RU2615578C1 - Rigid gear for wave transmission of discrete motion - Google Patents

Rigid gear for wave transmission of discrete motion Download PDF

Info

Publication number
RU2615578C1
RU2615578C1 RU2016116977A RU2016116977A RU2615578C1 RU 2615578 C1 RU2615578 C1 RU 2615578C1 RU 2016116977 A RU2016116977 A RU 2016116977A RU 2016116977 A RU2016116977 A RU 2016116977A RU 2615578 C1 RU2615578 C1 RU 2615578C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wave
gear
teeth
wheel
sectors
Prior art date
Application number
RU2016116977A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Костиков
Геннадий Алексеевич Тимофеев
Алексей Николаевич Цибровский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority to RU2016116977A priority Critical patent/RU2615578C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2615578C1 publication Critical patent/RU2615578C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H27/00Step-by-step mechanisms without freewheel members, e.g. Geneva drives
    • F16H27/04Step-by-step mechanisms without freewheel members, e.g. Geneva drives for converting continuous rotation into a step-by-step rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms

Landscapes

  • Retarders (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: rigid gear for wave transmission of discrete motion consists of two pairs of toothed sectors. In the contact areas of the rigid tooth gear, the teeth of the wave coupling sector are made by height variable hi. Identical tooth sectors are locted diametrically opposite, one sector pair in mesh with a flexible gear forms the wave gear transmisstion, and the other - the wave gear coupling. In the interface zones, the sector teeth of the wave coupling have a variable height. Variable teeth height values hi can be determined by mathematical formulas and dependencies.
EFFECT: increased transmission durability.
2 cl, 4 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано в механических устройствах, реализующих дискретное движение выходного звена при непрерывном движении входного.The invention relates to mechanical engineering and instrumentation and can be used in mechanical devices that implement discrete motion of the output link with continuous movement of the input.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известны волновые передачи с роликовыми, дисковыми и кулачковыми генераторами волн внутреннего и кольцевыми генераторами волн внешнего деформирования [1].Known wave transmission with roller, disk and cam generators of internal waves and ring generators of waves of external deformation [1].

Наиболее близким техническим решением является шаговая волновая передача [2], которая содержит гибкое колесо, генератор волн и жесткое колесо, состоящее из четырех зубчатых секторов, с которыми гибкое колесо последовательно образует двухволновую зубчатую передачу или волновую зубчатую муфту. При непрерывном вращении генератора волн, обеспечивающем в зоне одной пары зубчатых секторов жесткого колеса волновое зацепление, реализуется вращательное движение выходного звена, при зацеплении гибкого колеса со второй парой зубчатых секторов жесткого колеса, образующих с гибким колесом волновую зубчатую муфту, реализуется режим "выстоя" - выходное звено остается неподвижным. Таким образом, при непрерывном вращении входного звена реализуется дискретный режим вращения выходного звена.The closest technical solution is a step wave transmission [2], which contains a flexible wheel, a wave generator and a hard wheel consisting of four gear sectors, with which the flexible wheel sequentially forms a two-wave gear or wave gear coupling. With the continuous rotation of the wave generator, which provides wave engagement in the area of one pair of gear sectors of the hard wheel, the output link rotates, when the gear is engaged with the second pair of gear sectors of the hard wheel, forming a wave gear coupling with the flexible wheel, the “stand-by” mode is implemented - the output link remains stationary. Thus, with continuous rotation of the input link, a discrete rotation mode of the output link is realized.

Недостатками данного конструктивного решения являются высокие динамические нагрузки и интенсивный износ зубьев при переходе зоны зацепления зубьев гибкого колеса с зубьями жесткого колеса с одной пары секторов на другую, возникающие за счет разности угловых шагов зубьев секторов жесткого колеса. В этом случае мгновенное нагружение зубьев гибкого колеса снижает несущую способность и ресурс гибкого колеса и самой передачи.The disadvantages of this design solution are high dynamic loads and intensive tooth wear when the transition of the teeth of the flexible wheel with the teeth of the hard wheel from one pair of sectors to another occurs due to the difference in the angular steps of the teeth of the hard wheel sectors. In this case, the instant loading of the teeth of the flexible wheel reduces the bearing capacity and resource of the flexible wheel and the transmission itself.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является существенное снижение динамических нагрузок в зонах пересопряжения зубьев гибкого колеса на границах секторов жесткого колеса, снижение износа и повышение долговечности передачи.The objective of the present invention is to significantly reduce dynamic loads in the areas of interconnection of the teeth of the flexible wheel at the boundaries of the sectors of the hard wheel, reduce wear and increase the durability of the transmission.

Технический результат достигается тем, что в зонах контакта секторов жесткого зубчатого колеса зубья секторов волной муфты выполнены переменной высоты hi, которая определяется из условия отсутствия заклинивания зубьев гибкого и жесткого колес от упора вершин зубьев колес при входе в зацепление, что обеспечивает безударное сопряжение зубьев гибкого колеса при переходе волны деформации (зоны зацепления) с одного сектора жесткого колеса на другой.The technical result is achieved by the fact that in the contact areas of the hard gear sectors, the teeth of the sectors of the clutch wave are made of variable height h i , which is determined from the condition that the teeth of the flexible and hard wheels are not jammed from the stop of the tops of the teeth of the wheels upon engagement, which ensures shock-free mating of the teeth of the flexible wheels during the transition of a deformation wave (gearing zone) from one sector of a hard wheel to another.

Таким образом, волновая передача прерывистого действия содержит гибкое колесо, генератор вол и жесткое колесо, состоящее из четырех зубчатых секторов. Одинаковые зубчатые секторы расположены диаметрально противоположно, причем одна пара секторов при зацеплении с гибким колесом образует волновую зубчатую передачу, а другая - волновую зубчатую муфту. При этом в зонах сопряжения секторов зубья секторов волновой муфты имеют переменную высоту. Высота зубьев определяется из условия отсутствия заклинивания зубьев гибкого и жесткого колес от упора вершин зубьев колес при входе в зацепление в зависимости от угла поворота ϕh генератора волн.Thus, the intermittent wave transmission comprises a flexible wheel, an ox generator and a rigid wheel consisting of four gear sectors. The same gear sectors are diametrically opposed, and one pair of sectors, when engaged with the flexible wheel, forms a wave gear transmission, and the other a wave gear coupling. Moreover, in the zones of conjugation of the sectors, the teeth of the sectors of the wave coupling have a variable height. The height of the teeth is determined from the condition that there is no jamming of the teeth of the flexible and hard wheels from the stop of the tops of the teeth of the wheels when entering the mesh depending on the angle of rotation ϕ h of the wave generator.

Переменные значения высоты hi зубьев определены следующими математическими формулами и зависимостями:Variable values of the height h i of the teeth are determined by the following mathematical formulas and relationships:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- окружность впадин жесткого колеса; r a гi - окружность вершин деформированного гибкого колеса; rсг - радиус срединной линии недеформированного гибкого колеса;
Figure 00000003
- радиальное перемещение точек срединной линии гибкого колеса; w0 - радиальная деформация гибкого колеса на большой оси деформации;
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- расчетные коэффициенты [4]; β - половина угла облегания гибкого колеса генератором волн; hs - кратчайшее расстояние от срединной линии до вершины зуба гибкого колеса; ϕh - угол поворота генератора волн.Where
Figure 00000002
- circumference of the hollows of the hard wheel; r a gi is the circumference of the vertices of the deformed flexible wheel; r cg is the radius of the midline of the undeformed flexible wheel;
Figure 00000003
- radial movement of the midline points of the flexible wheel; w 0 - radial deformation of the flexible wheel on the major axis of deformation;
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- estimated coefficients [4]; β - half the angle of the flexible wheel by the wave generator; h s is the shortest distance from the midline to the top of the tooth of the flexible wheel; ϕ h is the angle of rotation of the wave generator.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУРLIST OF FIGURES

На фиг. 1 показан осевой разрез волновой передачи дискретного движения.In FIG. 1 shows an axial section of a wave transmission of discrete motion.

На фиг. 2 показан поперечный разрез волновой передачи дискретного движения.In FIG. 2 shows a cross section of a wave transmission of discrete motion.

На фиг. 3 показана расчетная схема для определения высоты зубьев.In FIG. 3 shows a design diagram for determining tooth height.

На фиг. 4 показана конструкция соседних зубчатых секторов жесткого колеса.In FIG. 4 shows the construction of adjacent gear sectors of a hard wheel.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

На фиг. 1 показан осевой разрез волновой передачи дискретного движения. В корпусе 1 и крышке 2 установлено гибкое колесо 3 на подшипниках 7, выполненное в виде стакана и являющееся выходным звеном передачи; внутри колеса 3 расположен дисковый генератор волн, состоящий из дисков 4, закрепленных на эксцентриковом валу 5; жесткое колесо 6 закреплено в корпусе 1. Диски 4 генератора волн придают гибкому колесу 3 форму двухвершинного овала (фиг. 2). Жесткое колесо 6 выполнено составным из четырех зубчатых секторов 8, 9, 10 и 11. Пара секторов 8 и 9, расположенных диаметрально противоположно, выполнена одинаковыми и имеет зубчатые венцы с угловыми шагами зубьев, равными угловому шагу зубьев гибкого колеса 3. Другая пара секторов 10 и 11, также расположенных диаметрально противоположно, выполнена одинаковыми и имеет зубчатые венцы с угловыми шагами зубьев, отличными от углового шага зубьев гибкого колеса 3. Зубчатые секторы 8 и 9 жесткого колеса 6 в зонах сопряжения имеют зубья переменной высоты (фиг. 4).In FIG. 1 shows an axial section of a wave transmission of discrete motion. In the housing 1 and the cover 2, a flexible wheel 3 is mounted on bearings 7, made in the form of a glass and is an output link of the transmission; inside the wheel 3 there is a disk wave generator, consisting of disks 4 mounted on an eccentric shaft 5; the hard wheel 6 is fixed in the housing 1. The disks 4 of the wave generator give the flexible wheel 3 the shape of a two-vertex oval (Fig. 2). The hard wheel 6 is made of four gear sectors 8, 9, 10 and 11. A pair of sectors 8 and 9, located diametrically opposite, made the same and has gear rims with angular tooth steps equal to the angular tooth pitch of the flexible wheel 3. Another pair of sectors 10 and 11, also located diametrically opposite, made identical and has gear rims with angular tooth pitch different from the angular pitch of the teeth of the flexible wheel 3. The gear sectors 8 and 9 of the hard wheel 6 in the mating zones have teeth of variable height ( Fig. 4).

Передача работает следующим образом. При вращении генератора волн гибкое колесо 3 в зацеплении с секторами 10 и 11 образует двухволновую передачу (выходное звено осуществляет движение), а в зацеплении с секторами 8 и 9 - волновую муфту (выходное звено неподвижно). Таким образом, выходное звено 3 осуществляет прерывистое движение. При прохождении генератором волн зоны сопряжения секторов за счет переменной высоты зубьев секторов муфты обеспечивается безударный переход волны деформации гибкого колеса 3 и тем самым обеспечивается безударное чередование режимов движения и "выстоя" выходного звена. Методика расчета высоты hi зубьев (фиг. 3) базируется на основных положениях классической теории эвольвентного зацепления, используя условие отсутствия заклинивания зубьев гибкого и жесткого колес от упора вершин зубьев колес при входе в зацепление в зависимости от угла поворота ϕh генератора волн [3].The transfer works as follows. When the wave generator rotates, the flexible wheel 3 in meshing with sectors 10 and 11 forms a two-wave transmission (the output link carries out movement), and in meshing with sectors 8 and 9 it forms a wave coupling (the output link is stationary). Thus, the output link 3 performs intermittent movement. When the wave generator passes through the interface zone of the sectors due to the variable height of the teeth of the sectors of the clutch, an unstressed transition of the deformation wave of the flexible wheel 3 is ensured and thereby an unstressed alternation of the driving modes and the “standstill” of the output link is provided. The methodology for calculating the tooth height h i (Fig. 3) is based on the basic principles of the classical theory of involute gearing, using the condition of no jamming of the teeth of the flexible and hard wheels from the stop of the tops of the teeth of the wheels when entering the gearing depending on the angle of rotation ϕ h of the wave generator [3] .

В качестве примера в таблице 1 приведены значения высоты зубьев сектора волновой муфты жесткого колеса со следующими геометрическими параметрами волновой передачи дискретного движения: число зубьев сектора волновой муфты zм=21, число зубьев сектора волновой передачи zж=22, число зубьев гибкого колеса zг=86, модуль зацепления m=0,4 мм, половина угла облегания гибкого колеса генератором волн β=30°.As an example, table 1 shows the values of the height of the teeth of the sector of the wave clutch of the hard wheel with the following geometric parameters of the wave transmission of discrete motion: the number of teeth of the sector of the wave clutch z m = 21, the number of teeth of the sector of the wave transmission z w = 22, the number of teeth of the flexible wheel z g = 86, engagement modulus m = 0.4 mm, half of the angle of inclination of the flexible wheel by the wave generator β = 30 °.

Figure 00000006
Figure 00000006

Источники информацииInformation sources

1. Костиков Ю.В., Тимофеев Г.А., Фурсяк Ф.И. Новое в проектировании волновых зубчатых передач // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. №12. С. 42-49.1. Kostikov Yu.V., Timofeev G.A., Fursyak F.I. New in the design of wave gears // Bulletin of higher educational institutions. Engineering. 2012. No. 12. S. 42-49.

2. Шаговая волновая передача. А.с. СССР №1260598, кл. F16H 1/00, 27/04, опубл. 30.09.86 // БИ 1986. №36.2. Step wave transmission. A.S. USSR No. 1260598, class F16H 1/00, 27/04, publ. 09/30/86 // BI 1986. No. 36.

3. Тимофеев Г.А., Подчасов Е.О. Исследование заклинивания в зацеплениях несиловых волновых передач // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. №4. С. 16-21.3. Timofeev G.A., Podchasov E.O. The study of jamming in gears of non-power wave transmissions // News of Higher Educational Institutions. Engineering. 2016. No4. S. 16-21.

4. Шувалов С.А., Волков А.Д. Деформация гибкого зубчатого колеса волновой передачи двумя дисками // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 1971. №10. С. 44-49.4. Shuvalov S.A., Volkov A.D. Deformation of a flexible gear wheel of a wave transmission by two disks // News of Higher Educational Institutions. Engineering. 1971. No. 10. S. 44-49.

Claims (4)

1. Жесткое колесо волновой передачи дискретного движения, состоящее из двух пар зубчатых секторов, одинаковых и диаметрально противоположно расположенных, причем одна пара зубчатых секторов образует с гибким колесом волновую передачу, а другая пара секторов - волновую зубчатую муфту, отличающееся тем, что в локальных областях относительно граничных линий между секторами жесткого колеса зубья секторов волновой муфты имеют переменную высоту hi, определяемую из условия отсутствия заклинивания зубьев гибкого и жесткого колес от упора вершин зубьев колес при входе в зацепление в зависимости от угла поворота ϕh генератора волн.1. A hard disk of a wave transmission of discrete motion, consisting of two pairs of gear sectors, identical and diametrically opposed, one pair of gear sectors forming a wave gear with a flexible wheel, and the other pair of sectors, a wave gear coupling, characterized in that in local areas relative to the boundary lines between the sectors of the hard wheel, the teeth of the sectors of the wave clutch have a variable height h i , determined from the condition that there is no jamming of the teeth of the flexible and hard wheels from the stop in gear teeth at the entrance to the mesh depending on the angle of rotation ϕ h of the wave generator. 2. Жесткое колесо волновой передачи дискретного движения по п. 1, отличающееся тем, что переменные значения высоты hi зубьев определены следующими математическими формулами и зависимостями:2. The hard wheel of the wave transmission of discrete motion according to claim 1, characterized in that the variable values of the height h i of the teeth are determined by the following mathematical formulas and dependencies:
Figure 00000007
Figure 00000007
где
Figure 00000008
- окружность впадин жесткого колеса; r а гi - окружность вершин деформированного гибкого колеса; rсг - радиус срединной линии недеформированного гибкого колеса;
Figure 00000009
- радиальное перемещение точек срединной линии гибкого колеса; w0 - радиальная деформация гибкого колеса на большой оси деформации;
Figure 00000010
Figure 00000011
- расчетные коэффициенты; β - половина угла облегания гибкого колеса генератором волн; hs - кратчайшее расстояние от срединной линии до вершины зуба гибкого колеса; ϕh - угол поворота генератора волн.
Where
Figure 00000008
- circumference of the hollows of the hard wheel; r a gi is the circumference of the vertices of the deformed flexible wheel; r cg is the radius of the midline of the undeformed flexible wheel;
Figure 00000009
- radial movement of the midline points of the flexible wheel; w 0 - radial deformation of the flexible wheel on the major axis of deformation;
Figure 00000010
Figure 00000011
- estimated coefficients; β - half the angle of the flexible wheel by the wave generator; h s is the shortest distance from the midline to the top of the tooth of the flexible wheel; ϕ h is the angle of rotation of the wave generator.
RU2016116977A 2016-04-29 2016-04-29 Rigid gear for wave transmission of discrete motion RU2615578C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116977A RU2615578C1 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Rigid gear for wave transmission of discrete motion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116977A RU2615578C1 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Rigid gear for wave transmission of discrete motion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615578C1 true RU2615578C1 (en) 2017-04-05

Family

ID=58505927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016116977A RU2615578C1 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Rigid gear for wave transmission of discrete motion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615578C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3161081A (en) * 1962-04-11 1964-12-15 United Shoe Machinery Corp Rolling wedge drive
US4491033A (en) * 1983-06-23 1985-01-01 Usm Corporation Double eccentric wave generator arrangement
SU1260598A1 (en) * 1985-01-23 1986-09-30 Предприятие П/Я В-2314 Stepped wave gearing
SU1442772A1 (en) * 1987-01-15 1988-12-07 Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева Wave transmission gear-wheel
US20040259674A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Pfister Dennis M. Sprocket having variable height teeth

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3161081A (en) * 1962-04-11 1964-12-15 United Shoe Machinery Corp Rolling wedge drive
US4491033A (en) * 1983-06-23 1985-01-01 Usm Corporation Double eccentric wave generator arrangement
SU1260598A1 (en) * 1985-01-23 1986-09-30 Предприятие П/Я В-2314 Stepped wave gearing
SU1442772A1 (en) * 1987-01-15 1988-12-07 Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева Wave transmission gear-wheel
US20040259674A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Pfister Dennis M. Sprocket having variable height teeth

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR920000037B1 (en) Gearing machanism
US10415672B2 (en) Drives with partial cycloid teeth profile
JP6871818B2 (en) Flexible meshing gear device
US1611981A (en) Gear mechanism
Iglesias et al. Planet position errors in planetary transmission: Effect on load sharing and transmission error
TW201623840A (en) Flat type strain wave gearing
RU2659196C1 (en) Dual harmonic gear drive
RU2615578C1 (en) Rigid gear for wave transmission of discrete motion
CN110259890B (en) Axial shock wave oscillating tooth speed reducer
RU171112U1 (en) PLANETARY TRANSMISSION
Boguski et al. An experimental study on the motion transmission error of planetary gear sets
RU2336449C1 (en) Orbit reduction gearbos (versions)
RU2588560C1 (en) Wave gear of discrete motion
WO2017030471A1 (en) Bi-directional pin-cycloidal gearing of two wheels and a mechanism with gear wheels
RU2766626C2 (en) Planetary gear with petrovsky off-centroid cycloidal gear
KR102154504B1 (en) None slip rotating shaft single cycloid reducer
RU2386065C1 (en) Planetary reducer (versions)
JP4498816B2 (en) Eccentric oscillation type planetary gear unit
KR102150763B1 (en) Complex rotating shaft cycloid reducer
US1165830A (en) Gearing.
RU2828898C1 (en) Device for reversible circular motion of working tool
RU164225U1 (en) PLANETARY CHAIN TRANSMISSION
RU2392600C1 (en) Gear roller mock-up
RU2246649C1 (en) Planet ball transmitting unit
RU2755829C1 (en) Gear mechanism for converting rotational motion to uneven

Legal Events

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

Effective date: 20190430