RU2080500C1

RU2080500C1 - Wave drive

Info

Publication number: RU2080500C1
Application number: RU95103290A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Белоусов
Original assignee: Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1997-05-27
Also published as: RU95103290A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: flexible and rigid wheels as well as electric motor and reduction gear are mounted inside a housing. The output shaft of the reduction gear is connected with the generator of a wave transmission. The bearings of the output shaft of the reduction gear are rigidly mounted on the plate. Between the housing and the plate as well as between the wave generator and output shaft of the reduction gear are shock-absorbers. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в качестве приводов изделий авиационной и ракетной техники, работающих в условиях виброперегрузок. The invention relates to machine parts and can be used as drives for aircraft and rocket technology products operating under vibration overload conditions.

Известен волновой привод, содержащий корпус, размещенные в нем электродвигатель и волновую передачу, генератор волн которой жестко связан с ротором электродвигателя [1] Недостатком этого волнового привода являются значительные габариты, вызванные значительным объемом, занимаемым волновой передачей. A wave drive is known, comprising a housing, an electric motor and a wave transmission placed in it, the wave generator of which is rigidly connected to the rotor of the electric motor [1] The disadvantage of this wave drive is its considerable dimensions, caused by the considerable volume occupied by the wave transmission.

Этого недостатка лишен волновой привод, содержащий корпус, установленные в нем плату, электродвигатель с редуктором и волновую передачу с неподвижным гибким колесом [2] Габариты такого привода существенно снижены за счет использования объема внутри гибкого колеса волновой передачи. This drawback is deprived of a wave drive containing a housing, a board installed in it, an electric motor with a gearbox and a wave transmission with a fixed flexible wheel [2]. The dimensions of such a drive are significantly reduced due to the use of the volume inside the flexible wheel of the wave transmission.

Недостатком такого волнового привода является его низкая вибропрочность, что вызвано его жесткой конструкцией. Вибрации, воздействующие на корпус привода, без ослабления передаются на плату и могут вызвать разрушение электродвигателя, что приводит к отказу привода. Установка же корпуса привода на амортизаторах приводит к снижению точности из-за люфта в компенсирующей муфте, которую придется установить между валом привода и валом нагрузки. The disadvantage of such a wave drive is its low vibration resistance, which is caused by its rigid structure. Vibrations affecting the drive housing are transmitted without attenuation to the board and can cause the destruction of the motor, which leads to failure of the drive. Installation of the drive housing on the shock absorbers leads to a decrease in accuracy due to play in the compensating coupling, which will have to be installed between the drive shaft and the load shaft.

Техническим результатом, достигаемый с помощью изобретения, является повышение вибропрочности без снижения точности привода. The technical result achieved by the invention is to increase vibration resistance without reducing the accuracy of the drive.

Этот результат достигается тем, что в известном волновом приводе, содержащем корпус, установленные в нем гибкое и жесткое колеса волновой передачи, а также плату, на которой установлены электродвигатель и редуктор, выходной вал которого связан с генератором волн волновой передачи, согласно изобретению подшипники выходного вала редуктора жестко установлены на плате, а между платой и корпусом, а также между генератором волн и выходным валом редуктора установлены амортизаторы. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет обеспечить достижение указанного технического результата
повышение вибропрочности привода, так как плата с установленными на ней электродвигателем и редуктором размещена между корпусом и генератором волн на амортизаторах, поэтому заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".This result is achieved by the fact that in the known wave drive comprising a housing, flexible and rigid wave transmission wheels mounted therein, and also a board on which an electric motor and a reducer are installed, the output shaft of which is connected to the wave transmission wave generator, according to the invention, output shaft bearings the gearbox are rigidly mounted on the board, and shock absorbers are installed between the board and the housing, as well as between the wave generator and the output shaft of the gearbox. The combination of all these essential features allows you to achieve the specified technical result
increased vibration resistance of the drive, since the board with the electric motor and gear installed on it is located between the case and the wave generator on the shock absorbers, therefore, the claimed solution meets the criterion of "inventive step".

На чертеже приведен пример конкретного выполнения волнового привода, продольный разрез. The drawing shows an example of a specific implementation of the wave drive, a longitudinal section.

Волновой привод содержит корпус 1, установленные в нем гибкое 2 и жесткое 3 колеса волновой передачи. Жесткое колесо 3 выполнено заодно с выходным валом 4 привода, этот вал установлен в корпусе 1 на подшипниках 5. Гибкое колесо 2 соединено с корпусом 1 посредством шлицевого соединения. Волновой привод содержит также плату 6, на которой установлены электродвигатель 7 и редуктор, состоящий из шестерни 8, зубчатого колеса 9 и выходного вала 10 редуктора. Вал 10 связан с генератором волн 11 волновой передачи, а подшипники 12 выходного вала редуктора жестко установлены на плате 6. Плата 6 установлена на корпусе 1 посредством пальцев 13, ввернутых в корпус 1, при этом между платой и корпусом установлены амортизаторы 14. Аналогично посредством амортизаторов 15 и пальцев 16, установленных на выходном вале 10 редуктора, размещен на вале 10 генератор волн 11. Вал 10 редуктора размещен на подшипниках 12 на плате 6. Волновой привод работает следующим образом: при включении электродвигателя 7 он через шестерню 8, зубчатое колесо 9 и выходной вал 10 вращает генератор волн 11. Генератор волн 11 деформируют гибкое колесо 2 и приводит жесткое колесо 3 и вл 4 во вращение в подшипниках 5. Вибрации корпуса электродвигателя передаются на плату с одной ее стороны через амортизаторы 14, а с другой стороны через генератор волн, вал редуктора 10 и подшипники 12, что существенно снижает уровень вибрационных нагрузок на плату, электродвигатель и редуктор. Жесткость амортизаторов и их размеры рассчитываются исходя из уровня виброперегрузок по известным методикам. При этом выходной вал привода не колеблется относительно корпуса. Точность отработки выходным валом 4 положения вала электродвигателя при колебаниях платы на амортизаторах практически не снижается, так как угловой люфт выходного вала 10 редуктора относительно генератора волн 11, возникающий из-за колебаний платы и редуктора при виброперегрузках, передается на вал 4 уменьшенным в i раз (i передаточное число волновой передачи, находящееся в диапазоне от 100 до 200). Таким образом, при размещении амортизаторов 15 на диаметре 10 мм и возможном линейном смещении генератора относительно вала 10 на этом диаметре 2 мм, возможный угловой люфт генератора 11 относительно вала 10 составит 2: (100: 2)=0,04 рад=2,3 град. Это приведет к люфту выходного вала 4 на величину, в i раз меньшую, т.е. от 0,0115 до 0,023 град, или от 0,69 до 1,38 угловых минут. Эта величина приблизительно в десять раз меньше допуска на точность позиционирования приводов изделий авиационной и космической техники, так что такое снижение точности является допустимым для обеспечения значительного повышения вибропрочности. Надо заметить, что появление указанного люфта выходного вала полностью компенсируется тем, что устраняется несоосность жесткого колеса 3 и генератора волн 11 вследствие самоустановки генератора волн на амортизаторах по жесткому колесу 3. Амортизаторы 15, кроме функции защиты платы и установленных на ней элементах конструкции от виброперегрузок, выполняют функцию компенсации несоосностей. При этом вал 4 может быть выполнен заодно с жестким колесом 3, так как несоосность между валом 4 и жестким колесом будет компенсироваться самоустановкой генератора волн 14. Это позволит устранить компенсирующую шлицевую муфту между выходным валом и жестким колесом, имеющуюся в прототипе, и повысить точность позиционирования привода на величину люфта, имеющегося в этой муфте. Например, при делительном диаметре зубчатых колес компенсирующей муфты в 100 мм и боковом зазоре в соединении 0,1 мм (этот зазор конструктивно необходим, без него муфта не будет компенсировать несоосности) угловой люфт в компенсирующей муфте составит величину 0,1: (100:2)=0,002 рад=0,114 град=6,84 угловых минуты. Таким образом, устранение компенсирующей муфты, которое стало возможным благодаря установке платы на амортизаторах, позволяет повысить точность позиционирования привода, так как люфт, вносимый установкой амортизаторов, меньше того люфта, который устраняется за счет ликвидации компенсирующей муфты жестким колесом и выходным валом. Поэтому правомочно говорить о том, что существенное повышение вибропрочности достигается без снижения точности привода. Указанные преимущества позволяют рекомендовать волновой привод к внедрению в изделиях авиационной и космической техники, где при наличии значительных виброперегрузок высоки требования к точности приводов. The wave drive contains a housing 1, a flexible 2 and a hard 3 wave transmission wheel mounted therein. The hard wheel 3 is made integral with the output shaft 4 of the drive, this shaft is mounted in the housing 1 on the bearings 5. The flexible wheel 2 is connected to the housing 1 by means of a spline connection. The wave drive also contains a circuit board 6 on which an electric motor 7 and a gearbox are installed, consisting of gear 8, a gear wheel 9 and an output shaft 10 of the gearbox. The shaft 10 is connected to the wave generator 11 of the wave transmission, and the bearings 12 of the output shaft of the gearbox are rigidly mounted on the board 6. The board 6 is mounted on the housing 1 by means of the fingers 13 screwed into the housing 1, while the shock absorbers are installed between the circuit and the housing 14. Similarly, through the shock absorbers 15 and fingers 16 mounted on the output shaft 10 of the gearbox, the wave generator 11 is placed on the shaft 10. The shaft 10 of the gearbox is mounted on the bearings 12 on the board 6. The wave drive operates as follows: when the electric motor 7 is turned on, it is driven through gear 8, the tooth This wheel 9 and the output shaft 10 rotates the wave generator 11. The wave generator 11 deforms the flexible wheel 2 and causes the hard wheel 3 and 4 to rotate in the bearings 5. The vibrations of the motor housing are transmitted to the board from one side through the shock absorbers 14, and from the other side through the wave generator, gearbox shaft 10 and bearings 12, which significantly reduces the level of vibration loads on the board, motor and gearbox. The stiffness of the shock absorbers and their sizes are calculated based on the level of vibration overloads by known methods. In this case, the output shaft of the drive does not fluctuate relative to the housing. The accuracy of working out the position of the motor shaft by the output shaft 4 when the board oscillates on the shock absorbers practically does not decrease, since the angular play of the output shaft 10 of the gearbox relative to the wave generator 11, which occurs due to the oscillations of the board and gearbox during vibration overloads, is transmitted to the shaft 4 i times reduced ( i the gear ratio of the wave transmission, which is in the range from 100 to 200). Thus, when placing shock absorbers 15 on a diameter of 10 mm and a possible linear displacement of the generator relative to the shaft 10 on this diameter of 2 mm, the possible angular play of the generator 11 relative to the shaft 10 will be 2: (100: 2) = 0.04 rad = 2.3 hail. This will lead to a backlash of the output shaft 4 by an amount i times smaller, i.e. from 0.0115 to 0.023 degrees, or from 0.69 to 1.38 arc minutes. This value is approximately ten times less than the tolerance on the accuracy of positioning drives of aircraft and space technology products, so that such a decrease in accuracy is acceptable to provide a significant increase in vibration resistance. It should be noted that the appearance of the specified output shaft play is completely compensated by the fact that the misalignment of the hard wheel 3 and the wave generator 11 is eliminated due to the self-installation of the wave generator on the shock absorbers on the hard wheel 3. The shock absorbers 15, except for the function of protecting the board and the structural elements mounted on it from vibration overloads, perform the misalignment compensation function. In this case, the shaft 4 can be made integral with the hard wheel 3, since the misalignment between the shaft 4 and the hard wheel will be compensated by the self-installation of the wave generator 14. This will eliminate the compensating spline coupling between the output shaft and the hard wheel, available in the prototype, and increase the positioning accuracy drive by the amount of play available in this coupling. For example, with a pitch diameter of the gears of the compensating coupling of 100 mm and a lateral clearance of 0.1 mm in the connection (this clearance is structurally necessary, without it the coupling will not compensate for misalignment), the angular play in the compensating coupling will be 0.1: (100: 2 ) = 0.002 rad = 0.114 degrees = 6.84 arc minutes. Thus, the elimination of the compensating coupling, which became possible due to the installation of the board on the shock absorbers, improves the positioning accuracy of the drive, since the backlash introduced by the installation of shock absorbers is less than the backlash that is eliminated by eliminating the compensating clutch with a hard wheel and output shaft. Therefore, it is legitimate to say that a significant increase in vibration resistance is achieved without reducing the accuracy of the drive. These advantages make it possible to recommend a wave drive for implementation in aviation and space technology products, where, in the presence of significant vibration overloads, the requirements for drive accuracy are high.

Claims

A wave drive comprising a housing, flexible and rigid wave transmission wheels installed therein, and also a board on which an electric motor and a gearbox are installed, the output shaft of which is connected to a wave transmission wave generator, characterized in that the bearings of the output shaft of the gearbox are rigidly mounted on the board, and between the board and the housing, as well as between the wave generator and the output shaft of the gearbox, shock absorbers are installed.