Волновой привод
STRAIN WAVE GEAR

Изобретение может быть использовано в качестве приводов автоматики изделий авиационной и ракетной техники.
Известен волновой привод, содержащий корпус, размещенные в нем электродвигатель и волновую передачу, генератор волн которой связан с валом электродвигателя через промежуточный редуктор (Е.Г. Гинзбург, Волновые зубчатые передачи, Л., Машиностроение, 1969, стр. 125, рис. 60.). Недостатком этого волнового привода является значительные осевые габариты, вызванные последовательным расположением выходного вала и волновой передачи.
Известен также волновой привод (патент на изобретение № RU 2377455, F16H 1/00), содержащий корпус, размещенный в нем двухопорный выходной вал, волновую зубчатую передачу с гибким и жестким колесами, а также размещенным внутри гибкого колеса генератором волн, через промежуточный редуктор связанным с валом электродвигателя, при этом первый конец выходного вала установлен на опоре, размещенной в корпусе, жесткое колесо волновой зубчатой передачи жестко закреплено на корпусе, а гибкое колесо соединено с выходным валом, в выходном валу выполнена полость, электродвигатель установлен внутри нее, а второй конец выходного вала установлен на опоре, размещенной в расточке генератора волн, являющейся общей опорой и для генератора волн, при этом опора первого конца выходного вала зафиксирована в осевом направлении как относительно выходного вала, так и относительно корпуса, гибкое колесо соединено с выходным валом посредством шлицевой муфты.
Недостатком данного волнового привода является сложность конструкции, значительная масса, недостаточная жесткость выходного вала, низкий коэффициент полезного действия. Сложность конструкции обусловлена наличием дополнительной механической передачей (редуктора) необходимого для передачи движения от ротора электродвигателя генератору, что влечет за собой наличие дополнительных зубчатых колес и опор промежуточного вала редуктора. Наличие консольной нагрузки на генератор силами возникающими в зацеплении зубчатых колес редуктора делает необходимым установки двух подшипников на одном из концов выходного вала. Из-за увеличения внутреннего отверстия выходного вала с целью образования в нем полости для установки электродвигателя приводит к отсутствию у гибкого колеса дна, что в свою очередь делает необходимым применение шлицевой муфты, что усложняет конструкцию и приводит к снижению коэффициента полезного действия (к.п.д.). К снижению к.п.д. приводит также наличие редуктора.
Избыточная масса и снижение к.п.д. определяются наличием редуктора и установкой электродвигателя в своем собственном корпусе, в котором имеются подшипники ротора.
Недостаточная жесткость выходного вала при его консольном нагружении, поскольку одна из опор происходит опосредовано через генератор гибкий подшипник и гибкое колесо.
Задачей заявленного изобретения является разработка волнового привода, в котором достигаются упрощение конструкции и снижение массы привода.
Технический результат достигается за счет того, что в известном волновом приводе содержащем корпус, в котором установлено жесткое колесо, гибкое колесо, электродвигатель, генератор, гибкий подшипник, двухопорный выходной вал, статор электродвигателя жестко закреплен на выходном валу, ротор выполнен за одно целое с генератором волн, оба конца выходного вала опираются на подшипники установленные в корпусе.
Выполнение обоих опор выходного вала в корпусе увеличивает жесткость выходного вала.
Крепление статора к выходному валу и выполнение ротора как одно цело с генератором позволяет облегчить, упростить конструкцию и повысить к.п.д. привода. Данный эффект достигается в отсутствии необходимости собственного корпуса электродвигателя и подшипников ротора, а также в наличие редуктора для передачи вращения от ротора электродвигателя генератору. Интегрированная конструкция электродвигателя позволяет избежать увеличение внутреннего отверстия выходного вала, приводящего к увеличению диаметра выходного вала и соответственно его массы. Уменьшение диаметра выходного вала позволяет выполнить гибкое колесо по традиционной схеме предполагающей наличие дна, что приводит к упразднению шлицевой муфты. Последнее обстоятельство упрощает конструкцию и повышает к.п.д. К увеличению к.п.д. приводит отсутствие потерь в дополнительных опорах электродвигателя и потерь в зацеплениях и подшипниках редуктора.
На рисунке представлен продольный разрез волнового привода.
Волновой привод включает корпус 1, в котором неподвижно установлено жесткое колесо 2 с внутренними зубьями. Выходной вал 3 установлен в корпусе на двух опорах. Привод содержит электродвигатель состоящий из статора 5 и ротора 6. На выходном валу неподвижно установлены гибкое колесо 4 с внешними зубьями и статор 5. Количество зубьев гибкого колеса меньше количества зубьев жесткого колеса. Ротор 6 выполнен за одно целое с генератором волн 7. Ротор 6 с одной стороны имеет опору на выходном валу и с другой стороны опирается генератором волн 7 на гибкое колесо 4 посредством гибкого подшипника 8.
Волновой привод работает следующим образом. После подачи электропитания на статор 5, ротор 6 начинает вращаться. При этом генератор волн 7, вращаясь, деформирует гибкое колесо 4. В результате того, что количество зубьев гибкого колеса 4 меньше количества зубьев жесткого колеса 2, гибкое колесо 4 получает вращение относительно неподвижного жесткого колеса 2 и передает это вращение выходному валу 3.