ВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА
HARMONIC (GEAR) DRIVE

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве редуктора или мультипликатора.
Известна цепная волновая передача (а.с. №1539431, «Волновая передача», МКИ F16H 1/00, опубл. 30.01.1990 г.), включающая корпус с колесом с внутренними зубьями, входной вал с генератором волн, выходной вал с диском и подвижное устройство, выполненное в виде пальцев, установленных в пазах диска и объединенных пластинами.
В известной волновой передаче каждый палец передает нагрузку своим свободным концом одному из пазов диска выходного вала. В результате на палец действует момент, стремящийся повернуть его относительно оси передачи. Повороту препятствуют шайбы, взаимодействующие с торцами пальцев. Ввиду того что торцевые поверхности незначительны, при росте нагрузки будет происходить заклинивание пальцев между шайбами. Таким образом, основным недостатком известной волновой передачи является низкая нагрузочная способность.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению (прототип) является волновая передача (Сычев А.А. Создание и исследование волновых передач с гибким колесом в виде стандартной многорядной роликовой цепи. Автореферат. Пермь, ПЛИ. 1972, с. 41), включающая входной и выходной валы, многорядную роликовую цепь, содержащую звенья с шарнирами, в состав которых входят втулки и расположенные на них ролики, число которых в одном шарнире соответствует рядности роликовой цепи, корпус с зубьями для зацепления с роликами нескольких рядов роликовой цепи и подвижную звездочку для зацепления с крайним рядом роликов роликовой цепи, при этом число зубьев звездочки равно числу звеньев роликовой цепи, а также генератор волн в виде двух эксцентрично расположенных на входном валу дисков.
Это техническое решение имеет низкую нагрузочную способность, что объясняется следующим.
Во-первых, звездочка взаимодействует с крайним рядом роликов многорядной роликовой цепи. Такая нагрузка на шарниры роликовой цепи является консольной, поэтому при обязательном наличии зазоров между подвижными элементами шарниров (роликами, втулками и валиками) возникает перекос роликовой цепи и уменьшение пятна контакта между роликами роликовой цепи и зубьями корпуса, а также зубьями звездочки, снижая нагрузочную способность волновой передачи.
Во-вторых, ролики роликовой цепи в известном техническом решении взаимодействуют одновременно с зубьями корпуса и дисками генератора волн. Следовательно, на ролики и шарниры роликовой цепи действует двойная нагрузка, снижая нагрузочную способность волновой передачи.
В-третьих, смещенное по оси волновой передачи положение дисков генератора волн создает неодинаковые условия нагружения роликовой цепи в зонах зацепления и неуравновешенную нагрузку генератора волн, что увеличивает динамические нагрузки на роликовую цепь и генератор волн и тем самым снижает нагрузочную способность волновой передачи.
Задачей (техническим результатом) является повышение нагрузочной способности волновой передачи.
Поставленная задача достигается тем, что в волновой передаче, включающей входной и выходной валы, многорядную роликовую цепь, содержащую звенья с шарнирами, в состав которых входят ролики, корпус с зубьями и звездочку для зацепления с роликами роликовой цепи, при этом число зубьев звездочки равно числу звеньев роликовой цепи, а также генератор волн, в которой генератор волн выполнен двухкулачковым, а звездочка выполнена двухвенцовой, при этом кулачки генератора волн и венцы звездочки расположены симметрично относительно зубьев корпуса, причем зубья венцов звездочки выполнены одинаковыми и их вершины жестко соединены втулкой.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена волновая передача (продольный разрез), на фиг. 2 показано взаимное расположение роликов роликовой цепи и зубьев корпуса (сечение по А-А), на фиг. 3 иллюстрируется взаимное расположение роликов роликовой цепи и зубьев звездочки (сечение по Б-Б).
Волновая передача (фиг. 1) включает корпус 1 с зубьями. В корпусе 1 размещен входной вал 2 с установленным на нем генератором волн 3, выполненным двухкулачковым. Выходной вал 4 также размещен в корпусе 1 и снабжен звездочкой 5, имеющей два венца. Вершины зубьев обоих венцов звездочки 5 жестко соединены между собой втулкой 6 (фиг. 1, 2 и 3). Ролики роликовой цепи 7 взаимодействуют с двумя кулачками генератора волн 3 (фиг. 1) зубьями корпуса 1 (фиг. 2) и зубьями венцов звездочки 5 (фиг. 3).
Предлагаемая волновая передача работает следующим образом.
Вращение установленного в неподвижном корпусе 1 (фиг. 1) входного вала 2 передается установленному на нем двухкулачковому генератору волн 3. Кулачки генератора волн 3 воздействуют на ролики крайних рядов роликовой цепи 7, заставляя звенья роликовой цепи 7 совершать перемещения в радиальном направлении относительно оси волновой передачи. Во время радиального перемещения звеньев роликовой цепи 7 ее ролики входят в зацепление с зубьями корпуса 1 (фиг. 2) и зубьями венцов звездочки 5 (фиг. 3). При этом происходит поворот зубьев звездочки 5 относительно зубьев неподвижного корпуса 1 (фиг. 1). Вращение звездочки 5 передается выходному валу 4, на котором она установлена.
Во время работы волновой передачи ролики роликовой цепи 7 (фиг. 3) совершают движения в замкнутых областях, ограниченных впадинами зубьев венцов звездочки 5 и внешней цилиндрической поверхностью втулки 6.
Выполнение в предлагаемой волновой передаче генератора волн 3 (фиг. 1) двухкулачковым и звездочки 5 двухвенцовой, кулачки и венцы которых расположены симметрично относительно зубьев корпуса 1, обеспечивают отсутствие консольности нагружения роликов и шарниров роликовой цепи 7 относительно зубьев корпуса 1. Указанные особенности выполнения генератора волн 3 и звездочки 5 служат предпосылкой работы роликовой цепи 7 без перекосов, что увеличивает пятно контакта в зоне взаимодействия зубьев корпуса 1 и звездочки 5 с роликами роликовой цепи 7 и повышает нагрузочную способность волновой передачи.
При кулачковой форме генератора волн 3 (фиг. 1) имеет место постоянство контакта боковой поверхности кулачка с роликовой цепью 7, что снижает действующие на нее динамические нагрузки, повышая тем самым нагрузочную способность волновой передачи.
Кроме этого выполнение звездочки 5 (фиг. 1) двухвенцовой исключает силовое замыкание роликов роликовой цепи 7 между зубьями венцов звездочки 5 и зубьями корпуса 1, что снижает нагрузку на ролики и перекос шарниров роликовой цепи 7 при работе волновой передачи и тем самым увеличивает ее нагрузочную способность.
Выполнение зубьев двух венцов звездочки 5 (фиг. 1) одинаковыми и жесткое соединение их вершин втулкой 6 (фиг. 1, 2 и 3) исключают неравномерность нагрузки роликовой цепи 7 и возможность поворота осей ее роликов и шарниров относительно продольной оси волновой передачи, что увеличивает нагрузочную способность волновой передачи.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение нагрузочной способности волновой передачи.