RU2665977C1 - Harmonic gear drive - Google Patents

Harmonic gear drive Download PDF

Info

Publication number
RU2665977C1
RU2665977C1 RU2017109648A RU2017109648A RU2665977C1 RU 2665977 C1 RU2665977 C1 RU 2665977C1 RU 2017109648 A RU2017109648 A RU 2017109648A RU 2017109648 A RU2017109648 A RU 2017109648A RU 2665977 C1 RU2665977 C1 RU 2665977C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flexible wheel
wheel
driven shaft
teeth
flexible
Prior art date
Application number
RU2017109648A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Степанович Алдохин
Original Assignee
Евгений Степанович Алдохин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Степанович Алдохин filed Critical Евгений Степанович Алдохин
Priority to RU2017109648A priority Critical patent/RU2665977C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2665977C1 publication Critical patent/RU2665977C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, in particular to the harmonic gear drives. Harmonic gear drive comprises housing, waves generator, driving and driven shafts, rigid wheel and flexible wheel. At the flexible wheel end barrel-shaped teeth are cut, which interact with rectilinear-faced teeth of the four sectors having central angle of about 90°. Each sector is connected to the driven shaft by parts of the double gear clutch elements, except for the driven shaft clutch element, which is made integral, and can move in accordance with the flexible wheel deformation.EFFECT: enabling increase in the transmission loading capacity.1 cl, 4 dwg

Description

Описываемое предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к зубчатым передачам, основанным на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес, и может быть использовано в механизмах с большими передаточными отношениями, большими передающими нагрузками (моментами) на ведомом валу, небольшими габаритными размерами, высоким коэффициентом полезного действия (КПД). Уже известна волновая зубчатая передача, которая содержит корпус, неподвижное жесткое колесо с внутренними зубьями, вращающееся гибкое колесо с наружными зубьями, входящими в зацепление с зубьями жесткого колеса. Гибкое колесо выполнено в виде тонкостенного цилиндра с длиной L=0,8…1,0 d, где d - внутренний диаметр цилиндра, и соединено с ведомым валом одинарной зубчатой муфтой. Ведущий вал соединен с механическим генератором деформации гибкого колеса. Выполнение гибкого колеса в виде цилиндра удаляет зубчатую муфту ведомого вала от зоны деформации гибкого колеса генератором, что обеспечивает высокий КПД (до 95%) передачи.The described invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to gears based on the principle of transmission of rotational motion due to traveling wave deformation of one of the gears, and can be used in mechanisms with large gear ratios, large transmitting loads (moments) on the driven shaft , small overall dimensions, high coefficient of performance (COP). A wave gear transmission is already known, which comprises a housing, a fixed rigid wheel with internal teeth, a rotating flexible wheel with external teeth meshed with the teeth of the hard wheel. The flexible wheel is made in the form of a thin-walled cylinder with a length L = 0.8 ... 1.0 d, where d is the inner diameter of the cylinder, and is connected to the driven shaft by a single gear clutch. The drive shaft is connected to a mechanical flexible wheel strain generator. The implementation of the flexible wheel in the form of a cylinder removes the gear coupling of the driven shaft from the zone of deformation of the flexible wheel by the generator, which ensures high transmission efficiency (up to 95%).

Недостатком этой передачи является длина тонкостенного цилиндра гибкого колеса, которое существенно усложняет его изготовление, а также увеличивает габарит и массу передачи в целом (см. Волновые зубчатые передачи / Под ред. М.Н. Иванова. - М.: Высшая школа, 1981, с. 13, рис. 1.9).The disadvantage of this transmission is the length of the thin-walled cylinder of the flexible wheel, which significantly complicates its manufacture, and also increases the overall size and mass of the transmission as a whole (see Wave gears / Edited by MN Ivanov. - M.: Higher School, 1981, p. 13, fig. 1.9).

Также известна волновая зубчатая передача, которая содержит такие элементы, как у вышеуказанной передачb, кроме гибкого зубчатого колеса, выполненного в виде кольца с шириной В ≈ 0,3d. Небольшая ширина тонкостенного гибкого колеса упрощает его изготовление, а также уменьшает габарит и массу передачи в целом.Also known wave gear, which contains elements such as the above gears b, in addition to a flexible gear made in the form of a ring with a width of B ≈ 0,3d. The small width of the thin-walled flexible wheel simplifies its manufacture and also reduces the overall size and weight of the transmission.

Недостатком этой передачи является низкий КПД (до 60%) из-за больших радиальных сил трения скольжения в зубчатом зацеплении одинарной муфты ведомого вала и гибкого колеса, так как муфта близко расположена от зоны деформации гибкого колеса (см. Волновые зубчатые передачи / Под ред. докт. техн. наук Д.П. Волкова и докт. техн. наук А.Ф. Крайнева. - Киев: Техника, 1976, с. 208, рис. 120)The disadvantage of this transmission is its low efficiency (up to 60%) due to the large radial sliding friction forces in the gearing of the single coupling of the driven shaft and the flexible wheel, since the coupling is close to the deformation zone of the flexible wheel (see Wave gears / Ed. Doctor of Technical Sciences D.P. Volkova and Doctor of Technical Sciences A.F. Krainev. - Kiev: Technique, 1976, p. 208, Fig. 120)

В качестве прототипа выбрана волновая зубчатая передача, которая содержит корпус, неподвижное жесткое колесо с внутренними зубьями, вращающееся гибкое колесо в виде кольца с наружными зубьями, входящими в зацепление с зубьями жесткого колеса. Ведущий вал соединен с механическим генератором деформации гибкого колеса, а ведомый вал соединен с гибким колесом посредством двойной зубчатой муфты и жестко связанного с ней зубчатого сектора, у которого центральный угол равен 90° и имеются прямобочные зубья. На торце гибкого колеса нарезаны бочкообразные зубья для взаимодействия с прямобочными зубьями сектора. Благодаря такому соединению зубчатый сектор может перемещаться в соответствии с деформацией гибкого колеса, что исключает потери при изменении формы деформированного гибкого колеса и, следовательно, повышает КПД (до 95%) передачи (см. авт. свид. СССР, SU 1446386 А1, МКИ F16H 1/00, приоритет 15.06.1987 г., опубл. 23.12.1988 г. Бюл. №47).As a prototype of the selected wave gear, which contains a housing, a fixed rigid wheel with internal teeth, a rotating flexible wheel in the form of a ring with external teeth that engage with the teeth of the hard wheel. The drive shaft is connected to a mechanical flexible wheel deformation generator, and the driven shaft is connected to the flexible wheel via a double gear coupling and a gear sector rigidly connected to it, which has a central angle of 90 ° and straight-flanged teeth. At the end of the flexible wheel, barrel-shaped teeth are cut to interact with straight-line teeth of the sector. Due to this connection, the gear sector can move in accordance with the deformation of the flexible wheel, which eliminates losses when the shape of the deformed flexible wheel is changed and, therefore, increases the transmission efficiency (up to 95%) (see ed. Certificate of the USSR, SU 1446386 A1, MKI F16H 1/00, priority 06/15/1987, publ. 12/23/1988 Bul. No. 47).

К недостаткам этой волновой зубчатой передачи относятся: ограниченная передаваемая нагрузка от гибкого колеса на ведомый вал из-за больших контактных напряжений в зубчатом зацеплении сектора и гибкого колеса, неравномерно распределенная нагрузка по окружности кольца гибкого колеса, вызывающая перекос по длине его зубьев, входящих в зацепление с зубьями жесткого колеса, что отрицательно влияет на работу передачи.The disadvantages of this wave gear transmission include: limited transmitted load from the flexible wheel to the driven shaft due to high contact stresses in the gear mesh of the sector and the flexible wheel, unevenly distributed load around the circumference of the ring of the flexible wheel, causing a skew along the length of its gear teeth with teeth of a hard wheel, which negatively affects the transmission.

Целью изобретения является повышение передаваемой нагрузки от гибкого колеса на ведомый вал и равномерного ее распределения по окружности кольца гибкого колеса при сохранении высокого КПД передачи.The aim of the invention is to increase the transmitted load from the flexible wheel to the driven shaft and its uniform distribution around the circumference of the ring of the flexible wheel while maintaining high transmission efficiency.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в волновой зубчатой передаче, содержащей корпус, генератор волн, ведущий и ведомый валы, жесткое колесо, гибкое колесо в виде кольца, на торце которого нарезаны бочкообразные зубья, взаимодействующие с прямобочными зубьями сектора, имеющего центральный угол 90° и соединенного с ведомым валом двойной зубчатой муфтой, предусмотрены следующие отличия: гибкое колесо соединено с ведомым валом четырьмя зубчатыми секторами, имеющими центральный угол около 90°, и частями (дольками) элементов двойной зубчатой муфты, кроме элемента муфты ведомого вала, выполненного целым.This goal is achieved due to the fact that in a wave gear transmission containing a housing, a wave generator, driving and driven shafts, a hard wheel, a flexible wheel in the form of a ring, on the end of which barrel-shaped teeth are cut, interacting with straight-line teeth of a sector having a central angle of 90 ° and connected to the driven shaft by a double gear clutch, the following differences are provided: the flexible wheel is connected to the driven shaft by four gear sectors having a central angle of about 90 °, and parts (segments) of the double elements th gear coupling, except for the clutch element of the driven shaft, made integrally.

При таком конструктивном решении каждый сектор передает от гибкого колеса на ведомый вал только

Figure 00000001
часть нагрузки (момента), что снижает контактные напряжения в зубчатом зацеплении сектора и гибкого колеса, а также обеспечивает равномерность передаваемой нагрузки по окружности кольца гибкого колеса, что исключает перекос по длине зуба в зацеплении зубьев гибкого колеса с зубьями жесткого колеса и обеспечивает нормальную работу передачи.With this design solution, each sector transfers from the flexible wheel to the driven shaft only
Figure 00000001
part of the load (moment), which reduces contact stresses in the gearing of the sector and the flexible wheel, and also ensures uniformity of the transmitted load around the circumference of the ring of the flexible wheel, which eliminates distortion along the tooth length in the meshing of the teeth of the flexible wheel with the teeth of the hard wheel and ensures normal transmission .

Техническая сущность и принцип действия предложенной волновой зубчатой передачи поясняются чертежом на котором:The technical essence and principle of operation of the proposed wave gear transmission are illustrated in the drawing on which:

Фиг. 1 - показана волновая зубчатая передача, продольный разрез;FIG. 1 - shows a wave gear transmission, a longitudinal section;

Фиг. 2 - разрезы А-А и Б-Б на Фиг. 1.FIG. 2 - sections aa and bb in FIG. one.

Передача состоит из корпуса 1, крышек 2 и 3, генератора 4 волн, ведущего 5 и ведомого 6 валов, жесткого колеса 7, гибкого колеса 8 в виде кольца, частей (долек) 9, 10 и целого 11 элементов двойной зубчатой муфты. На торце гибкого колеса нарезаны бочкообразные зубья 12, зубчатые секторы 13 с центральным углом около 90° имеют прямобочные зубья 14 и жестко связаны с частями элемента 10 двойной зубчатой муфты.The transmission consists of a housing 1, covers 2 and 3, a 4-wave generator, a driving 5 and a driven 6 shafts, a hard wheel 7, a flexible wheel 8 in the form of a ring, parts (lobules) 9, 10 and a whole 11 elements of a double gear clutch. Barrel-shaped teeth 12 are cut at the end of the flexible wheel, the gear sectors 13 with a central angle of about 90 ° have straight-line teeth 14 and are rigidly connected to the parts of the double gear clutch element 10.

Передача работает следующим образом: при вращении генератора 4 волн гибкое колесо 8 непрерывно деформируясь в радиальном направлении, передает вращение через зубья 12 гибкого колеса и зубья 14 четырех секторов 13, а также четырех частей (долек) 9, 10 и целого 11 элементов двойной зубчатой муфты на ведомый вал 6.The transmission works as follows: when the 4-wave generator rotates, the flexible wheel 8 is continuously deformed in the radial direction, transmits the rotation through the teeth 12 of the flexible wheel and the teeth 14 of the four sectors 13, as well as four parts (lobes) 9, 10 and the whole 11 elements of the double gear coupling on the driven shaft 6.

При этом периодически меняется в пределах 90° радиус кривизны гибкого колеса, а центр кривизны перемещается с изменением направления как максимум через 90°. При изменении радиуса кривизны кольца гибкого колеса меняется шаг по хорде между зубьями 12, выполненными на торце гибкого колеса 8 и входящими в зацепление с зубьями 14 четырех секторов 13. При изменении шага бочкообразные зубья 12 гибкого колеса 8 поворачиваются относительно прямобочных зубьев 14 четырех секторов 13, при этом секторы 13 «втягиваются» вовнутрь средней окружности гибкого колеса 8 или «выталкиваются» наружу. Одновременно благодаря частям (долькам) 9, 10 и целому 11 элементов двойной зубчатой муфты, вершина центрального угла каждого сектора перемещается как в соответствии с изменением радиуса кривизны, так и в соответствии с перемещением центра кривизны гибкого колеса 8.In this case, the radius of curvature of the flexible wheel periodically changes within 90 °, and the center of curvature moves with a change in direction as a maximum of 90 °. When the radius of curvature of the ring of the flexible wheel changes, the chord pitch between the teeth 12 made at the end of the flexible wheel 8 and engaged with the teeth 14 of the four sectors 13 changes. When the step is changed, the barrel-shaped teeth 12 of the flexible wheel 8 rotate relative to the straight teeth 14 of the four sectors 13, wherein the sectors 13 are “pulled” inwards into the middle circumference of the flexible wheel 8 or are “pushed out”. At the same time, thanks to the parts (segments) 9, 10 and the whole 11 elements of the double gear coupling, the apex of the central angle of each sector moves both in accordance with the change in the radius of curvature and in accordance with the movement of the center of curvature of the flexible wheel 8.

Оптимальный центральный угол каждого зубчатого сектора равен около 90°, так как превышение центрального угла снижает КПД передачи, а уменьшение - снижает передаваемую нагрузку (момент) на ведомый вал.The optimal central angle of each gear sector is about 90 °, since exceeding the central angle reduces the transmission efficiency, and decreasing it reduces the transmitted load (torque) to the driven shaft.

Примечание. Части (дольки) элементов двойной зубчатой муфты не могут разъединиться «рассыпаться» в радиальном направлении, так как собираются только в осевом направленииNote. Parts (lobules) of the elements of the double gear clutch cannot separate "scatter" in the radial direction, since they are collected only in the axial direction

Claims (1)

Волновая зубчатая передача, содержащая корпус, генератор волн, ведущий и ведомый валы, жесткое колесо, гибкое колесо в виде кольца, на торце которого нарезаны бочкообразные зубья, взаимодействующие с прямобочными зубьями сектора, имеющего центральный угол около 90° и соединенного с ведомым валом двойной зубчатой муфтой, при этом сектор может перемещаться в соответствии с деформацией гибкого колеса, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия (КПД) передачи, отличающаяся тем, что с целью повышения передаваемой нагрузки от гибкого колеса на ведомый вал и равномерного ее распределения по окружности кольца гибкого колеса последнее соединено с ведомым валом четырьмя зубчатыми секторами, имеющими центральный угол около 90°, и частями (дольками) элементов двойной зубчатой муфты, кроме элемента муфты ведомого вала, выполненного целым.A wave gear transmission comprising a housing, a wave generator, driving and driven shafts, a hard wheel, a flexible wheel in the form of a ring, on the end of which barrel-shaped teeth are cut, interacting with straight-line teeth of a sector having a central angle of about 90 ° and connected to a double gear driven shaft coupling, while the sector can move in accordance with the deformation of the flexible wheel, which provides a high transmission efficiency (COP), characterized in that in order to increase the transmitted load from the flexible of the second wheel to the driven shaft and its uniform distribution around the circumference of the flexible wheel ring, the latter is connected to the driven shaft by four gear sectors having a central angle of about 90 °, and parts (segments) of the elements of the double gear coupling, except for the driven shaft coupling element, made integrally.
RU2017109648A 2017-03-22 2017-03-22 Harmonic gear drive RU2665977C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109648A RU2665977C1 (en) 2017-03-22 2017-03-22 Harmonic gear drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109648A RU2665977C1 (en) 2017-03-22 2017-03-22 Harmonic gear drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665977C1 true RU2665977C1 (en) 2018-09-05

Family

ID=63459979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017109648A RU2665977C1 (en) 2017-03-22 2017-03-22 Harmonic gear drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665977C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721610C1 (en) * 2019-06-17 2020-05-22 Евгений Степанович Алдохин Anchor-mooring mechanisms
RU2788466C1 (en) * 2021-08-02 2023-01-19 Евгений Степанович Алдохин Wind engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU977870A1 (en) * 1980-04-25 1982-11-30 Предприятие П/Я А-1836 Multispeed drive
SU1446386A1 (en) * 1987-06-15 1988-12-23 Предприятие П/Я А-1345 Wave gear transmission
US20090205451A1 (en) * 2006-09-08 2009-08-20 Wittenstein Ag Gearing
RU2588560C1 (en) * 2015-05-27 2016-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Wave gear of discrete motion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU977870A1 (en) * 1980-04-25 1982-11-30 Предприятие П/Я А-1836 Multispeed drive
SU1446386A1 (en) * 1987-06-15 1988-12-23 Предприятие П/Я А-1345 Wave gear transmission
US20090205451A1 (en) * 2006-09-08 2009-08-20 Wittenstein Ag Gearing
RU2588560C1 (en) * 2015-05-27 2016-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Wave gear of discrete motion

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721610C1 (en) * 2019-06-17 2020-05-22 Евгений Степанович Алдохин Anchor-mooring mechanisms
RU2788466C1 (en) * 2021-08-02 2023-01-19 Евгений Степанович Алдохин Wind engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8986158B2 (en) Reduction gearing with a high reduction ratio
JP6333999B2 (en) Speed change mechanism
EA201390356A1 (en) STATIONARY REDUCER
RU2665977C1 (en) Harmonic gear drive
JP2017503125A (en) Planetary gear device, wind power generator including planetary gear device, and usage of planetary gear device
WO2016093204A1 (en) Transmission mechanism
EP2884101B1 (en) Planetary gear, wind generator having a planetary gear and use of a planetary gear
JP2013019501A (en) Continuously variable transmission
RU133578U1 (en) TRANSMISSION SIDE-CONICAL PLANETARY
CN113078773A (en) Motor embedded with speed reducer
CN101126436A (en) Harmonic teeth-driving stage-less speed variator
US3469463A (en) Frictional drive speed changer
RU2524813C1 (en) Magnetic transmission
WO2000063588A1 (en) Reduction gearbox
SU879101A1 (en) Wave-type toothed gearing
RU2773835C1 (en) Cylindrical gearwheel
RU187959U1 (en) ELECTROMECHANICAL DRIVE
SU1446386A1 (en) Wave gear transmission
RU2009138288A (en) WIDE-RANGE CONTINUOUS ACTUATOR (SUPERVARIATOR)
RU187960U1 (en) REDUCER
RU2722890C2 (en) Electromechanical drive
RU2776458C1 (en) Spur gear
RU170915U1 (en) GEAR
CN105090444A (en) Continuously variable transmission
RU2714990C1 (en) Planetary reduction gear

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190323

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200724