Introducción al accionamiento armónico
La parte flexible se deforma elásticamente e interactúa con la parte rígida para lograr el propósito de transmitir movimiento o potencia. Cada vez que el generador de ondas gira una vez en la transmisión, el número de deformaciones cíclicas de un punto 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. La transmisión armónica comúnmente utilizada es la transmisión de doble onda.
La figura 2 muestra una rueda flexible con muchos dientes (más de 120) en la circunferencia exterior engranando con una rueda 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 disminuye infinitamente, se convierte en una transmisión de fricción armónica en la que la superficie exterior de la rueda flexible y la superficie interior de la rueda rígida entran en contacto en la dirección del eje largo del generador de ondas. Debido a que la fricción en este punto de contacto es muy pequeña, el par transmitido no es grande y es fácil deslizarse. De hecho, rara vez se utiliza. La transmisión armónica también se puede diseñar para cambiar de rotación a movimiento lineal, convirtiéndose en una transmisión armónica en espiral. Entre estos 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 patentada por C.W. Mather de Estados Unidos en 1955, aprobada en 1959 y expuesta 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 producido una serie de productos 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 del flexspline, la polea rígida y la máquina ondulada, especialmente la deformación elástica controlable (cambio de forma) del flexspline, para lograr movimiento y transmisión de potencia. De estos tres componentes básicos, uno se puede fijar a voluntad, uno es la parte activa y el otro es la parte accionada. Si los tres no están fijos, se convierte en un sistema de engranajes diferencial. Si la rueda rígida está fija, el generador de olas es la parte activa y la rueda flexible es la parte impulsada, la leva elíptica en el generador de olas gira en la rueda flexible, lo que deformará la rueda flexible. Cuando los dientes del engranaje flexible en ambos extremos del eje largo de la leva elíptica del generador de ondas engranan con los dientes del engranaje rígido, los dientes del engranaje flexible en ambos extremos del eje corto se desenganchan de los dientes del engranaje rígido. Para los dientes entre el eje mayor y el eje menor del generador de ondas, se encuentran gradualmente en un estado de semimalla en diferentes secciones transversales a lo largo de la circunferencia de la línea flexible y la línea rígida, lo que se llama engranado. -Estado de malla que sale gradualmente de la malla, lo que se denomina mallado. La rotación continua del generador de ondas hace que los cuatro movimientos de acoplamiento, acoplamiento y desacoplamiento cambien continuamente su estado de funcionamiento original, lo que se denomina movimiento escalonado. El movimiento escalonado de los dientes convierte la rotación de entrada en movimiento de salida. Si la rueda rígida está estacionaria, la rueda flexible gira en la dirección opuesta al generador Apollo. Por el contrario, si la rueda flexible está estacionaria, la rueda rígida gira en la misma dirección con respecto al generador Apollo. Para la transmisión de engranajes armónicos de la transmisión de doble onda, la ley de rotación es: cada vez que el generador de ondas gira una vez, la línea flexible gira en la dirección circunferencial con respecto a la línea rígida por la longitud del arco de dos pasos de dientes, y la relación de transmisión es se calcula de la siguiente manera:
Cuando la rueda rígida está fija y la rueda flexible está fija, el número de dientes de la rueda flexible o de la rueda rígida es grande y la diferencia entre las dos es pequeña, por lo que Se puede obtener una gran relación de transmisión.
Existen muchos tipos de transmisiones por engranajes armónicos estructurales. La Figura 3 muestra la estructura de un reductor de engranajes armónicos de doble onda y una etapa.
Transmisión armónica
①Generador de forma de onda: conectado al eje de entrada, desempeña la función de generar y controlar la deformación de la corona dentada flexspline. Consta de una leva ovalada y un cojinete flexible de paredes delgadas. Los rodamientos flexibles se diferencian de los rodamientos ordinarios en que sus anillos exteriores son muy delgados y propensos a la deformación radial. Antes de instalar la leva, el anillo es circular y después de la instalación es ovalado.
②Rueda flexible: hay muchos tipos, como copa de pared delgada, cilindro de pared delgada o tipo plano integrado. Hay una corona dentada fuera del extremo abierto de la línea flexible cilíndrica de paredes delgadas, que se deforma a medida que gira la máquina ondulatoria, y la parte inferior del cilindro está conectada al eje de salida.
③ Rueda rígida: Es un engranaje interno rígido. La rueda rígida de una transmisión armónica de doble onda suele tener dos dientes más que la rueda flexible. La mayoría de los reductores armónicos se fijan 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 adentro y el generador de olas está afuera. Este tipo de transmisión se denomina transmisión de engranajes armónicos externos.
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 ~ 4000; el generador de ondas, la rueda flexible y la rueda 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 utilizada.
②Hay muchos dientes que engranan al transmitir el torque. Generalmente, el número de dientes que engranan en una transmisión de dos ondas puede representar aproximadamente el 30% del número total de dientes, e incluso más en una transmisión de tres ondas. Por lo tanto, el contacto entre las ruedas de transmisión es un contacto superficial y la presión específica de la superficie del diente es pequeña, por lo que la capacidad de carga es alta.
③El reductor compuesto por engranajes armónicos es liviano, de tamaño pequeño y el dispositivo de transmisión contiene pocas piezas.
④Transmisión suave y bajo nivel de ruido.
⑤Alta eficiencia de transmisión.
⑥Alta precisión de movimiento. Al arrancar o dar marcha atrás, el eje de salida sigue instantáneamente sin estar en ralentí, lo que permite 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 el mismo eje.
⑨Fácil de mantener, fácil de reparar, inspeccionar y reemplazar piezas. La transmisión de engranajes armónicos se puede utilizar en servosistemas de radar, aviones, manipuladores, prótesis, etc. , y también se pueden utilizar como dispositivos de desaceleración y mecanismos de ajuste fino para instrumentos de elevación y transporte, maquinaria química, maquinaria de impresión y herramientas eléctricas.