Transmisión mecánica compuesta por tres componentes básicos: generador de ondas, piezas flexibles y piezas rígidas. Este tipo de transmisión se realiza bajo la acción del generador de ondas, que hace que las partes flexibles se deformen elásticamente e interactúen con las partes rígidas para lograr el propósito de transmitir movimiento o potencia. Cuando el generador de ondas gira una vez en la transmisión, el número de deformaciones cíclicas en un punto determinado de la parte flexible se denomina número de onda. El proceso de deformación de piezas flexibles es un armónico básicamente simétrico (Figura 1), por lo que se denomina transmisión armónica. El accionamiento armónico comúnmente utilizado es el accionamiento de doble onda.
La Figura 2 muestra una ranura flexible con muchos dientes (más de 120) en la circunferencia exterior engranando con una ranura rígida con dientes en la circunferencia interior para la transmisión, lo que se denomina transmisión de engranajes armónicos. Suponiendo que el número de dientes aumenta infinitamente y la altura de los dientes se reduce infinitamente, se convierte en una transmisión de fricción armónica en la que la superficie exterior de la línea flexible y la superficie interior de la rueda dentada rígida están en contacto en la dirección del eje largo de la onda. generador. Dado que la fricción en este punto de contacto es muy pequeña, el par transmitido no es grande y es fácil de deslizar, por lo que rara vez se usa en la práctica. La transmisión armónica también se puede diseñar para cambiar de rotación a movimiento lineal, convirtiéndose en una transmisión armónica en espiral. Entre los tres tipos de transmisión, la transmisión por engranajes armónicos es la más utilizada. El generador de olas de la Figura 2 es un generador de olas mecánico. Además, existen generadores de olas electromagnéticos, hidráulicos y neumáticos, entre los cuales los generadores de olas mecánicos son los más utilizados.
La transmisión armónica fue una patente propuesta por el estadounidense C.W. Mather en 1955. Fue aprobada en 1959 y el producto real se exhibió en Nueva York en 1960. El desarrollo de la transmisión armónica comenzó con tecnología militar y de vanguardia, y luego se expandió gradualmente a maquinaria civil y general. Algunos países, como Estados Unidos, Japón y la Unión Soviética, han desarrollado productos en serie de reductores de engranajes armónicos y China también ha formulado normas ministeriales para engranajes armónicos.
El principio de funcionamiento toma como ejemplo la transmisión de engranajes armónicos. Utiliza el movimiento relativo de la flexspline, la spline rígida y el generador de ondas, especialmente la deformación elástica controlable (cambio de forma) de la flexspline, para lograr movimiento y transmisión de potencia. Cualquiera de estos tres componentes básicos puede ser fijo, siendo el restante la parte motriz y el otro la conducida. Si ninguno de los tres está fijo, se convierte en un tren de engranajes diferencial. Por ejemplo, si la ranura rígida es fija, el generador de ondas es la parte impulsora y la ranura flexible es la parte impulsada, la leva elíptica en el generador de ondas gira en la ranura flexible para deformar la ranura flexible. Cuando los dientes del engranaje estriado flexible en ambos extremos del eje largo de la leva elíptica del generador de ondas y los dientes del engranaje estriado rígido entran en engrane, los dientes del engranaje estriado flexible en ambos extremos del eje corto se desenganchan de los dientes del engranaje estriado rígido. Para los dientes entre el eje largo y el eje corto del generador de ondas, las diferentes secciones a lo largo de la circunferencia del flexspline y el rígido spline están en un estado de semimalla que ingresa gradualmente a la malla, lo que se llama engranado; un estado de semimalla que sale gradualmente de la malla. Se llama pellizcar. La rotación continua del generador de ondas hace que los cuatro movimientos de engrane, engrane, engrane y desenganche cambien continuamente sus estados de trabajo originales. Este movimiento se llama movimiento de dientes escalonados. El movimiento desalineado de los dientes cambia la rotación de entrada en movimiento de salida. Si la línea rígida está estacionaria, la línea flexible gira en la dirección opuesta al generador de ondas. Por el contrario, si la línea flexible está fija, la línea rígida girará en la misma dirección con respecto al generador de ondas. Para la transmisión de engranajes armónicos con transmisión de doble onda, su ley de rotación es: el generador de ondas gira una vez y la línea flexible gira a lo largo de la longitud del arco de dos pasos de dientes en la dirección circunferencial con respecto a la línea rígida. La relación de rotación se calcula de la siguiente manera:
Cuando el eje rígido está fijo, cuando el eje flexible está fijo, el número de dientes del eje flexible o del eje rígido es muy grande y la diferencia entre ellos es muy pequeña, por lo que una gran relación de transmisión puede ser obtenido.
Estructura Existen muchos tipos de estructuras de transmisión de engranajes armónicos. La Figura 3 muestra la estructura de un reductor de engranajes armónicos de doble onda y una sola etapa.
Transmisión armónica
① Generador de ondas: está conectado con el eje de entrada y desempeña un papel en la generación y control de la deformación de la corona dentada del flexspline. Consta de una leva ovalada y un cojinete flexible de paredes delgadas. Los rodamientos flexibles se diferencian de los rodamientos ordinarios en que su aro exterior es muy delgado y propenso a la deformación radial. El aro es circular antes de instalar la leva y se vuelve elíptico después de instalarla.
② Flexspline: Hay muchos tipos, como forma de copa de paredes delgadas, forma cilíndrica de paredes delgadas o tipo empotrado plano. Hay una corona dentada fuera del extremo abierto de la línea flexible cilíndrica de paredes delgadas, que se deforma con la rotación del generador de ondas, y la parte inferior del tubo está conectada al eje de salida.
③ Rueda rígida: Es un engranaje interno rígido. El spline rígido de transmisión armónica de doble onda suele tener dos dientes más que el flexspline. Los reductores armónicos se fijan en su mayoría con ruedas rígidas y están conectados externamente a la caja.
Dos o más reductores de engranajes armónicos de una etapa se conectan en serie para formar un reductor de engranajes armónicos compuesto, con una relación de transmisión entre 106 y 107. Las posiciones del generador de ondas, flexspline y spline rígido se pueden invertir, es decir, el spline rígido está en el interior y el generador de ondas está en el exterior. Este tipo de transmisión se denomina transmisión de engranajes armónicos excitados externamente. Además de la transmisión de engranajes armónicos radiales, también existen transmisiones de engranajes armónicos planetarios y transmisiones de engranajes armónicos finales. La relación de transmisión del primero es de 150 a 4000; el generador de ondas, la línea flexible y la línea rígida del segundo están dispuestas en secuencia a lo largo de la dirección axial y el tamaño axial es muy corto.
Las características de la transmisión armónica son:
① Gran relación de transmisión y amplio rango de selección. La relación de transmisión de los engranajes armónicos de una sola etapa es generalmente de 60 a 320, de los cuales 80 a 200 es la más comúnmente utilizada.
② Hay muchos dientes enganchados durante la transmisión del par. Generalmente, el número de dientes que engranan en la transmisión de doble onda puede representar aproximadamente 30 del número total de dientes, y aún más en la transmisión de tres ondas. Por lo tanto, el contacto entre las ruedas de transmisión es un contacto superficial y la presión específica sobre la superficie del diente es pequeña, por lo que la capacidad de carga es alta.
③El reductor compuesto por engranajes armónicos es liviano y de tamaño pequeño, y el dispositivo de transmisión contiene pocas piezas.
④La transmisión es suave y el ruido es bajo.
⑤Alta eficiencia de transmisión.
⑥La precisión del movimiento es alta al arrancar o dar marcha atrás, el eje de salida se mueve instantáneamente, sin ningún recorrido en vacío, y puede lograr una rotación sin juego.
⑦ Puede formar una transmisión sellada, por lo que puede transmitir movimiento en entornos de alta temperatura, alta presión, alto vacío, gases nocivos o radiación de energía atómica.
⑧El eje de salida y el eje de entrada están ubicados en la misma línea de eje.
⑨Fácil mantenimiento, inspección y sustitución de piezas. La transmisión de engranajes armónicos se puede utilizar en sistemas de seguimiento por radar, aviones, manipuladores, prótesis, etc. También se puede utilizar en dispositivos reductores en elevación y transporte, maquinaria química, maquinaria de impresión, herramientas eléctricas y mecanismos de ajuste fino de instrumentos. .