления зубьев лежит в основе принципа волновых передач. Отсюда все их преимущества перед прочими. Волновые редукторы имеют меньшие габариты и массу, обладают большей точностью, имеют малый мертвый ход. Их демпфирующие свойства больше в 4-5 раз, чем у обычных, а шум при работе меньше.

Многозонность контакта достигается за счет особой формы генератора волн (кулачок с несколькими выступами), многопарность – за счет податливости гибкого венца. Это сочетание позволяет гармоническим редукторам передавать значительные нагрузки при небольших габаритах. Упругие деформации зубчатого венца обеспечивают равномерность распределения нагрузки по зубьям. При нагрузке от 15% до 25% всех зубьев находится в зацеплении.

В связи с этим в волновых редукторах используется зацепление с мелким модулем, а числа зубчатых колес находятся в пределах 100-600. Многозонный и многопарный характер контакта звеньев значительно увеличивает общую жесткость механизма даже при наличии в схеме гибкого элемента.
Одно из самых интересных свойств волнового редуктора – передача движения через герметичную стенку, разделяющую две среды (спутник/космос). При этом гибкое колесо выступает как элемент герметичной стенки, генератор волн и входной вал находятся по одну сторону стенки, а выходное звено – по другую.

Волновые мотор-редукторы выпускаются как в сборе, так и в виде установочных комплектов. Эти комплекты представляют собой набор деталей волновой передачи, которые могут быть собраны в готовый узел непосредственно в изделии.

Редуктор волновой — Энциклопедия по машиностроению XXL

Мотор-редукторы волновые зубчатые типа МБэ  [c.516]

Передачи зубчатые цилиндрические. Основные параметры — ГОСТ 2185—66. Редукторы волновые зубчатые одноступенчатые. Основные параметры — ГОСТ 23108—78  [c.517]

ГОСТ 26218-94 Редукторы и мотор-редукторы волновые зубчатые. Параметры и размеры.  [c.764]

Шумовые характеристики 670, 671 Редукторы и мотор-редукторы волновые зубчатые типа ЗВ и ЗМВ — Конструктивные исполнения 757 — Обозна-  [c.853]


Мотор-редукторы волновые зубчатые типа МВз  [c.516]

Мотор-редукторы волновые горизонтальные типа МВз  [c.44]

ГОСТ 23108—78. Редукторы волновые зубчатые одноступенчатые. Основные параметры. Введ. 01.01.78 Срок действия до 01.01.84.  [c.182]

Редукторы волновые 46 — Выбор основных параметров 54  [c.552]

Рис. 3.15. Редуктор волновой с гибким колесом в виде кольца и регулируемым генератором волн
Механический редуктор- волновой редуктор.  [c.25]

Редуктор волновой передачи (рис. 4.27) состоит из трех основных компо-  [c.124]

КОРПУСА ПЛАНЕТАРНЫХ И ВОЛНОВЫХ РЕДУКТОРОВ  [c.194]

Замечено, что напряжения в ободе гибкого зубчатого колеса уменьшаются с увеличением ширины впадины до размеров, близких или больших толщины зубьев. Эвольвентные зубья с широкой впадиной можно нарезать инструментом с уменьшенной высотой головки зуба. Профиль эвольвентных зубьев с широкой впадиной принят как основной для отечественного стандартного ряда волновых редукторов общего назначения.  [c.235]

На рис. 15.13 приведен волновой редуктор с отъемными лапами, которые  [c.244]

Наиболее перспективны новые типы редукторов — волновые передачи в различных модификациях, в том числе так называемые риспансины.  [c.320]
Редукторы волновые зубчатью одноступенчатые. Основные параметры — ГОСТ 23108—78.  [c.517]

В волновой зубчатой передаче в отличие от обычной одно из колес гибкое и упруго деформируется в процессе зацепления. Возможность использования зубчатых механизмов с гибкими звеньями для преобразования вращательного движения была указана в работах И. И. Артоболевского [5], Ф. М. Куровкина [53] и др. Однако большую известность волновые зубчатые передачи приобрели сравнительно недавно, после того как в США В. Мас-сером в 1959 г. был запатентован одноступенчатый волновой редуктор. Волновым передачам в отечественной литературе посвя-  [c.365]

Особенности конструктвные 67 Водило — Конструкция 270 Волновая передача — см. Передача во.пюва.ч Волновой редуктор — см. Редуктор волновой Вращающиеся печи — см. Печи вращающиеся  [c.325]

Пятое издание учебного пособия дополнено новыми главами, содержащими сведения о проектировании мотор-редукторов, волновых передач, о гидростатических подшипниках и об офор.млении конструкторской документации. Сведения о вариаторах исключены, так как они не предусмотрены тематикой курсовых проектов.  [c.3]

Волновые редукторы. Волновая передача является разновидностью планетарной. В общепромышленном редукторостроении наиболее распространены двухволновые передачи с неподвижным жестким колесом.  [c.46]

Материалы гибкого и жесткого колес. Для тяжелонагру-женных гибких колес (при малых и) применяют стали с повыщенной ударной вязкостью марок 38ХМЮА (а ,= = 450…480 Н/ммД, 40ХНМА (а 1 =480 Н/ммД, которые менее чувствительны к конценчрации напряжений. Средне-и легконагруженные гибкие колеса изготовляют из более дешевых ст алей марок ЗОХМА, ЗОХГСА (а , =420… 440 Н/мм ). Сталь ЗОХГСА принята как основная для изготовления волновых редукторов общего назначения.  [c.171]

Тепловой режим волновой передачи рассчитывается по известным зависимостям для других передач (см., например, тепловой расчет червячного редуктора, гл. 2). Допускаемая температура масла для редукторов общего назззачения [/] = 70… 80 С. Коэффициент теплоогдачи принимают для закрытых небольших помещений при отсутствии вентиляции Кугк8…12, для помещений с интенсивной вентиляцией KJK  [c.176]

Рис. 15.13. волновой редуктор с,отъемными лапами, которые кропятся к цилиндрическому корпусу винтами. Особенности конструкции консольное расположение генератора на валу электродвигателя, генератор соединен с валом с помощью привулканизированной резиновой шайбы /, гибкое колесо — штампованное с последующей механической обработкой, жесткое колесо закреплено винтами гибкое колесо соединено с валом посадкой с натягом.  [c.221]

На рис. 15.12 представлена типовая конструкция из стандартного ряда волновых редукторов общего назначения —редуктор Вз-160 (разработка ВНИИредук-тора и МВТУ им. Н.Э. Баумана). Отличительные особенности конструкции двухопорный вал генератора соединение кулачкового генератора с валом с помощью шарнирной муфты (рис. 15.10, б) сварное соединение цилиндра гибкого колеса с дном шлицевое соединение гибкого колеса с валом соединение с натягом жесткого колеса с корпусом цилиндрическая форма внутренней полости корпуса без внутренних углублений и карманов, упрощающая отливку и очистку после литья и механической обработки. Другие рекомендации по проектированию корпусных деталей и крьииек приведены в гл. 17.  [c.244]

Планетарные и волновые ред торы. Конструкцию корпуса определяют расположенные в нем детали в планетарном редукторе—центральные колеса, водило, сатезглиты в волновом —генератор, гибкое и жесткое колеса. Поэтому в поперечном сечении корпус очерчен рядом окружностей.  [c.278]

В мотор-редукторах (рис. 17.34) опорную поверхьюсть корпуса увеличивают для уравновешивания момента от силы тяжести электродвигателя. Возможно исполнение волнового редуктора с отъемными лапами, которые крепят к цилиндрическому корпусу винтами (рис. 15.13).  [c.279]


На рис. 8.7 показан в разрезе одноступенчатый волновой зу( ча-тый редуктор. Он имеет вращающееся гибкое зубчатое колесо 4, неподвижное жесткое зубчатое колесо 3, быстроходный вал 2 с расположенным на нем кулачковым генератором волн /, вращаюшую-ся шлицевую втулку 6, соединенную с тихоходным шлицевым валом 5.  [c.204]

Тепловой расчет волнового редуктора выполняется так же, как и для зубчатых и червячных редукторов (см., например, гл. 1, ч 2). В случае несоблюдения теплового баланса на корпусе волнозого редуктора предусматривают охлаждающие ребра, при этом уч )ты-вается только половина их площади. Для охлаждения редук ора может быть использован также и вентилятор, который устанавливается на быстроходном валу.  [c.204]


Волновые редукторы — Детали машин

Волновые зубчатые передачи позволяют осуществлять большие передаточные отношения в одной ступени. При этом КПД их такой же, как и в планетарных передачах при тех же передаточных отношениях.

Редуктор волновой с кулачковым генератором волн

Редуктор одноступенчатый с двумя зубчатыми колесами: жестким с внутренними зубьями и гибким в виде цилиндра с зубчатым венцом. Гибкий зубчатый венец деформируется генератором волн. Генератор состоит из кулачка, насаженного на быстроходный вал, и шарикового подшипника с тонкими кольцами. Недеформируемыи генератором конец цилиндра шлицевый. Шлицы нарезаны тем же зуборезным инструментом, что и колеса. От осевого смещения цилиндр удерживается проволочным кольцом, расположенным на шлицах. Тихоходный вал вращается в противоположном направлении относительно быстроходного вала. Сборку жесткого колеса с гибким осуществляют после деформации гибкого зубчатого венца генератором. Зацепление и подшипники смазываются маслом, разбрызгиваемым генератором. Охлаждается редуктор вентилятором, установленным на быстроходном валу. Редуктор предназначен для непрерывной длительной работы, его КПД равен 0,85…0,9. Возможна переача вращения от тихоходного вала к быстроходному, КПД мультипликатора на 15…30 % ниже КПД редуктора.

Мотор-редуктор волновой с дисковым генератором волн

Дисковый генератор волн состоит из двух дисков большого диаметра, расположенных на эксцентриковой втулке. Радиальная нагрузка в дисковом генераторе волн воспринимается только одним подшипником, установленным вблизи средней плоскости генератора. Второй подшипник необходим для предотвращения опрокидывания диска моментом пары сил, действующих со стороны зон зацепления. Гибкое колесо выполнено в виде трубы с двумя зубчатыми венцами — рабочим и шлицевым (для соединения с муфтой). От осевого смещения гибкое колесо удерживают два полукольца, привернутые винтами к торцу шлицевой муфты. Жесткое колесо неподвижно соединено с корпусом.

Редуктор волновой фланцевый с пневмо-двигателем

Редуктор работает без смазывания, отработавший сжатый воздух охлаждает поверхности трения. Генератор волн дисковый. Гибкое колесо неподвижно соединено с корпусом с помощью шлицев, роль которых выполняет второй зубчатый венец. Зубчатый венец и внутренняя поверхность гибкого колеса азотированы, что уменьшает износ зубьев и раскатку колеса генератором волн. Жесткое колесо вращается вместе с тихоходным валом.

Привод лебедки космического корабля

Редуктор волновой двухступенчатый, предназначен для передачи вращения в герметизированное пространство. Первая ступень планетарная, вторая — волновая передача. Гибкое колесо выполнено методом выдавливания. Генератор волн кулачковый с гибким подшипником. Тихоходное звено (жесткое колесо) соединено с барабаном. Для смазывания зубчатого зацепления волновой передачи применяют твердые смазочные покрытия на основе дисульфида молибдена, для остальных узлов -консистентный смазочный материал ЦИАТИМ-202. Герметизация подшипникового узла барабана выполнена лабиринтным уплотнением в виде дисков.

Мотор-редуктор волновой с дисковым генератором волн и коротким гибким колесом

В редукторе неподвижным является жесткое колесо, соединенное с корпусом. Гибкое колесо выполнено в форме стакана с дном, его длина L= 0,55D (где D — диаметр стакана), что меньше принятой для редукторов общемашиностроительного применения. Для снижения уровня вибраций, возникающих во время работы редуктора, к дну гибкого колеса присоединено резиновое кольцо. Диски генератора волн, а таже тихоходный вал редуктора установлены на радиально-упорных четырехточечных шариковых подшипниках, у которых наружные кольца являются разъемными. Использование таких подшипников позволяет сократить осевой размер редуктора.

 Зубчатые колеса волновых редукторов

Колеса с гибким зубчатым венцом изготовляют с дном (рисунок 14.6.1, а), с внешними (рисунок 14.6.1, 6) и внутренними (рисунок 14.6.1, в) шлицами и с фланцем (рисунок 14.6.1, г) для закрепления на тихоходном валу или в корпусе. Шлицевое соединение уменьшает крутильную жесткость редуктора, однако при этом снижаются напряжения в гибком колесе и давление на генератор волн. Внешние шлицы предпочтительнее. Внутренние шлицы в некоторых случаях позволяют выполнить конструкцию более компактно.

На рисунок 14.6.2 показано гибкое колесо для герметичных передач, выполненное методом выдавливания. Следует обратить внимание на возможность увеличения диаметра D1 мембраны по отношению к диаметру D оболочки, так ка при этом увеличивается радиальная податливость оболочки.

На рисунок 14.6.3 показаны жесткие колеса. Необходима определенная толщина обода зубчатого венца, что-бы избежать больших деформаций колеса от сил в зацеплении. Предпочтение следует отдавать конструкции, приведенной на рисунок 14.6.3, а.

Рассказать друзьям:

Мотор-редукторы волновые

Мотор-редукторы волновые. Тип МВз

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОТОР-РЕДУКТОРОВ МВз

Частота вращения выходного вала, об/мин: 7,1; 9; 12,5; 16; 18

Обозначение мотор-редуктораНоминальный крутящий момент на выходном валу, Н.мДопускаемая консольная нагрузка на выходном валу, НКПД редукторной частиМасса мотор-редуктора, кгМощность эл/дв, кВт
МВз-8010030000,87130,25
МВз-16090080000,87661,5

 

 

ГАБАРИТНЫЕ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ МОТОР-РЕДУКТОРОВ МВз

Обозначение мотор-редуктораАА 1BDD 1D 2HH 1LL 1dd 1hlbt
МВз-80130155190100130160180804308528131560831
МВз-1602202202701802152502851257051455519251101659

 

Пример условного обозначения мотор-редуктора при заказе:

МВЗ-160-16-G110-Ц-У3, ТУУ 29.1-24587406.003-2003

где МВз — тип мотор-редуктора;
160 — внутренний диаметр гибкого колеса, мм;
16 — частота вращения выходного вала, об/мин;
G110 — конструктивное исполнение по способу монтажа;
Ц — вариант исполнения выходного вала;
У3 — климатическое исполнение и категория размещения.

ВОЛНОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Волновые передачи кинематически пред­ставляют собой планетарные передачи с одним из колес в виде гибкого венца. Гиб­кий венец 1 (рис. 10.44) деформируется генератором волн 3 и входит в зацепление с центральным колесом 2 в двух зонах.

Принцип волновых передач заключается в многопарности зацепления зубьев, кото­рая определяет все положительные каче­ства этих передач по сравнению с другими.

Волновые передачи в сравнении с обыч­ными зубчатыми имеют меньшую массу и меньшие габариты, обеспечивают более высокую кинематическую точность, имеют меньший мертвый ход, обладают высокой демпфирующей способностью (в 4-5 раз большей, чем у ~бычных), работают с мень­шим шумом.

При необходимости. волновые передачи позволяют передавать движение в гермети­зированное пространство без применения сальников.

Волновые передачи позволяют осущест­влять большие передаточные отношения в одной ступени; .при зубчатых колесах из

стали umin =60 (ограничивается проч­ностью при изгибе гибкого колеса) и Итах = 300 (ограничивается минимально допустимой величиной модуля, равной

          0,2                0,15 мм). При этом КПД равен»

         80   90 %, как и в планетарных передачах

с тем же передаточным отношением.

К недостаткам .волновых передач можно отнести ограниченные частоты вращения ведущего вала генератора волн при боль­ших диаметрах колес (во избежание боль­ших окружных скоростей генератора), мелкие модули зубчатых колес (0,15 … 2 мм). При серийном изготовлении в специализированном производстве вол­новые передачи дешевле планетарных. Крутильная жесткость волновых передач несколько меньше простых зубчатых, но обычно является достаточной.

На рис. 10.44 гибкий венец 1 нарезан на деформируемом конце тонкой цилинд­рической оболочки 5, другой конец которой через тонкое дно соединяется с выходным валом 4.

Генератор волн 3 состоит из овальногО

кулачка соответствующего профиля и спе­циального шарикоподшипника 6 с гибкими кольцами. Иногда выполняют генератор волн в виде двух дисков (роликов), распо­ложенных на валу или в виде четырех ро­ликов. Сборку зацепления можно осуще­ствить только после деформации гибкого колеса.

На концах большой оси вала зубья

зацепляютсЯ по всей высоте, на малЬй оси зубья не зацепляютСЯ. Между этими участ­ками зубья гибкого колеса погружены во впадины жесткого колеса на разную глу­бину. Зацепление напоминает шлицевое соединение.

При вращении генератора волн гибкий

зубчатый венец обкатывается по непо­движному колесу, вращая оболочку и вал. Принцип работы волновой передачи ана­логичен планетарной передаче с парал­лельными кривошипами.

Анализ контактно-механических характеристик гибких деталей гармонического зубчатого редуктора

Гармонический зубчатый редуктор широко используется в промышленных роботах, аэрокосмической, оптической и других высокотехнологичных областях. Отказ гармонического редуктора в основном вызван повреждением гибкого подшипника и гибкого шлица тонкостенных уязвимых компонентов. Для изучения контактных механических характеристик гибких компонентов, таких как гибкий подшипник и гибкая рейка в гармоническом редукторе, были созданы контактная механическая модель гибкого подшипника, дифференциальное уравнение вибрации гибкой шлицы и конечно-элементная модель каждого компонента в гармоническом редукторе.На основе созданной модели гармонического зубчатого редуктора обсуждается влияние длины цилиндра гибкого шлица и толщины дна цилиндра на напряжение гибкого вала соответственно и исследуются характеристики движения гибкого подшипника. В то же время изучается пространственное распределение смещения гибкого вала и осевая вибрационная реакция гибкого вала. Корректность модели, установленной в данной работе, проверена экспериментально. Результаты показывают, что увеличение длины цилиндра может улучшить нагрузку на гибкие шлицы в редукторе с гармонической передачей; толщина стенки дна цилиндра в основном влияет на напряжение в нижней части гибкого шлица, но мало влияет на напряжение зубчатого венца и гладкого цилиндра.Вдоль направления оси гибкого шлица радиальное смещение, смещение по окружности и угловое смещение увеличиваются линейно с увеличением осевого расстояния между цилиндром и днищем. Когда частота возбуждения высока, режим вибрации оболочки flexspline представляет собой в основном осевую вибрацию. Результаты исследования послужат теоретической базой для оптимальной конструкции гармонического редуктора и увеличения срока службы гибких частей.

1. Введение

Зубчатая передача имеет преимущества высокой точности передачи и компактной конструкции, которая широко используется в области механической передачи [1, 2].Редуктор Harmonic обладает такими преимуществами, как большое передаточное число, малый вес, малый объем и т. д. Он может нормально работать в условиях вакуума, сильного излучения и большой разницы температур. Благодаря своим уникальным преимуществам, гармонический редуктор нашел широкое применение в робототехнике [3] и в аэрокосмической промышленности [4]. В процессе передачи гармонического зубчатого редуктора гибкий подшипник и гибкие шлицы относятся к тонкостенным деталям и выдерживают переменную циклическую нагрузку в течение длительного времени.

Будзик и др.[5] объединили метод конечных элементов с контактным элементом для анализа влияния различных значений крутящего момента на напряжение гибкого шлица. Реом и др. [6] выполнили анализ методом конечных элементов жесткости на кручение гармонической зубчатой ​​передачи и изучили жесткость зацепления между круговым шлицем и гибким зубом шестерни. Фолега [7] использовал метод граничных элементов для расчета прочности зубьев гибкого зубчатого венца в процессе гармонической передачи и проанализировал конструктивные характеристики гибкого колеса и влияние различных форм зубьев на величину напряжения нижняя поверхность зубчатого венца.Ли и др. В работе [8] создана оптимизационная модель профиля генератора волн и определена целевая функция для минимизации максимального окружного напряжения гибкого вала в сборе с генератором волн гармонического зубчатого редуктора. Ли [9] соответственно провел анализ методом конечных элементов на цилиндрическом гибком шлице, чашеобразном гибком шлице и гибком шлице в форме шляпы, изучил механические характеристики различных гибких колес и проверил результаты моделирования со ссылкой на эксперимент.Пакана и др. [10] установил четыре типа моделей волновых генераторов: двухроликовый, четырехроликовый, кулачковый и дисковый. В двух режимах работы без нагрузки и под нагрузкой численно рассчитана величина напряжения на зубе гибкого шлица гармонического привода и изучен закон влияния типа генератора волн на распределение напряжения в зубе гибкой шестерни. Хуанфу и др. В работе [11] создана динамическая модель для отколовшихся зубчатых пар, а характеристики зацепления проанализированы с использованием метода контактного анализа нагруженной поверхности зуба.Раус и др. [12] установили уравнение гидродинамической смазки между коническим зазором кулачка и поверхностью узла гибкого шлица и проанализировали явление конуса и механизм смазки в гармоническом приводе. Мо и др. В работах [13, 14] изучалось влияние жесткости гибкой опоры и фазы ошибки сборки на характеристики распределения нагрузки в системе зубчатой ​​передачи. Ши и др. [15] предложили модель, учитывающую температурный зазор, для анализа динамических характеристик керамической подшипниковой системы.Ван и др. [16] разработали автоматизированную систему изготовления косинусных зубчатых колес на основе сопряженной теории цифровых поверхностей и зубчатых колес. Адамс и др. [17] создали модель гибкой опоры и изучили частоту вибрации гибкой опоры. Валха и др. [18] изучали напряжение и деформацию гибкого подшипника в гармоническом редукторе с использованием конечно-элементного программного обеспечения. Шах и др. [19] спрогнозировали усталостную долговечность подшипника при динамическом нагружении и получили закон влияния структурного размерного изменения внутреннего и наружного колец подшипника на контактное напряжение и усталостную долговечность.Чен и др. [20] создали аналитическую конечно-элементную модель жесткости зубчатого зацепления с учетом пути распространения трещины и проанализировали влияние пути распространения трещины на жесткость зацепления. Остапский [21] проанализировал распределение напряжения гибкого подшипника при симметричной радиальной нагрузке и влияние погрешности сборки на его усталостное повреждение. Леон и др. В работе [22] проанализировано влияние геометрического строения зубьев гибкой шестерни на характеристики гармонического привода. Граваньо и др.В работе [23] исследовано влияние формы генератора волн на погрешность движения в процессе гармонического привода и проведена его количественная оценка.

Из приведенных выше ссылок следует, что многие модели гармонического редуктора созданы и проанализированы, но всесторонний анализ контактных механических свойств гибкого подшипника и гибкого шлица с тонкостенными уязвимыми компонентами проводится редко. На основе установленной модели контактной механики и модели конечных элементов анализируются характеристики движения гибкого подшипника и динамическая реакция гибкого шлица.Документ изложен следующим образом. После этого введения в Разделе 2 представлена ​​математическая модель гибкого подшипника и гибкого шлица в гармоническом редукторе. Конечно-элементная модель гибкого шлица, кругового шлица и генератора волн в гармоническом редукторе представлена ​​в разделе 3. Для проверки правильности модели в разделе 4 проведены соответствующие эксперименты. В разделе 5 приведены контактные механические характеристики проанализированы гибкие детали в гармоническом редукторе.Выводы настоящего исследования обобщены в последнем разделе.

2. Математические модели

Редуктор Harmonic имеет простую конструкцию и высокое передаточное число. Структура гармонического редуктора B 3 -80 показана на рисунке 1.

На рисунке 1 гармонический редуктор состоит из трех основных компонентов, а именно генератора волн, гибкого шлица и кругового шлица. Редуктор с гармонической передачей передает мощность или движение через волну деформации, создаваемую гибкими частями с контролируемой деформацией.

2.1. Модель контактной механики гибкого подшипника

При изменении возбуждения периодического смещения изменяется состояние контакта между шариком и внутренней и внешней дорожками качения, а также контактная жесткость и контактное усилие. Для анализа контактных механических характеристик гибкой опоры рассчитывается контактная жесткость гибкой опоры, показанной на рисунке 2.


Конструктивные параметры гибкой опоры приведены в таблице 1.


Пункт Обозначение Значение

Наружный диаметр д О 80 мм
Количество шарики Z 23
диаметр шарика 7,14 мм
Внутренний диаметр д я 60 мм
радиус паза кривизны r o / r i 3.79 мм/3,68 мм

Согласно теории контакта Герца, шарик определяется как контакт I, а внутреннее и внешнее кольца подшипника — как тело контакта II. Плоскость, параллельная радиальной плоскости подшипника и проходящая через нормаль поверхности контакта шарика с дорожкой качения, определяется как главная плоскость 1, а плоскость, параллельная осевой плоскости подшипника и проходящая через геометрический центр шара является основной плоскостью 2.Главную кривизну шарика, контактирующего с внутренним кольцом подшипника, можно выразить следующим образом: где – диаметр шарика, d i – внутренний диаметр внутреннего кольца, r i — радиус кривизны внутренней кольцевой канавки, а ρ ij — кривизна контактной поверхности каждого объекта.

Главную кривизну шарика, контактирующего с наружным кольцом подшипника, можно выразить следующим образом: где d o — наружный диаметр наружного кольца, а r o — радиус кривизны канавки наружного кольца.

Сумма кривизны контактных пар может быть выражена как

Разность кривизны контактных пар может быть выражена следующим образом:

Эквивалентный модуль упругости определяется следующим образом:где E 1 и E 2 — модуль упругости материала шарика и кольца подшипника соответственно, а μ 1 и μ 2 — коэффициент Пуассона материала шарика и кольца подшипника соответственно.

Согласно теории контакта Герца контактная упругая деформация между шариком и дорожкой качения подшипника подчиняется теореме Гука.По сравнению с радиусом кривизны контактной поверхности размер контактной поверхности очень мал. Выражения для размера площади контактного эллипса и контактной деформации могут быть выражены следующим образом: где k — параметр контактного эллипса, Γ — первый вид полного эллиптического интеграла, ε — второй тип полного эллиптического интеграла, Q — значение нагрузки.

Используя метод наименьших квадратов, расчетные формулы k , Γ и ε можно выразить следующим образом [24]: где

Контактная жесткость между шариком и внутренней и внешней дорожками качения подшипника можно выразить следующим образом:

Когда нагрузка составляет Q  = 1500 Н, из уравнений (6)–(9) можно рассчитать, что a i  = 1.427, B I = 0,165 и A O = 1.189, B O = 0.200 При контактах прокатки с наружным кольцом.

Радиус кривизны в любом положении может быть выражен следующим образом:

Путем подстановки геометрических параметров дорожек качения внутреннего и наружного качения гибкого подшипника в уравнение (12) радиусы кривизны дорожек качения внутреннего и внешнего качения при различных полюсах углы можно получить следующим образом: где R i — радиус кривизны дорожки качения внутреннего кольца, а r o — радиус кривизны дорожки качения наружного кольца.

2.2. Дифференциальное уравнение вибрации гибкого вала

Динамические характеристики гибкого вала оказывают большое влияние на всю систему передачи. Цилиндрический чашеобразный гибкий шлиец можно рассматривать как вращающуюся конструкцию, состоящую из гладкой цилиндрической оболочки и зубчатого венца, а размер зуба части зубчатого венца очень мал, что может быть преобразовано в цилиндрическую оболочку по принципу инерции. эквивалентность [25]. Микроэлемент перехватывается на криволинейной поверхности гибкой оболочки редуктора гармонического зубчатого колеса, как показано на рисунке 3.


На рис. 3 направление системы координат x — это направление диаметра оболочки гибкого шлица, направление y системы координат — направление касательной окружности оболочки гибкого шлица, а направление z направление системы координат – направление оси оболочки гибкого шлица, , , , – мембранные силы на единицу длины, – поперечные сдвигающие силы на единицу длины, – изгибающие моменты на единицу длины, – крутящий момент на единицу длины, и – составляющие внешней нагрузки на единицу площади по направлениям x , y и z , , , , – компоненты силы инерции на единицу площади по направлениям x , y и z .

При совместном действии пленочной силы, поперечной поперечной силы, изгибающего момента, крутящего момента, внешней составляющей нагрузки и инерционной составляющей сила микроэлемента оболочки сгибателя гармонического зубчатого редуктора должна сохраняться в равновесии. По формуле вывода математической модели условие силового равновесия сегмента микроэлемента можно получить следующим образом: где R – радиус кривизны нейтральной поверхности.

Компоненты силы инерции единицы площади в направлениях x , y, и z в любой точке на криволинейной поверхности кожуха гибкого шлица гармонического зубчатого редуктора удовлетворяют следующей формуле: где , и — осевые, тангенциальные и нормальные дислокации любой точки на нейтральной поверхности микроэлемента – плотность 30 CrMnSi легированной конструкционной стали, – толщина гладкой стенки цилиндра гибкого колеса.

Подставив уравнение (15) в уравнение (14), можно получить следующее уравнение: модуль и коэффициент Пуассона легированной конструкционной стали 30 CrMnSi материала гибких шлицов соответственно.

Дифференциальные уравнения колебаний без оболочки, показанные в уравнении (18), могут быть установлены совместными уравнениями (16) и (17).

При свободных вертикальных свободно опертых граничных условиях на обоих концах гибкой оболочки длиной L соответствующие формы колебаний трех составляющих перемещений u , , и могут быть выражены следующим образом [26]:где m и n представляют осевое полуволновое число и окружное полное волновое число соответствующих мод колебаний трех компонентов смещения оболочки соответственно.

Путем объединения уравнений (18) и (19) однородные линейные уравнения компоненты смещения, соответствующей свободным колебаниям оболочки гибкого шлица, могут быть записаны как

Матрица коэффициентов A может быть выражена как

Элементы a ij ( i , j  = 1, 2, 3) в матрице коэффициентов A выглядят следующим образом:где – безразмерный частотный коэффициент, а его связь с круговой частотой может быть выражена как следующим образом:

Вектор x может быть выражен следующим образом:

Вектор-столбец b может быть выражен следующим образом:

Чтобы получить ненулевое решение уравнения (20), определитель матрицы коэффициентов A должен быть равен нулю.После сортировки унарное кубическое уравнение безразмерного частотного коэффициента можно записать в виде

. Коэффициенты a , b, и c уравнения можно выразить следующим образом: где a i ( I = 1, 2, 3), B I ( I = 1, 2, 3, 4), и C I ( I = 1 , 2, 3, 4, 5), определенные в уравнении (27), выражены в «Приложении А.”

Согласно уравнению (19), соответствующие режимы смещения трех корней уравнения (26) могут быть получены следующим образом: выражено в «Приложении B».

3. Модели конечных элементов

Сначала разрабатывается полная структура гибкого шлица, кругового шлица и генератора волн, а затем создается модель конечных элементов в соответствии с их конструктивными размерами.

3.1. Flexspline Модель

Внутренний диаметр flexspline 80 мм, номинальное передаточное число 85, модуль 0,5 мм, допустимый крутящий момент тихоходного вала 90 Н·м, допустимая радиальная нагрузка тихоходного вала вал 3000 Н, а вес 9,2 кг. Выбран эвольвентный профиль зуба со стабильным движением, равномерным усилием и зрелой технологией обработки. Угол давления α  = 20°, коэффициент высоты надстройки  = 1,0, коэффициент зазора вершины  = 0,35 и коэффициент радиальной деформации  = 1.0. Диаметр индексной окружности гибкого шлица составляет 84 мм, диаметр корневой окружности – 83 мм, а диаметр вспомогательной окружности – 84,6 мм. Длина гибкого цилиндра составляет 70 мм, ширина зубчатого венца 12 мм, толщина стенки зубчатого венца 1 мм, толщина стенки гладкого цилиндра 0,8 мм, толщина стенки дна цилиндра 0,8 мм. Конечно-элементная модель гибкого сплайна, показанная на рисунке 4, создается восходящим методом.


На рис. 4 в качестве материала гибкого шлица выбрана конструкционная сталь из сплава 30 CrMnSi.Его модуль упругости составляет 204 ГПа, коэффициент Пуассона – 0,29, а плотность – 6691 кг/м 3 .

3.2. Модель круглого шлица

В процессе передачи гармонического зубчатого редуктора гибкие шлицы и зубья кругового шлица зацепляются для завершения передачи движения и силы. Следовательно, модуль, угол давления, дополнительный коэффициент и коэффициент зазора круглого шлица такие же, как и у гибкого шлица. Диаметр индексной окружности кругового шлица 85 мм, диаметр корневой окружности 86.7 мм, а диаметр окружности придатка 84,35 мм. Толщина стенки зубчатого венца 14 мм, толщина кольцевого шлица 7 мм. Конечно-элементная модель круглого шлица, созданная восходящим методом, показана на рисунке 5.


На рисунке 5 материалом круглого шлица является сталь 45 с коэффициентом Пуассона 0,3, модулем упругости 210 ГПа и 7850 кг/м 3 .

3.3. Генератор волн Модель

Генератор волн состоит из кулачка и гибкого подшипника.Это компонент, который создает волну деформации в процессе передачи гармонического редуктора. Структура механического генератора косинусоидальных кулачковых колебаний показана на рисунке 6.


Уравнение профиля кулачка в полярных координатах выглядит следующим образом: где θ — полярный угол, а ρ ( θ ) — полярный диаметр. .

В соответствии с уравнением полярных координат кулачка создается плоский профиль, а затем посредством растяжения формируется косинусная 3D-модель кулачка.Наконец, модель делится на левый и правый полукулачки вдоль направления короткой оси, и два полукулачка объединяются в сетку с помощью метода создания сетки отображения. По расчетам максимальный полярный диаметр косинусного кулачка составляет 30,5 мм, а минимальный полярный диаметр — 29,5 мм. Конечно-элементная модель косинусного кулачка показана на рисунке 7.


На рисунке 7 материал кулачка — сталь 45 с коэффициентом Пуассона 0,3, модулем упругости 210 ГПа и плотностью 7850 кг/м 3 .

Гибкий подшипник — еще одна часть генератора волн. Как и обычный подшипник, он состоит из внутреннего и наружного колец, сепаратора и шарика. Однако толщина внутреннего и наружного колец намного меньше, чем у обычного подшипника, который относится к тонкостенным подшипникам. Конечно-элементная модель гибкого подшипника показана на рисунке 8.


На рисунке 8 в качестве материала внутреннего и наружного колец гибкого подшипника выбран ZGCr15 с коэффициентом Пуассона, равным 0.3, модуль упругости 207 ГПа, плотность 7800 кг/м 3 . В качестве материала каркаса был выбран нейлон 66 с коэффициентом Пуассона 0,28, модулем упругости 8,3 ГПа и плотностью 1150 кг/м 3 . В качестве материала шара выбран GCr1 с коэффициентом Пуассона 0,29, модулем упругости 217 ГПа и плотностью 7850 кг/м 3 .

4. Экспериментальная проверка

Для проверки правильности конечно-элементной модели гармонического зубчатого редуктора, установленной в этой статье, тензометрический тестер используется в качестве сборщика данных для изучения характеристик деформации гибкого шлица гармонического зубчатого редуктора.В эксперименте двигатель, входной вал, муфта, соединительный вал, гармонический редуктор, выходной вал, радиальный шарикоподшипник, шайба и гайка соединяются по очереди. Выбраны тензорезистор BFh2K-1.5EB, двигатель постоянного тока XD-37GB555 и редуктор с гармоническим редуктором B 3 -80. Скорость двигателя была установлена ​​на 6 об/мин. Деформация измеряется тензодатчиком сопротивления, а сигнал извлекается тензометрическим тестером. В середину окружной наружной поверхности гибкого шлица гармонического зубчатого редуктора вклеен тензорезистор.Экспериментальная платформа характеристик деформации гибкого шлица в гармоническом редукторе показана на рисунке 9.


На рисунке 9 нагрузка создается шайбой, гайкой и предварительно установленным динамометрическим ключом типа TLA. Гайка предварительно затягивается динамометрическим ключом, а нагрузка создается за счет трения между круглой поверхностью шайбы и боковой стороной кронштейна подшипника. Нагрузку можно регулировать, изменяя значение предустановленного динамометрического ключа; когда шайба и гайка удалены, выходной вал работает на холостом ходу, имитируя состояние холостого хода.

Извлекается значение деформации, соответствующее вращению гибкого шлица в гармоническом редукторе, и экспериментальные данные сравниваются с теоретическим значением, полученным с помощью моделирования контактной механики методом конечных элементов. Результаты сравнения показаны на рисунке 10.


На рисунке 10 результаты моделирования конечно-элементной модели контактной механики, установленной в этой статье, согласуются с экспериментальными результатами, а относительная ошибка невелика.Таким образом, правильность модели контактной механики конечных элементов гармонического редуктора, установленной в этой статье, проверена, и модель может быть использована для прогнозирования деформации гибкого шлица гармонического зубчатого редуктора.

5. Результат и обсуждение
5.1. Анализ чувствительности характеристик гибкого шлица к напряжению

Для анализа чувствительности гибкого шлица к напряжению в гармоническом редукторе обсуждается влияние длины цилиндра и толщины нижней стенки цилиндра на напряжение гибкого шлица.

5.1.1. Влияние длины цилиндра на напряжение гибкого шлица

Длина L цилиндра определяет геометрическую структуру гибкого шлица в осевом направлении. Это один из ключевых конструктивных параметров гибкого шлица с цилиндрической чашкой, который оказывает значительное влияние на характеристики напряжения гибкого шлица. Таким образом, стресс-характеристики гибкого шлица анализируются в диапазоне L  = 50∼85 мм. Нефограмма напряжения гибкого шлица при различной длине цилиндра показана на рисунке 11.

На рисунке 11 при увеличении длины L гибкого шлица с 50 мм до 85 мм максимальное эквивалентное напряжение уменьшается на 34,3%. Следовательно, увеличение длины цилиндра L может эффективно улучшить напряженное состояние гибкого шлица.

Гибкая шлицовка разделена на три части: зубчатое колесо, цилиндр и нижняя часть гибкой шлицовки. Можно получить кривую влияния напряжения на длину трубки гибкой шлицевой части, как показано на рис. 12.

На рис. 12 по сравнению с нижней частью зубчатого венца напряжение зубчатого венца выше.В диапазоне L  = 50∼70 мм максимальное эквивалентное напряжение кольца, цилиндра и днища гибкого вала явно уменьшается с 683 МПа до 514 МПа, с 682 МПа до 365 МПа и со 142 МПа до 98,1 МПа. . В диапазоне L  = 70∼85 мм тенденция снижения максимального эквивалентного напряжения имеет тенденцию к плавному: от 514 МПа до 488 МПа, от 406 МПа до 303 МПа и от 98,1 МПа до 79,2 МПа. Это показывает, что концентрация напряжений в гибком шлице уменьшается с увеличением длины цилиндра.

5.1.2. Влияние толщины нижней стенки на напряжение гибкого шлица

Для анализа влияния толщины нижней стенки на напряжение гибкого шлица были проанализированы характеристики напряжения гибкого шлица в диапазоне толщины стенки = 0,80~1,15 мм. Нефограмма напряжения гибкого шлица при различной толщине стенки дна цилиндра показана на рисунке 13.

На рисунке 13 с увеличением толщины стенки в нижней части цилиндра максимальное эквивалентное напряжение гибкого вала составляет около 506 МПа.Он показывает, что изменение толщины стенки в нижней части цилиндра мало влияет на напряжение гибкого шлица.

Гибкий шлиц разделен на три части: зубчатое колесо, цилиндр и дно гибкого шлица, и можно получить кривую напряжения толщины нижней стенки гибкого шлица, как показано на рисунке 14.

На рисунке 14 максимальное эквивалентное значение напряжения часть зубчатого кольца колеблется около 506 МПа, максимальное значение эквивалентного напряжения цилиндрической части колеблется около 403 МПа, а максимальное значение эквивалентного напряжения нижней части гибкого шлица составляет около 103 МПа в диапазоне  = 0.8∼0,95 мм и имеет значительное увеличение в диапазоне  = 0,95∼1,15 мм, от 105 МПа до 181 МПа, увеличение на 72%. Видно, что толщина нижней стенки гильзы флекс-шлица в основном влияет на напряженное состояние дна флекс-шлица, в то время как максимальное значение эквивалентного напряжения зубчатого кольца и цилиндрической части почти не влияет. Поэтому толщина нижней стенки бочки флекссплайна должна быть менее 1,0 мм, если позволяет технология обработки.

5.2. Анализ контактных характеристик гибкого подшипника
5.2.1. Влияние гибкого кольца на контактную жесткость подшипника

Для изучения влияния гибкого кольца на контактную жесткость подшипника в редукторе с гармонической передачей было проанализировано влияние характеристик жесткости и гибкости кольца на контактную жесткость с обычным жестким подшипником в качестве объекта сравнения. Разница контактной жесткости между шариком и внутренним и наружным кольцами жесткого подшипника и гибкого подшипника при разных полярных углах показана на рисунке 15.

На рис. 15 вблизи углов 0°, 90°, 180° и 270° разница жесткости контакта между шарикоподшипником с жестким кольцом и гибким кольцом и каналом невелика. Разница значений внутреннего кольца контакт жесткости △ K I было 2.39 × 10 8 N / M, 2.16 × 10 8 N / M, 2,39 × 10 8 н / м и 2,16 × 10 8  Н/м соответственно. Разностные значения контактной жесткости наружного кольца △ K o составили 2.04 × 10 8  Н/м, 1,73 × 10 8  Н/м, 2,04 × 10 8  Н/м и 1,73 × 7 Н/м 8 Поскольку полярные углы 0°, 90°, 180° и 270° являются положениями большой и малой осей генератора косинусных кулачковых волн, значение контактной жесткости между шариком и внутренним и внешним кольцами ближе .

5.2.2. Анализ характеристик движения гибкой опоры

Шарик в сферических координатах (35, 0) был определен как шар №.1, а затем были выделены узел N52521 в центре сферы и узел N53753 в области контакта между сферой и дорожкой качения соответственно. Центр тела качения и кривая скорости узла поверхности узлов N52521 и N53753 показаны на рисунке 16.

На рисунке 16 кривая скорости узла N52521 в центре шара представляет собой закон синусов и косинусов вдоль направления . x ось и y ось . Явление флуктуации возникало в небольшом диапазоне кривой скорости.Колебания были вызваны зазором 0,1 мм между шариком и отверстием кармана клетки, а также небольшим столкновением между шариком и клеткой во время движения шарика. Суставная скорость узла N53753 на поверхности шара изменяется в пределах 0∼13,57 м/с, а пик и впадина суставной скорости чередуются через 0,006 с. Соответствующее время пика скорости представляет контакт между узлом и дорожкой качения внутреннего кольца подшипника, а соответствующее время впадины скорости представляет собой контакт между узлом и дорожкой качения наружного кольца подшипника.Период движения узла равен 0,003 с, то есть период вращения шара равен 0,003 с.

5.3. Анализ состояния пространственного распределения смещения гибкого шлица

В трех различных поперечных сечениях ствола гибкого шлица пространственное распределение радиального смещения, окружного смещения, осевого смещения и углового смещения гибкого шлица вместе с изменением полярного угла а осевое расстояние между стволом с гибким шлицем и дном ствола показано на рисунке 17.

На рисунке 17, вдоль направления полюсного угла θ радиальное смещение, окружное смещение, осевое смещение и угловое смещение гибкого шлица соответствуют закону синусов и косинусов. Вдоль направления центральной оси гибкого цилиндра с увеличением осевого расстояния Z от дна цилиндра значения радиального смещения, окружного смещения и углового смещения постепенно увеличиваются, демонстрируя тенденцию к линейному увеличению.По сравнению с радиальным и окружным смещениями величина осевого смещения на порядок меньше, и его величина не меняется с размером осевого расстояния Z .

5.4. Анализ отклика на осевую вибрацию Flexspline

Окружное полное волновое число n остается неизменным. Когда число осевой полуволны м принимается за разные значения, получается отклик вибрации аксиального смещения гибкого шлица, и анализируется влияние числа м осевой полуволны на отклик осевой вибрации гибкого шлица.Контурная карта осевого смещения гибкого шлица показана на рис. 18.

Из рис. 18(а)–18(в) видно, что при м  = 1 вдоль оси цилиндра пиковое значение и значение впадины на контурной карте. По окружности цилиндра есть два пиковых значения, одно значение впадины или одно пиковое значение и два значения впадины. Когда i принимает 1, 2 и 3 соответственно, пропорциональное отношение амплитуды осевого смещения составляет 1 : −0.416 : 0,017. Из рисунков 18(d)–18(f) видно, что при м  = 2 имеются две вершины, одна впадина или одна вершина, две впадины вдоль оси и окружности цилиндра. Когда i равно 1, 2 и 3 соответственно, пропорциональная зависимость амплитуды осевого смещения составляет 1 : −0,101 : −0,006. Таким образом, увеличение числа полуволн в осевом направлении м улучшит вибрационную характеристику гибкого шлица при осевом смещении.

6. Выводы

В этой статье создана модель контактной механики гибких частей в гармоническом редукторе.Проанализировано влияние длины гибкого шлицевого цилиндра и толщины нижней стенки гибкого шлицевого цилиндра на напряжение гибкого шлица. Исследованы характеристики движения гибкой опоры в контактном процессе и проанализирована вибрационная характеристика гибкого шлица. Выводы можно резюмировать следующим образом: (1) Концентрация напряжения гибкого шлица уменьшается с увеличением длины цилиндра, а увеличение длины цилиндра может эффективно улучшить напряженное состояние гибкого шлица гармонического редуктора.(2) Изменение толщины стенки в нижней части цилиндра мало влияет на напряжение гибкого шлица, а толщина нижней стенки корпуса гибкого шлица должна быть менее 1,0 мм, если позволяет технология обработки.(3) ) При разных полярных углах разница контактной жесткости между шариком и внутренним кольцом и наружным кольцом жесткого подшипника и гибкого подшипника различна. На длинной и короткой оси косинусного кулачкового генератора состояние контакта гибкого кольцевого шарика больше похоже на состояние жесткого кольцевого шарика.(4) По сравнению с радиальным и окружным смещениями величина осевого смещения на порядок меньше, и его величина не меняется в зависимости от размера осевого расстояния между цилиндрами. (5) При осевом полуволновом числе м принимается как разные значения, получается виброотклик гибкого шлица при осевом смещении, а увеличение осевого числа полуволн м увеличивает виброотклик гибкого шлица при осевом смещении.

Приложение
А.Коэффициенты уравнения

A I I ( I = 1,2,3), B I ( I = 1,2,3,4), а также c i ( i  = 1,2,3,4,5) определяются уравнением (27).

B. Матрица B, C и D

B , C, и D определяются уравнением (28).

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью.Обработанные данные доступны у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Проект был поддержан Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая (2020YFB2007802) и Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 51875092).

Оптимальная конструкция профиля генератора волн для гармонического зубчатого привода с использованием опорной функции

Состоит из трех основных компонентов генератора волн (WG), кругового шлица (CS) и гибкого шлица (FS), гармонический зубчатый привод представляет собой высокоточный редуктор с помощью периодической управляемой упругой деформации, создаваемой ФС и ВГ для передачи движения и мощности [1].Благодаря преимуществам низкого пускового крутящего момента, большого одноступенчатого передаточного отношения, высокого коэффициента контакта и компактной конструкции его можно применять в промышленных роботах, высокоточных станках, аэрокосмической и других областях, требующих высокой точности передачи [2,3]. ]. В настоящее время гармонические приводы в основном используют WG кулачкового типа, которые состоят из гибкого подшипника и кулачка. Широко используемые кулачки спроектированы с использованием окружностей с двойным эксцентриситетом, косинусоидальных кривых и стандартных эллиптических кривых. Как известно, конструктивные параметры профиля ВГ напрямую влияют на форму нейтральной линии ФС.Кроме того, механизм влияния между профилем WG и характеристикой зацепления гармонического зубчатого привода очень сложен. Поэтому большое значение имеет изучение влияния различных профилей ВГ на контактные характеристики и оптимизация расчетных параметров профиля ВГ для гармонического привода.

В последние годы значительное внимание уделяется проектированию профилей зубьев и анализу эффективности зацепления. Чен и др. [4] и Ван и соавт. [5,6] представили полный метод расчета профиля зуба с двойной дугой окружности и оценки его люфта для гармонического зубчатого колеса, а также проанализировали влияние параметров профиля зуба на сопряженный профиль зуба и сопряженную существующую область.Донг и др. [7,8] описали относительное движение между зубами FS и CS и доказали, что профиль сопряженного зуба должен быть трехмерной поверхностью из-за деформации чашки FS. Чен [9,10] создал математическую модель гармонического зубчатого колеса с эвольвентным профилем и профилем двойной окружности, соответственно, предназначенную для представления результатов моделирования с помощью двумерного анализа методом конечных элементов. Чжоу и др. В работе [11] была создана конечно-элементная модель гармонического зубчатого привода с контактом между поверхностями, а также были решены и проанализированы напряжения и деформации FS в гармоническом приводе при различных нагрузках.Ма и др. В работе [12] предложен экспериментальный метод исследования влияния скорости движения на деформационные характеристики ПС.

Помимо попыток оптимизировать конструктивные параметры FS и их влияние на производительность сетки, некоторые другие исследователи также сосредоточились на характеристиках WG. Чен и др. В работе [13] представлен метод механического анализа для расчета растяжения в нейтральной линии ПС под действием четырехроликовых ВГ. Сюн и соавт. [14] разработали универсальную модель статического анализа для расчета распределения нагрузки на ролики гибких подшипников в гармонической передаче с учетом количества роликов и формы кулачка ВГ.Граваньо и соавт. В работе [15] обсуждалось и количественно оценивалось влияние формы ВГ на чисто кинематическую погрешность гармонического привода. Шаоо и др. [16,17] предложили методы конечных элементов и экспериментальные методы для исследования картины распределения напряжений и деформаций в FS из-за введения обычных кулачковых WG и разъемных кулачковых WG соответственно. Яничи [18] исследовал распределение напряжений в ПС, а также изменение перемещений узлов, расположенных на определенных образующих чашки ПС, при рассмотрении использования трех типов РГ (2-х валковых, 2-х эксцентриковых дисков и кулачковых). .Однако в литературе мало ссылок [19], [20], [21], посвященных оптимизации параметров профиля ВГ для улучшения передаточных характеристик гармонического привода. Maiti [20, 21] представил конструкцию раздельного рабочего колеса, чтобы избежать взаимодействия вершин зуба, профиль рабочего колеса состоит из дуг окружности и эллиптических кривых, но этот метод проектирования подходит только для чисто эвольвентного профиля зуба. Ishikawa [19] предложил метод проектирования профиля WG с использованием опорной функции для минимизации напряжения в FS из-за изменения кривизны, но трудно быстро получить идеальные результаты, поскольку метод требует сложного процесса настройки параметров.

Вышеупомянутые документы либо сосредоточены на влиянии типа WG на распределение напряжения-деформации в FS, либо предлагаемый метод проектирования WG очень сложен для получения идеальных результатов. Следовательно, предоставление общего и простого подхода к проектированию профилей WG менее успешно и требует дальнейших исследований. В этом исследовании профиль WG был разработан с использованием замкнутой выпуклой кривой, созданной опорной функцией. Сначала была построена оптимизационная модель профиля ВГ гармонического зубчатого колеса и определена целевая функция для минимизации максимального окружного напряжения для ПС в сборе с ВГ.Затем были исследованы разность кривизны нейтральной линии FS и чистая кинематическая ошибка с учетом различных профилей WG. Наконец, метод конечных элементов был использован для создания модели сборки для изучения влияния различных профилей WG на контактные характеристики для гармонического зубчатого привода.

Волновые функции – University Physics Volume 3

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описать статистическую интерпретацию волновой функции
  • Использование волновой функции для определения вероятностей
  • Расчет ожидаемых значений положения, импульса и кинетической энергии

В предыдущей главе мы видели, что в некоторых случаях частицы ведут себя как частицы, а в других — как волны.Но что значит для частицы «вести себя как волна»? Что именно «махать»? Какие правила управляют тем, как эта волна изменяется и распространяется? Как волновая функция используется для предсказаний? Например, если амплитуда электронной волны задана функцией положения и времени, определена для всех x , , где точно соответствует электрону? Цель этой главы — ответить на эти вопросы.

Использование волновой функции

Ключ к пониманию физического смысла волновой функции дает двухщелевая интерференция монохроматического света ((Рисунок)).(См. также Электромагнитные волны и интерференция.) Волновая функция световой волны определяется как E ( x , t ), а ее плотность энергии определяется как , где E — напряженность электрического поля. Энергия отдельного фотона зависит только от частоты света, поэтому пропорциональна количеству фотонов. Когда световые волны интерферируют со световыми волнами на экране просмотра (на расстоянии D ), возникает интерференционная картина (часть (а) рисунка).Светлые полосы соответствуют точкам конструктивной интерференции световых волн, а темные — точкам деструктивной интерференции световых волн (часть (б)).

Предположим, что экран изначально не подвергался воздействию света. Если на экран попадает очень слабый свет, интерференционная картина появляется постепенно ((Рисунок)(c), слева направо). Отдельные попадания фотонов на экран отображаются в виде точек. Ожидается, что плотность точек будет большой в местах, где интерференционная картина будет, в конечном счете, наиболее интенсивной.Другими словами, вероятность (на единицу площади) того, что одиночный фотон попадет в определенное место на экране, пропорциональна квадрату полного электрического поля в этой точке. При правильных условиях такая же интерференционная картина развивается для частиц материи, таких как электроны.

Двухщелевая интерференция монохроматического света. (а) Схема двухщелевой интерференции; (б) световая интерференционная картина; (в) интерференционная картина, постепенно формирующаяся при слабом освещении (слева направо).

Квадрат волны материи в одном измерении имеет ту же интерпретацию, что и квадрат электрического поля. Он дает вероятность того, что частица будет найдена в определенном месте и в определенное время на единицу длины, также называемую плотностью вероятности. Вероятность ( P ) того, что частица будет обнаружена в узком интервале ( x , x + dx ) в момент времени t , следовательно, равна

(Позже мы определим квадрат величины для общего случая функции с «мнимыми частями».») Эта вероятностная интерпретация волновой функции называется интерпретацией Борна. Примеры волновых функций и их квадратов для конкретного времени t приведены на (рис.).

Несколько примеров волновых функций и соответствующий квадрат их волновых функций.

Если волновая функция медленно изменяется в интервале , вероятность того, что частица будет найдена в интервале, приблизительно равна

Обратите внимание, что возведение волновой функции в квадрат гарантирует, что вероятность положительна.(Это аналогично возведению в квадрат напряженности электрического поля, которая может быть положительной или отрицательной, для получения положительного значения напряженности.) Однако, если волновая функция не меняется медленно, мы должны проинтегрировать:

Эта вероятность представляет собой площадь под функцией между x и . Вероятность найти частицу «где-то» (условие нормировки) равна

.

Для двухмерной частицы интегрирование производится по площади и требует двойного интеграла; для частицы в трех измерениях интегрирование выполняется по объему и требует тройного интеграла.Пока мы придерживаемся простого одномерного случая.

Где мяч? (Часть I) Мяч вынужден двигаться вдоль линии внутри трубы длиной L . Мяч с равной вероятностью можно найти где угодно в трубе в какой-то момент времени t . Какова вероятность найти в это время шарик в левой половине трубы? (Ответ, конечно, 50%, но как мы получим этот ответ, используя вероятностную интерпретацию квантово-механической волновой функции?)

Стратегия Первым шагом является запись волновой функции.Мяч в равной степени можно найти где угодно в коробке, поэтому один из способов описать мяч с помощью постоянной волновой функции ((Рисунок)). Условие нормализации можно использовать для нахождения значения функции, и простое интегрирование по половине поля дает окончательный ответ.

Волновая функция для шара в трубе длиной L .

Решение Волновую функцию мяча можно записать в виде где C — константа, а иначе.Константу C мы можем определить, применив условие нормировки (мы ставим для упрощения записи):

Этот интеграл можно разбить на три части: (1) от минус бесконечности до нуля, (2) от нуля до L и (3) от L до бесконечности. Частица вынуждена находиться в трубке, поэтому вне трубки первое и последнее интегрирования равны нулю. Таким образом, приведенное выше уравнение можно записать как

.

Значение C не зависит от х и может быть вынесено за интеграл, поэтому получаем

Интеграция дает

Для определения вероятности нахождения мяча в первой половине ящика имеем

Значение Вероятность найти мяч в первой половине трубы, как и ожидалось, составляет 50%.Примечательны два наблюдения. Во-первых, этот результат соответствует площади под постоянной функцией от до 90 644 L 90 645 /2 (площадь квадрата слева от 90 644 L 90 645 /2). Во-вторых, этот расчет требует интегрирования квадратных волновой функции. Распространенной ошибкой при выполнении таких вычислений является забывание возвести волновую функцию в квадрат перед интегрированием.

Интерпретация волновой функции

Теперь мы можем начать отвечать на вопросы, поставленные в начале этого раздела.Во-первых, для движущейся частицы, описываемой формулой , что такое «волнение»? Исходя из приведенного выше обсуждения, ответ представляет собой математическую функцию, которую можно, среди прочего, использовать для определения того, где частица может находиться при выполнении измерения положения. Во-вторых, как волновая функция используется для предсказаний? Если необходимо найти вероятность того, что частица будет найдена в определенном интервале, возведите волновую функцию в квадрат и проинтегрируйте по интересующему интервалу. Вскоре вы узнаете, что волновую функцию можно использовать и для многих других предсказаний.

В-третьих, если волна материи задается волновой функцией , где именно частица? Существуют два ответа: (1) когда наблюдатель не смотрит (или частица не обнаруживается иным образом), частица находится повсюду; и (2) когда наблюдатель смотрит (частица обнаруживается), частица «перескакивает» в конкретное состояние положения с вероятностью, определяемой процессом, называемым редукцией состояния или коллапсом волновой функции. Этот ответ называется копенгагенской интерпретацией волновой функции или квантовой механики.

Чтобы проиллюстрировать эту интерпретацию, рассмотрим простой случай частицы, которая может занимать небольшой контейнер в точке или ((Рисунок)). В классической физике мы предполагаем, что частица находится либо в точке, либо когда наблюдатель не смотрит. Однако в квантовой механике частица может находиться в состоянии неопределенного положения, то есть она может находиться в точках 90 644 и 90 645, когда наблюдатель не смотрит. Предположение о том, что частица может иметь только одно значение положения (когда наблюдатель не смотрит), отбрасывается.Аналогичные комментарии можно сделать и для других измеримых величин, таких как импульс и энергия.

Двухуровневая система положения частицы.

Причудливые последствия копенгагенской интерпретации квантовой механики иллюстрируются творческим мысленным экспериментом, впервые сформулированным Эрвином Шрёдингером ( National Geographic , 2013) ((Рисунок)):

«Кошку помещают в стальной ящик вместе со счетчиком Гейгера, флаконом с ядом, молотком и радиоактивным веществом.Когда радиоактивное вещество распадается, Гейгер обнаруживает это и запускает молоток, чтобы выпустить яд, который впоследствии убивает кошку. Радиоактивный распад — это случайный [вероятностный] процесс, и невозможно предсказать, когда он произойдет. Физики говорят, что атом существует в состоянии, известном как суперпозиция, — он и распался, и не распался одновременно. Пока ящик не открыт, наблюдатель не знает, жива кошка или мертва, потому что судьба кошки неразрывно связана с тем, распался атом или нет, и кошка будет [согласно копенгагенской интерпретации] «живой и мертвых… в равных частях», пока это не будет соблюдено.

Кот Шредингера.

Шредингер воспринял абсурдные последствия этого мысленного эксперимента (кошка одновременно мертвая и живая) как аргумент против копенгагенской интерпретации. Однако эта интерпретация остается наиболее распространенной точкой зрения на квантовую механику.

Системы с двумя состояниями (левое и правое, атом распадается и не распадается и т. д.) часто используются для иллюстрации принципов квантовой механики. Эти системы находят множество применений в природе, включая электронный спин и смешанные состояния частиц, атомов и даже молекул.Системы с двумя состояниями также находят применение в квантовом компьютере, как упоминалось во введении к этой главе. В отличие от цифрового компьютера, который кодирует информацию в двоичных разрядах (нули и единицы), квантовый компьютер хранит и обрабатывает данные в форме квантовых битов или кубитов. В общем, кубит находится не в состоянии нуля или единицы, а скорее в смешанном состоянии нуля и единицы. Если большое количество кубитов поместить в одно и то же квантовое состояние, измерение отдельного кубита даст нуль с вероятностью p и единицу с вероятностью. Многие ученые считают, что квантовые компьютеры — это будущее компьютерной индустрии. .

Комплексные конъюгаты

Далее в этом разделе вы увидите, как использовать волновую функцию для описания частиц, которые «свободны» или связаны силами с другими частицами. Конкретная форма волновой функции зависит от деталей физической системы. Особенностью квантовой теории является то, что эти функции обычно представляют собой комплексные функции s . Сложная функция — это функция, содержащая одно или несколько мнимых чисел. Экспериментальные измерения дают только действительные (не мнимые) числа, поэтому приведенная выше процедура использования волновой функции должна быть немного изменена.В общем, вероятность того, что частица будет найдена в узком интервале ( x , x + dx ) в момент времени t , равна

где комплексное сопряжение волновой функции. Комплексно-сопряженная функция получается путем замены каждого вхождения в этой функции на . Эта процедура исключает комплексные числа во всех предсказаниях, потому что произведение всегда является действительным числом.

Проверьте свое понимание Если , то что это за продукт ?

Рассмотрим движение свободной частицы, движущейся вдоль x -направления.Как следует из названия, свободная частица не испытывает сил и поэтому движется с постоянной скоростью. Как мы увидим в следующем разделе этой главы, формальная квантово-механическая трактовка свободной частицы указывает на то, что ее волновая функция имеет действительные и комплексные части. В частности, волновая функция имеет вид

, где A — амплитуда, k — волновое число и угловая частота. Используя формулу Эйлера, это уравнение можно записать в виде

где — фазовый угол.Если волновая функция медленно меняется в интервале, вероятность найти частицу в этом интервале равна

.

Если A имеет вещественные и комплексные части , где a и b — вещественные константы), то

Обратите внимание, что комплексные числа исчезли. Таким образом,

— это реальное количество. Интерпретация как плотности вероятности гарантирует, что предсказания квантовой механики могут быть проверены в «реальном мире».

Проверьте свое понимание Предположим, что частица с энергией E движется вдоль оси x и находится в области между 0 и L .Одна из возможных волновых функций —

.

Определите константу нормализации.

Ожидаемые значения

В классической механике решение уравнения движения является функцией измеряемой величины, такой как x ( t ), где x — положение, а t — время. Обратите внимание, что частица имеет одно значение положения для любого времени t . Однако в квантовой механике решение уравнения движения представляет собой волновую функцию. Частица имеет много значений положения в любое время t , и может быть известна только плотность вероятности обнаружения частицы .Ожидается, что среднее значение положения для большого числа частиц с одной и той же волновой функцией будет равно

.

Это называется ожидаемой стоимостью позиции. Обычно пишется

, где x зажато между волновыми функциями. Причина этого скоро станет очевидной. Формально x называется оператором положения.

Здесь важно подчеркнуть, что волновую функцию можно записать и в терминах других величин, таких как скорость ( v ), импульс ( p ) и кинетическая энергия ( K ).Например, математическое ожидание импульса может быть записано как

.

Где dp используется вместо dx для обозначения бесконечно малого интервала импульса. В некоторых случаях мы знаем волновую функцию в положении, но ищем ожидание импульса. Процедура для этого

, где величина в скобках, заключенная между волновыми функциями, называется оператором импульса в направлении x . [Говорят, что оператор импульса на (рис.) является представлением оператора импульса в позиционном пространстве.] Оператор импульса должен воздействовать (действовать) на волновую функцию справа, а затем результат должен быть умножен на комплексно-сопряженное значение волновой функции слева перед интегрированием. Оператор импульса в направлении x иногда обозначается как

.

Операторы импульса для направлений y – и z определяются аналогично. Этот оператор и многие другие выведены в более углубленном курсе современной физики. В некоторых случаях этот вывод относительно прост.Например, оператор кинетической энергии всего

.

Таким образом, если мы ищем математическое ожидание кинетической энергии частицы в одном измерении, перед интегрированием требуются две последовательные обычные производные волновой функции.

Расчеты ожидаемого значения часто упрощаются за счет использования симметрии волновых функций. Симметричные волновые функции могут быть четными и нечетными. Четная функция — это функция, которая удовлетворяет

Напротив, нечетная функция — это функция, которая удовлетворяет

Пример четной и нечетной функций показан на (Рисунок).Четная функция симметрична относительно оси y . Эта функция создается отражением для x > 0 относительно вертикальной оси y . Для сравнения, нечетная функция генерируется путем отражения функции относительно оси y , а затем относительно оси x . (Нечетная функция также называется антисимметричной функцией.)

Примеры четных и нечетных волновых функций.

В общем, четная функция, умноженная на четную функцию, дает четную функцию.Простым примером четной функции является произведение (четное число равно четному). Точно так же нечетная функция, умноженная на нечетную, дает четную функцию, например, 90 644 x 90 645 sin 90 644 x 90 645 (нечетное, умноженное на четное). Однако нечетная функция, умноженная на четную, дает нечетную функцию, например (нечетное умножение на четное равно нечетному). Интеграл по всему пространству нечетной функции равен нулю, потому что общая площадь функции над осью x компенсирует (отрицательную) площадь под ней. Как показывает следующий пример, это свойство нечетных функций очень полезно.

Ожидаемое значение (Часть II) Зависимая от времени волновая функция частицы, ограниченной областью между 0 и L , равна

где – угловая частота, а E – энергия частицы. ( Примечание: Функция изменяется синусоидально из-за пределов (от 0 до L ). Когда коэффициент синуса равен нулю, а волновая функция равна нулю, это согласуется с граничными условиями.) Вычислите ожидаемые значения положения, импульса и кинетической энергии.

Стратегия

Сначала мы должны нормализовать волновую функцию, чтобы найти A . Затем мы используем операторы для вычисления ожидаемых значений.

Решение Вычисление константы нормализации:

Ожидаемое значение позиции

Ожидаемое значение импульса в направлении x также требует интеграла. Чтобы установить этот интеграл, связанный оператор должен — по правилу — действовать вправо на волновую функцию:

Следовательно, ожидаемое значение импульса равно

.

Функция в интеграле представляет собой синусоидальную функцию с длиной волны, равной ширине ямы, L — нечетная функция около .В результате интеграл обращается в нуль.

Ожидаемое значение кинетической энергии в направлении x требует, чтобы связанный оператор воздействовал на волновую функцию:

Таким образом, математическое ожидание кинетической энергии равно

Значимость Среднее положение большого числа частиц в этом состоянии L /2. Средний импульс этих частиц равен нулю, потому что данная частица с одинаковой вероятностью будет двигаться вправо или влево. Однако частица не покоится, поскольку ее средняя кинетическая энергия не равна нулю.Наконец, плотность вероятности равна

.

Эта плотность вероятности максимальна в точке L /2 и равна нулю в точке и при Обратите внимание, что эти выводы не зависят явно от времени.

Проверьте свое понимание Для частицы в приведенном выше примере найдите вероятность ее нахождения между положениями 0 и L /4

Квантовая механика делает много удивительных предсказаний. Однако в 1920 году Нильс Бор (основатель Института Нильса Бора в Копенгагене, от которого мы получили термин «копенгагенская интерпретация») утверждал, что предсказания квантовой механики и классической механики должны совпадать для всех макроскопических систем, таких как вращающиеся планеты, прыгающие мячи, кресла-качалки и пружины.Этот принцип соответствия в настоящее время является общепринятым. Это предполагает, что правила классической механики являются аппроксимацией правил квантовой механики для систем с очень большими энергиями. Квантовая механика описывает как микроскопический, так и макроскопический мир, но классическая механика описывает только последний.

Резюме

  • В квантовой механике состояние физической системы представлено волновой функцией.
  • В интерпретации Борна квадрат волновой функции частицы представляет собой плотность вероятности обнаружения частицы в определенном месте в пространстве.
  • Волновые функции необходимо сначала нормализовать, прежде чем использовать их для прогнозирования.
  • Математическое ожидание — это среднее значение величины, для которой требуется волновая функция и интегрирование.

Концептуальные вопросы

Какова физическая единица волновой функции? Какова физическая единица квадрата этой волновой функции?

Может ли модуль волновой функции быть отрицательным числом? Объяснять.

Какую физическую величину представляет волновая функция электрона?

Волновая функция не соответствует напрямую ни одной измеряемой величине.Это инструмент для прогнозирования значений физических величин.

Каков физический смысл волновой функции частицы?

Что означает выражение «ожидаемая стоимость»? Объяснять.

Среднее значение физической величины для большого числа частиц с одинаковой волновой функцией.

Глоссарий

антисимметричная функция
нечетная функция
Интерпретация Борна
утверждает, что квадрат волновой функции равен плотности вероятности
сложная функция
функция, содержащая как действительную, так и мнимую части
Перевод в Копенгагене
утверждает, что когда наблюдатель не смотрит или когда измерение не производится, частица имеет много значений измеряемых величин, таких как положение
принцип соответствия
в пределе больших энергий предсказания квантовой механики согласуются с предсказаниями классической механики
ожидаемое значение
среднее значение физической величины в предположении большого числа частиц с одинаковой волновой функцией
четная функция
в одном измерении, функция симметрична относительно начала системы координат
оператор импульса
оператор, соответствующий импульсу частицы
условие нормализации
требует, чтобы плотность вероятности, интегрированная по всему физическому пространству, давала число один
нечетная функция
в одном измерении, функция антисимметрична относительно начала системы координат
пост оператора
оператор, который соответствует положению частицы
плотность вероятности
квадрат волновой функции частицы
сокращение штата
гипотетический процесс, при котором наблюдаемая или обнаруженная частица «перескакивает» в определенное состояние, часто описываемое в терминах коллапса волновой функции частицы
волновая функция
функция, представляющая квантовое состояние частицы (квантовой системы)
Коллапс волновой функции
эквивалентно государственному сокращению

(PDF) Анализ контактных механических характеристик гибких деталей редуктора с гармонической передачей

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, включены в статью

.Обработанные данные доступны по номеру

у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Проект был поддержан Национальной программой ключевых исследований и развития

Китая (2020YFB2007802) и

Национальным фондом естественных наук Китая (грант №

51875092).

Ссылки

[1] H. Z.Han, ZF Zhao, HX Tian, ​​H. Ma, Y. Yang, and X. Li,

«Анализ признаков неисправности планетарного ряда, на который влияет

треснутый зуб зубчатого колеса и эффект прохода планетарных шестерен», En-

Инженерный анализ отказов, том. 121, Article ID 105162, 2021.

[2] ZF Zhao, HZ Han, PF Wang, H. Ma, SH Zhang и

Yang, «Улучшенная модель для анализа характеристик зацепления

цилиндрических зубчатых колес с учетом контакт фрактальной поверхности и трение

// Теория механизмов и машин.158, Article ID

104219, 2021.

[3] Б. Джулия, Х. Аарон и Т. Эллисон, «Развитие безопасного взаимодействия человека и

робота с робонавтом 2», Материалы 12-й Международной конференции

Симпозиум по искусственному интеллекту, робототехнике

и автоматизации в космосе, стр. 1–6, Монреаль, Канада, июнь

2014.

[4] А. Ведлер, М. Шалон, К. Ландзеттель, М. Горнер и

Г. Хирзингер, «Модули динамических приводов DLR для роботизированных космических приложений

», в материалах 41-го симпозиума по аэрокосмическим механизмам

, стр.223–237, Пасадена, Калифорния, США, май 2012 г.

[5] Г. Будзик, Б. Козик и Дж. Пакана, «Определение подобия модели

для гибкого шлица гармонического привода с использованием FEM

и метод экстензометра», Journal of Kones, vol. 16, нет. 2,

pp. 55–60, 2009.

[6] Ф.-Э. Rh’

eaume, H. Champliud и Z. Liu, «Понимание

и моделирование жесткости при кручении гармонических приводов

с помощью метода конечных элементов», Proceedings of the Institution

инженеров-механиков, Часть C: Журнал машиностроения

Инженерные науки, вып.223, нет. 2009. Т. 2. С. 515–524.

. 7. Фолега П. Анализ напряженного состояния зубчатого венца гибкого шлица

методом МГЭ // Архив материаловедения и машиностроения. 59, нет. 1, pp. 40–45, 2013.

[8] XZ Li, CS Song, Y. Yang, CC Zhu, and DL Liao,

«Оптимальный расчет профиля волнового генератора для гармонического привода

с использованием опорной функции , Механизмы и машины

Теория, т. 1, с. 152, ID статьи 103941, 2020.

[9] С. Ли, «Анализ напряжения диафрагмы и оценка усталостной прочности

гибкого шлица, очень тонкостенного цилиндрического зубчатого колеса, используемого в волновой передаче

», Механизм и теория машин,

том. 104, стр. 1–16, 2016.

[10] Дж. Пакана, В. Витковски и Дж. Муха, «Анализ МКЭ распределения напряжения

в гибком шлице с герметичным гармоническим приводом»,

Прочность материалов, об. 49, нет. 2017. Т. 3. С. 388–398.

[11] Ю.Ф. Хуангфу, К. К. Чен, Х. Ма, С. Ли, Х. З. Хань и

З. Ф. Чжао, «Анализ зацепления и динамических характеристик зубчатых передач с выкрашиванием

: теоретическое и экспериментальное исследование»,

Механические системы и сигналы Обработка, вып. 139, Article ID

106640, 2020.

[12] B. Routh, R. Maiti и AK Ray, «Анализ конусности и смазки

на гибких шлицевых чашках и кулачковом интерфейсе в обычных гармонических приводах

», Industrial Смазка и трибология,

vol.69, нет. 6, pp. 817–827, 2017.

[13] С. Мо, Т. Чжан, Г. Г. Джин, С. Л. Цао и Х. Дж. Гао, «An-

аналитическое исследование характеристик распределения нагрузки елочкой

планетарная передача с подвижной опорой и плавающей солнечной шестерней

// Теория механизмов и машин. 144,

нет. 2, pp. 1–27, 2020.

. [14] S. Mo, Z. Yue, Z. Feng, L. Shi, Z. Zou, and H. Dang.

Engineering Science, vol.234, нет. 2, pp. 676–692, 2020.

[15] HT Shi, YY Li, XT Bai et al., «Исследование орбитального поведения внешнего кольца в полностью керамическом шарике

система стального пьедестала в широком диапазоне температур»,

Механические системы и обработка сигналов, том. 149, ID статьи

107317, 2021.

[16] J. Wang, S.-m. Луо и П. Сюй, «Математическая модель производства пазов

и моделирование косинусных зубчатых колес», Журнал

Центрального Южного Университета, том.21, нет. 3, стр. 933–941, 2014.

[17] К. Адамс, А. Сковронек, Дж. Бос и Т. Мельц, «Вибрации

эллиптических подшипников в волновых передачах», Журнал

Вибрация и акустика, т. 1, с. 138, нет. 2, Article ID 021004, 2016.

[18] Л. Валха, Т. Фахфах и М. Хаддар, «Нелинейная динамика

двухступенчатой ​​зубчатой ​​передачи с колебаниями жесткости сетки,

податливости и люфта подшипника, «Механизмы и машины»

Теория, вып.44, нет. 5, pp. 1058–1069, 2009.

[19] Д. Б. Шах, К. М. Патель и Р. Д. Триведи, «Анализ контактного напряжения по Герцу

, возникающего в двухрядном сферическом роликовом подшипнике

, и его влияние на усталостную долговечность». Промышленная смазка

и трибология, том. 68, нет. 3, pp. 361–368, 2016.

[20] K. Chen, Y. Huangfu, H. Ma, Z. Xu, X. Li, and B. Wen,

«Расчет жесткости сетки цилиндрических зубчатых колес. с учетом

сложных типов фундаментов и путей распространения трещин»,

Механические системы и обработка сигналов, том.130, pp. 273–

292, 2019.

[21] Остапски В. Анализ напряженного состояния в гармонической системе

привод генератор-гибкая рейка в зависимости от выбранных конструктивных параметров

и производственных отклонений. Бюллетень

Польской академии наук: Технические науки, том. 58,

нет. 4, pp. 683–698, 2010.

[22] D. Le’

on, N. Arzola и A. Tovar, «Статистический анализ влияния

геометрии зуба на характеристики гармонического

drive», Journal of the Brazil Society of Mechanical Sciences

and Engineering, vol.37, нет. 2015. P. 723–735. привода // Механизмы и машины

Теория. 104, pp. 100–117, 2016.

[24] Д. Э. Брю и Б. Дж. Хэмрок, «Упрощенное решение для деформации el-

губного контакта между двумя упругими твердыми телами»,

Journal of Lubrication Technology, vol.101, нет. 2, стр. 485–487,

1977.

[25] J. He, X. Wu, Y. Cui, and G. Nie, «Анализ контакта с зубьями конических эвольвентных зубчатых колес

», Chinese Journal of Mechanical En-

gineering (английское издание), vol. 19, нет. 01, стр. 105–108, 2006.

[26] Ф. Пелликано, М. Амабили и М. П. Пайдуссис, «Влияние геометрии

на нелинейную вибрацию круглых цилиндрических оболочек

», Международный журнал нелинейной механики,

том.37, нет. 7, стр. 1181–1198, 2002.

Удары и вибрации 17

(PDF) Исследование огибающей процесса гибкого шлица гармонического редуктора на основе угла генератора волн

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 784 (2020) 012030

Исследование процесса огибающей гибкого сплайна гармонического редуктора

на основе угла генератора волн

Тао Чжан #, Чжифэн Лю, Конгбин Ян, Цюши Ху

Пекин Технологический университет, No.100, Pingleyuan, район Чаоян, Пекин,

Китай

[email protected]

Резюме. Гармонический редуктор является основной частью соединения робота, его теория конструкции формы зуба и характеристики зацепления

напрямую влияют на точность управления движением и характеристики вибрации

робота. В данной статье исследуется процесс построения сетки кругового сплайна и

гибких сплайнов гармонического редуктора на основе профиля двойной дуги и генератора эллиптических волн

.Основное новшество данного исследования заключается в том, что входной угол генератора волн

принимается как независимая переменная, которая более наглядно представляет процесс огибающей и интервального распределения

профиля зуба. Результаты показывают, что вторичный процесс зацепления

профиля зуба двойной дуги окружности существует по обеим сторонам длинной оси генератора волны

. Но второй сопряженный контактный интервал мал, поэтому оптимизация формы зуба

должна быть сосредоточена на первом сопряженном интервале.Это исследование обеспечивает теоретическую основу для конструкции

параметров профиля зуба гармонического редуктора.

1. Введение

Поскольку гармонический редуктор имеет преимущество высокой точности передачи и компактности, он широко используется в высокоточном оборудовании. В последние годы все больше и больше внимания уделяется профилю зуба по дуге окружности

, особенно профилю зуба по двойной дуге окружности. По сравнению с эвольвентным профилем

он имеет много преимуществ, таких как большее количество пар зацепляющих зубьев, больший интервал зацепления, более равномерное распределение напряжения

и т. д., что улучшает характеристики зацепления гармонического редуктора

и делает передачу более стабильной [1]. Xin проделал большую исследовательскую работу в области проектирования профиля зуба

и теории зацепления гармонического зубчатого привода. Среди них инновационные результаты исследований

были достигнуты при проектировании и разработке устройства гармонического зубчатого колеса с двойным дуговым профилем[2]. Dong

исследовал перемещение профиля зуба по динамической мгновенной центральной линии гибкого зуба

относительно жесткого и предложил модель кинематической оптимизации люфта при

различных нагрузках [3,4].Ван обнаружил, что интерференцию зацепления можно эффективно избежать путем оптимизации

коэффициента радиальной деформации профиля зуба с двойной дугой окружности[5]. Чен и др. подробно изучили

взаимосвязь между расчетными параметрами профиля зуба и зазором в зацеплении и

интерференцию в процессе охвата одиночного зуба и использовали моделирование методом конечных элементов для проверки

[6]. Основываясь на алгоритме распознавания изображений и лазерном датчике дальности, Ma et al.извлечены

скорость движения гибкого профиля зуба и правило изменения нейтрального слоя гармонического редуктора

при различных условиях скорости генератора волн[7,8].

НИДЕК-ШИМПО КОРПОРЕЙШН | Редукторы Strain Wave (гармонические) и комплекты компонентов

Варианты серии WP,

Семейство продуктов FLEXWAVE

Поднимите своего робота на новый уровень с помощью FLEXWAVE. NIDEC-SHIMPO имеет опыт поставок ведущим производителям робототехники и станков в Японии.Наши постоянные клиенты в этих отраслях настоятельно призывали нас разработать собственную технологию гармонических зубчатых передач и использовать наши основные компетенции — модульность и гибкость конструкции сердечника и стабильное массовое производство — чтобы помочь им стать более конкурентоспособными на мировом рынке. После обширных усилий по совершенствованию технологии гармонических зубчатых передач и производству на уровне, превосходящем ожидания клиентов, NIDEC-SHIMPO выпустила FLEXWAVE.

FLEXWAVE — это компактный гармонический редуктор, обеспечивающий нулевой люфт, а также исключительную точность позиционирования, плотность крутящего момента и повторяемость.FLEXWAVE состоит из трех внутренних элементов – гибкого шлица, кругового шлица и генератора волн. Эластичные свойства гибкого шлица и разница между зубьями гибкого шлица и кругового шлица приводят к его уникальным характеристикам уменьшения.

FLEXWAVE выпускается в различных форм-факторах, включая наборы компонентов, простые сборные узлы и полные редукторы. Чашеобразные, шляповидные, сплошные и полые входные валы дают инженерам настоящую свободу при проектировании. FLEXWAVE также доступен в вариантах Ultra-Flat и High Torque для приложений с высокими требованиями к занимаемой площади и производительности.Размеры взаимозаменяемы в соответствии с отраслевыми стандартами, что упрощает внедрение в устаревшее оборудование. По сравнению с другими зубчатыми передачами FLEXWAVE предлагает следующие преимущества:

  • Исключительная повторяемость и точность позиционирования
  • Нулевой люфт
  • Высокая плотность крутящего момента
  • Рейтинги высокой эффективности
  • Высокое передаточное число в одноступенчатом исполнении
  • Легкий и компактный
  • Высокая жесткость на кручение
  • Полностью задний привод

Благодаря этим характеристикам FLEXWAVE является лучшим выбором для робототехники, станкостроения, медицинского оборудования, производства полупроводников, спутниковой связи и автоматизации сборки.
 

Технология Flexwave Harmonic Gear:  Принципы работы  | Структурный обзор | Брошюра FLEXWAVE

 

Серия

WP, сводная таблица уровней

Серия продуктов Размер корпуса Передаточные числа Выходной крутящий момент Тип корпуса
WPC
Компонент в сборе
Самый маленький: 35 мм
Самый большой: 80 мм
Ассортимент: 5
Минимум: 50:1
Максимум: 120:1
Разновидность: 4
23 Н·м ~ 346 Н·м Закрыто
WPS
Простая замкнутая сборка
Самый маленький: 35 мм
Самый большой: 80 мм
Ассортимент: 5
Минимум: 50:1
Максимум: 120:1
Разновидность: 4
23 Н·м ~ 346 Н·м Открыть
WPU
Блок в сборе
Самый маленький: 35 мм
Самый большой: 80 мм
Ассортимент: 5
Минимум: 50:1
Максимум: 120:1
Разновидность: 4
23 Н·м ~ 346 Н·м Закрыт
Открыт (входной вал)
Открыт (входной вал)

Материал для звукоизоляции и звукоизоляции

Звук, несомненно, является очень важным аспектом нашего существования.Помимо того, что он является основной формой связи, он также используется в геофизике; в аспектах сигнализации, местоположения и позиционирования. В качестве энергии его можно использовать для разрушения твердых веществ и дегазации жидкостей. Звуковые волны возникают в результате колебаний между атомами или молекулами. Эти колебания преобразуются из кинетической энергии в звуковую энергию. Именно эта энергия позволяет распространять звуковые волны.

Несмотря на широкое применение и полезность, эта форма энергии иногда нежелательна и становится неприятностью или помехой.Шум мотора, внешний шум в музыкальной студии, шум из общей квартиры и т. д. Следовательно, необходимы средства или техника для его уменьшения или блокировки. Поскольку это волны, звуковая энергия может преломляться, отражаться и перемещаться по краям. Хотя их нельзя полностью заблокировать, их можно значительно уменьшить. Действие по устранению, уменьшению или блокировке звука называется звукоизоляцией, которую можно выполнить тремя основными способами:г воздуха звуковая энергия волн постепенно теряется, превращаясь в колебательную (кинетическую) энергию в атомах среды. В результате, чем большее расстояние должны пройти волны, чтобы достичь рецептора, тем больше энергии будет потеряно.

  • Поглощение : Поглощение и/или демпфирование представляют собой сложные формы звукоизоляции, реализуемые за счет использования материалов. При поглощении звукоизоляция достигается за счет уменьшения энергии звуковых волн. Когда звуковые волны достигают любой поверхности, некоторые из них проходят через материал, некоторые поглощаются материалом, а часть отражается (в зависимости от поглощающей способности поверхности).Энергия звука преобразуется в кинетическую энергию посредством вибраций и, наконец, в незначительное количество тепла посредством межмолекулярного трения.
  • Демпфирование:  Форма поглощения, при которой колеблющиеся звуковые волны вступают в резонанс с поверхностью, с которой они сталкиваются. демпфирование лучше всего работает на низких частотах.
  • Можно подумать, что звукоизоляцию можно обеспечить любым материалом, однако это далеко не так. Есть несколько материалов, которые могут эффективно выполнять звукоизоляцию.Прежде чем изучать некоторые из этих материалов, нам нужно сначала понять, какие свойства делают эти материалы уникальными.

    • Плотность . Плотность – это количество массы на единицу объема вещества. Это мера того, насколько упакованы вместе молекулы материала. Чтобы материал был звуконепроницаемым, он должен находиться в правильном диапазоне плотности. Достаточно высокая и звуковые волны затухают; достаточно низко, и они поглощаются. Если плотность материала слишком мала, звуковые волны проходят сквозь него.Если плотность слишком высока, волны отражаются от поверхности материала.
    • Пористость . Это свойство включает использование междоузлий для изменения энергии звуковых волн путем расширения, сжатия и изменения направления потока; что приводит к потере импульса. Пористость является преимуществом при абсорбции и недостатком при блокировании.
    • Гидравлическое сопротивление . Это гидравлическое сопротивление шуму на единицу толщины материала. Это самая важная характеристика звукопоглотителей.Удельное сопротивление зависит от сужения звуковых волн.
    • Размер ячейки . Отдельные ячейки материала должны быть достаточно малы, чтобы материал мог претендовать на звукоизоляцию. Размер ячейки материала должен быть меньше длины волны звука, который он должен поглощать или блокировать. Расположение клеток также имеет значение. Открытые ячейки обеспечивают лучшие поглотители, а закрытые ячейки — лучшие блокаторы.
    • Извилистость . Это мера изгибов и поворотов в расположении ячеек материала.Чем больше изгибаются звуковые волны, тем больший импульс они теряют.

     

    Вышеуказанные свойства делают материал хорошим звукоизоляционным. давайте теперь взглянем на некоторые уникальные звукоизоляционные материалы.

    • Пенополиуретан. Акустические пены были впервые использованы в середине 1970-х годов. Полиуретановые пены получают путем основной реакции полимеризации присоединения с участием диола или полиола, диизоцианата и воды. Акустические пены имеют в основном открытые ячейки в результате захваченных пузырьков газа, которые лопаются.Воздух проходит легко, через этот тип пены. Полиуретан представляет собой гибкое пористое твердое вещество с открытыми порами. Звуковая энергия распространяется через материал двумя основными способами:
      • Волны звукового давления движутся через жидкость в порах полиуретана
      • Волны упругих напряжений создаются в результате волн давления, которые проходят через каркас полиуретана

    Полиуретан достаточно эффективно высокочастотные звуковые волны, но он не обеспечивает изоляцию низких частот, если не используется достаточная толщина.Пористая природа полиуретана значительно снижает акустическое отражение, но эта низкая плотность также позволяет передавать звуковую энергию. Акустические пены химически инертны, но легко воспламеняются. Из-за своей огнеопасной природы. Пенополиуретаны нельзя использовать в промышленности. Он больше подходит для установки в помещении.

    • Фетр. Войлок получают прессованием и матированием волокон. Использование волокон может быть натуральным (чаще всего шерстью) или синтетическим. Смесь обоих также распространена. Войлок прочен и стабилен в присутствии влаги, смазочных масел, жиров, солей, моющих средств, инертен ко многим другим химическим веществам.Его способность изгибаться к неровным поверхностям предотвращает нежелательное проникновение инородных тел под несущую поверхность. Войлок обладает почти постоянной упругостью, так как состоит из миллионов отдельных волокон. Характеристики войлока по звукопоглощению обусловлены его оптимальной плотностью и упругостью. Поглощение звуковых волн достигается за счет вибрации отдельных волокон внутри войлока. Энергия рассеивается за счет потерь тепла на трение. Из-за своего метода впитывания слишком плотный войлок не будет допускать достаточной вибрации.3) и пористость. Его звукопоглощение увеличивается с частотой звука, поэтому он наиболее эффективен на высоких частотах. Его рейтинг NRC составляет от 0,8 до 1. Полиэфирное волокно также обладает высокой прочностью на растяжение. Другими желательными свойствами являются устойчивость к истиранию, огню, складкам, растяжению, ударам и износу. Эти свойства делают его отличным звукоизоляционным материалом в промышленных и тяжелых машинах.
    • Стекловолокно. Акустическое стекловолокно имеет желаемое сочетание жесткости и легкого веса.Этот материал, получивший народное название «изменитель формы звукоизоляции», может быть очень легко адаптирован для установки в самых тесных местах. Стекловолокно в основном используется в комнатах и ​​холлах для предотвращения реверберации и эха.
    • Mass Loaded Vinyl применяется для звукоизоляции с 1960-х годов. В основном это вязкоупругий материал, такой как поливинилхлорид, который пропитан инертным материалом, таким как карбонат кальция или сульфат бария. Вязкоупругие материалы обладают как вязкими, так и упругими свойствами.Они будут течь, но когда сила будет удалена или изменена, они вернутся к своей первоначальной форме. Этот атрибут, известный как гистерезис, способствует способности MLV ослаблять звук. Именно этот механизм, с помощью которого многие утверждают, что MLV «преобразует звук в тепло», хотя это не основное средство, с помощью которого MLV ослабляет звук. MLV в основном действует как настроенный массовый демпфер, способный уменьшать частоту волн. Когда винил подвергается воздействию низких температур, он становится очень твердым, но при воздействии высоких температур он становится очень податливым.Когда упругий компонент становится очень жестким, режимы вибрации листа настраиваются на более высокую частоту, что влияет на его способность гасить звук на более низких частотах. Как и наоборот, по мере повышения температуры MLV становится вялым до такой степени, что не обладает достаточной податливостью для вибрации. Пластификаторы могут использоваться для обеспечения надлежащего соответствия MLV в диапазоне рабочих температур. Этот материал очень гибкий и подходит для углов и изгибов. Однако это дорого.
    • Пробка. Пробка — прекрасная натуральная альтернатива звукоизоляции. Это феллемный слой ткани коры, собранный с пробкового дуба. Этот материал является огнеупорным, эластичным и в некоторой степени непроницаемым. Пробка настолько эффективна в звукоизоляции, что всего 3 мм материала блокируют 10 децибел звука. Эта удивительная способность является результатом самой клеточной структуры и состава пробки. Воздух является отличным изоляционным материалом, а пробка на 50% состоит из воздуха. Это делает его очень легким, с плотностью 0.16 г на кубический сантиметр. Ячейки этого материала устроены как в сотах с каждым кубическим сантиметром, содержащим в среднем 40 миллионов крошечных герметичных ячеек. Когда звуковая энергия проходит через пробку, она преобразуется в колебательную энергию молекулами воздуха. Пробка способна улавливать огромное количество молекул воздуха, что делает ее отличным звукоизолятором.
    • Зеленый клей . Зеленый клей представляет собой вязкоупругий состав, который изолирует звук с помощью системы демпфирования ограниченного слоя (CLD).Клей наносится (зажат) между двумя жесткими материалами, такими как гипсокартон. В системах CLD демпфирование происходит при сдвиге вязкоупругого материала. Когда звуковые волны ударяются о твердый материал, это заставляет его смещаться в разные стороны. Это движение приводит к сдвиговым усилиям внутри зеленого клея. Полимерный дизайн зеленого клея позволяет ему преобразовывать энергию сдвига в энергию трения и, следовательно, в тепло. Зеленый клей не токсичен; но, несмотря на название, он полностью работает как клей.
    • Силикон . Силикон — хороший вариант звукоизоляции для тесных помещений и углов. Силикон, также известный как полисилоксан, обладает многими желаемыми свойствами. Он в основном инертен, имеет низкую теплопроводность, устойчив к воде, ультрафиолетовым лучам и обеспечивает воздухонепроницаемую изоляцию. Силикон применяется в звукоизоляции в качестве герметика. Он наносится в виде пасты и обычно при отверждении образует эластичное покрытие. Это покрытие является воздухонепроницаемым и препятствует распространению звука по воздуху. Это также отличный демпфирующий материал, отлично поглощающий среднечастотные звуки.
    • Эпоксидная смола . Полезность эпоксидных смол для звукоизоляции обусловлена ​​их сопротивлением воздуху и демпфирующими свойствами. Они в основном используются в дополнение к другим звукоизоляционным материалам. Их можно использовать в качестве клея при монтаже звукоизоляционного материала, так как они более выгодны, чем обычный клей. Они также могут применяться в качестве покрытия.

    Рейтинги для классификации и сравнения этих различных материалов включают коэффициент шумоподавления (NRC) для поглотителей и класс звукопередачи (STC) для блокираторов.Рейтинг NRC находится в диапазоне от 0 до 1 и представляет собой среднее значение того, насколько поглощающим может быть материал на этих четырех частотах — 250, 500, 1000 и 2000.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.