Волновой редуктор своими руками

Волновой редуктор

В состав волнового редуктора входят три основных части: генератор волны, жёсткое колесо и гибкое колесо. Генератор волны в самом распространённом варианте выполняется в виде шарикоподшипника с тонкими гибкими стенками. Он устанавливается на эллиптическую втулку, и сам принимает форму эллипса. Сборка из этих двух деталей и является генератором волны. Гибкое колесо – это деталь специфическая для волнового редуктора. Оно представляет собой тонкостенное зубчатое колесо с наружным зубом. Основная рабочая поверхность этого колеса имеет форму цилиндра. Материал и толщина гибкого колеса подобраны так, чтобы оно могло постоянно испытывать упругие деформации, не теряя своих свойств. Конструкция жёсткого колеса проще чем других частей волнового редуктора. Это обычное зубчатое колесо с внутренним зубом. Его размеры подобраны так чтобы обеспечивать достаточно большую жёсткость при рабочих нагрузках.

генератор волны	гибкое колесо	жесткое колесо

При сборке волнового редуктора гибкое колесо устанавливают на генератор волны, в результате чего оно тоже принимает эллиптическую форму. Далее на гибкое колесо устанавливается жёсткое колесо. Поскольку гибкое колесо в процессе сборки приняло эллиптическую форму, то его зацепление с жёстким колесом происходит только на двух участках. Расположены они вдоль большой полуоси генератора волны и в сумме занимают около 40% окружности. За пределами этих участков зацепления зубьев жёсткого и гибкого колеса не происходит. Гибкое колесо имеет меньше зубьев чем жёсткое колесо. Чаще всего эта разница составляет 2 зуба, однако есть другие варианты конструкции волновых редукторов, где эта разница больше.

Принцип работы

По мере поворота генератора волны, зубья гибкого и жёсткого колёс поочерёдно начинают входить в зацепление. Участки зацепления зубьев в результате начинают смещаться в том же направлении в котором вращается генератор волны. Как только генератор волны совершит полный оборот, гибкое и жёсткое колесо окажутся смещены друг относительно друга на те самые 2 зуба, которые составляют разницу в количестве зубьев между этими колёсами. Это означает что гибкое и жёсткое колеса повернулись друг относительно друга со скоростью, существенно меньшей чем скорость с которой вращался генератор волны. Генератор волны вращаясь достаточно быстро позволяет получить сравнительно медленное вращение гибкого колеса относительно жёсткого – то есть механизм работает как редуктор. Коэффициент редукции такого волнового редуктора зависит от разницы зубьев между гибким и жёстким кольцом, а также от количества зубьев у жёсткого кольца.

Варианты включения

Когда волновой редуктор используется так как показано выше, то генератор волны используется как вход, гибкое колесо – это выход, а жёсткое колесо остаётся неподвижным. Волновой редуктор можно использовать и по-другому, если зафиксировать не жёсткое колесо, а генератор волны или гибкое колесо; входом и выходом в таком случае могут быть из двух оставшихся элементов редуктора. При различных вариантах включения волновая передача может быть использована как для понижения скорости, так и для её повышения. Передаточное число редуктора при этом также изменится. Может измениться и направление вращения выходного элемента относительно входного.

У волнового редуктора можно приводить во вращение все три элемента. Редуктор при этом будет иметь два входа и один выход или один вход и два выхода. Это позволяет использовать волновой редуктор как дифференциал, складывая скорости вращения на разных валах, или раскладывая вращение на два разных вала.

Варианты исполнения компактных волновых редукторов

За время, прошедшее с момента изобретения волнового редуктора, было придумано много вариантов его конструкции. И вариант, когда шарикоподшипник эллиптической формы используется как генератор волны, не исчерпывает всех возможных вариантов конструкции. Существуют и другие варианты. Например, генератор волны может быть выполнен в виде коромысла с роликами на его концах. Или в виде планетарных шестерён, установленных на водило, которые зацепляются с зубьями, сделанными с внутренней стороны гибкого колеса. Помимо этого, генератор волны может быть выполнен в виде детали более сложной формы, создающей на гибком кольце 3 или 4 зоны зацепления (вместо двух зон в самом простом случае).

Гибкое колесо также может иметь разную форму. На практике чаще всего встречаются три формы: «кастрюля», «шляпа» и цилиндр. Отличия между ними заключаются в удобстве использования.

		/>
Гибкое колесо типа «кастрюля»	Гибкое колесо типа «цилиндр»	Гибкое колесо типа «шляпа»

Основные отличия волнового редуктора

• Большое передаточное число для одноступенчатого редуктора: до 320:1 в серийно выпускаемых изделиях
• Большое количество зубьев, которые находятся в одновременном зацеплении
• Высокая точность
• Большой момент нагрузки в расчёте на единицу объёма или на единицу массы
• Отсутствие маленьких передаточных чисел (менее 30:1)
• Простая конструкция
• Высокая надёжность
• Простая передача вращения в другую среду
• Полый вал
• Жёсткость на скручивание ограничена
• Короткая осевая длина

Практические преимущества волновых редукторов

Отличительные особенности волновых редукторов выступают как преимущества в ряде отраслей, получивших в настоящее время большое развитие. В качестве примера можно назвать робототехнику (классические промышленные роботы, коллаборативные роботы, а также человекоподобные роботы) и медицинская техника (хирургические роботы, медицинские сканирующие установки и экзоскелеты). Короткая длина вдоль оси, возможность получить большой крутящий момент в компактных размерах, а также полый вал позволяют обеспечить компактные размеры всех звеньев робота, а высокая точность редукторов позволяет достичь хорошей точности всего робота.

В других отраслях, где готовые изделия должны работать в условиях агрессивных сред (например, вакуум, радиоактивное излучение, особо высокие или особо низкие температуры также часто применяются волновые редукторы. Здесь востребован высокий удельный момент, позволяющий обеспечить компактность конструкции, возможность просто передавать вращение в агрессивную среду без дополнительных уплотнений и хорошие показатели надёжности, обусловленные простой конструкцией.

Волновой редуктор

Никто не пытался сделать самостоятельно сей девайс? В принципе ничего сложного.
Ссылка
Ссылка
Мои изыскания на эту тему, но что-то не сходиться.

Отредактировано JIEXA (05-05-2016 23:37:34)

Поделиться206-05-2016 10:27:58

• Автор: megagad
• Местный
• Зарегистрирован : 11-10-2014
• Приглашений: 0
• Сообщений: 180
• Уважение: [+23/-1]
• Позитив: [+9/-5]
• Провел на форуме:
  2 дня 18 часов
• Последний визит:
  04-08-2017 06:32:17

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится. Для изготовления гипоциклоиды много навыков не надо — нужен точный станок и много-много смазки
И да — а что за формат файла?

Поделиться306-05-2016 11:38:48

• Автор: Flint2015
• Гуру
• Зарегистрирован : 30-12-2014
• Приглашений: 1
• Сообщений: 1410
• Уважение: [+271/-1]
• Позитив: [+32/-6]
• Провел на форуме:
  29 дней 2 часа
• Последний визит:
  14-09-2021 11:17:13

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится

Всё, что показано на видео и есть, разновидности волновых редукторов. То что вы называете гипоциклоида, вы же обратили внимание на каком языке это написано., название не меняет смысла волнового принципа работы.

Никто не пытался сделать самостоятельно сей девайс? В принципе ничего сложного.

Вроде бы ничего сложного, но есть большое НО, 1 как минимум 2 хороших станка (токарный и вертикальнофрезерный) 2 подбор материала (металла) и 3 минимальные инженерные навыки, для расчёта зубьев и размера экцентрика.

Отредактировано Flint2015 (06-05-2016 11:39:11)

Поделиться406-05-2016 12:33:12

• Автор: megagad
• Местный
• Зарегистрирован : 11-10-2014
• Приглашений: 0
• Сообщений: 180
• Уважение: [+23/-1]
• Позитив: [+9/-5]
• Провел на форуме:
  2 дня 18 часов
• Последний визит:
  04-08-2017 06:32:17

название не меняет смысла волнового принципа работы.

Ок. Покажите на схеме «генератор волны»

вы же обратили внимание на каком языке это написано., название не меняет смысла волнового принципа работы.

Зачем мне читать название, когда я смотрю видео? на видео — обычный гипоцклоидный редуктор. К волновым редукторам данное поделие не имеет отношения ВООБЩЕ! Оно ближе к «планетарным» редукторам с высоким коэффициентом редукции.

Поделиться506-05-2016 16:21:29

• Автор: JIEXA
• Местный
• Откуда: Калининград
• Зарегистрирован : 01-06-2012
• Приглашений: 0
• Сообщений: 186
• Уважение: [+67/-4]
• Позитив: [+151/-8]
• Пол: Мужской
• Возраст: 48 [1973-06-17]
• Провел на форуме:
  11 дней 16 часов
• Последний визит:
  24-12-2020 21:11:44

Эксцентрик разве не является генератором волны?

«Гипоциклоида» никоим боком к «волновым» редукторам не относится. Для изготовления гипоциклоиды много навыков не надо — нужен точный станок и много-много смазки
И да — а что за формат файла?

Отредактировано JIEXA (06-05-2016 16:27:07)

Поделиться606-05-2016 17:34:02

• Автор: Flint2015
• Гуру
• Зарегистрирован : 30-12-2014
• Приглашений: 1
• Сообщений: 1410
• Уважение: [+271/-1]
• Позитив: [+32/-6]
• Провел на форуме:
  29 дней 2 часа
• Последний визит:
  14-09-2021 11:17:13

Зачем мне читать название, когда я смотрю видео? на видео — обычный гипоцклоидный редуктор. К волновым редукторам данное поделие не имеет отношения ВООБЩЕ! Оно ближе к «планетарным» редукторам с высоким коэффициентом редукции.

На данном видео одна из разновидностей волнового редуктора, как вы выразились ( Оно ближе к «планетарным» ) этому редуктору там до Пекина ногами ракообразных.
Внимательно изучите принцип работы волнового редуктора, в этой конструкции первичный вал имеет эксцентрик, движение передаётся элементу типа «зубчатое колесо» в этой конструкции нету промежуточных роликов либо шариков, и вот эти колёса волновыми движениями смещаются по выступам внешней обоймы, совершая круговое движение вторичного вала с огромной редукцией.
Для нормальной наглядности посмотрите вот такой научно-популярный фильм.


Ну судя по вашим словам вы будете утверждать что , вот это планетарный редуктор, раз стоят шестерни?

В планетарном редукторе обязательно в конструкции присутствуют САТЕЛЛИТНЫЕ ШЕСТЕРНИ, сборка из сателлитов и внешней обоймы с внутренним зубом, составляют одну ступень редуктора, есть двух, трёх четырёх ступенчатые, но основным элементом в них являются САТЕЛЛИТЫ.

Отредактировано Flint2015 (06-05-2016 18:01:39)

Поделиться706-05-2016 20:51:02

• Автор: megagad
• Местный
• Зарегистрирован : 11-10-2014
• Приглашений: 0
• Сообщений: 180
• Уважение: [+23/-1]
• Позитив: [+9/-5]
• Провел на форуме:
  2 дня 18 часов
• Последний визит:
  04-08-2017 06:32:17

Эксцентрик разве не является генератором волны?

И в чём он её возбуждает?

На данном видео одна из разновидностей волнового редуктора,

Вы по буржуйски понимаете? там чётко русски по английски говорят — ГИПОЦИКЛОИДНЫЙ! Не «Волновой»(Wave)!
Говоря проще:
https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_drive и https://en.wikipedia.org/wiki/Cycloidal_drive — разные типы редукторов.
НО, если не понимаете буржуйского — изучайте на родном: https://ru.wikipedia.org/wiki/Волновая_передача и https://ru.wikipedia.org/wiki/Циклоидальная_передача
Принципы работы:
Волновой:

Состоит из жесткого неподвижного элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижного относительно корпуса передачи; гибкого элемента — тонкостенного упругого зубчатого колеса с наружными зубьями, соединенного с выходным валом; генератора волн — кулачка, эксцентрика или другого механизма, растягивающего гибкий элемент до образования в двух (или более) точках пар зацепления с неподвижным элементом. Число зубьев гибкого колеса несколько меньше числа зубьев неподвижного элемента. Число волн деформации равно числу выступов на генераторе. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн — полностью выходят из зацепления. Линейная скорость волн деформации соответствует скорости вершин выступов на генераторе, то есть в гибком элементе существуют бегущие волны с известной линейной скоростью. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации.

Входной (ведущий) вал прикреплён эксцентрично к шарикоподшипнику, принуждая циклоидальную пластину вращаться по окружности. Циклоидальная пластина независимо вращается вокруг подшипника. Её вращение происходит за счёт того, что впадины по периметру пластины входят в зацепление с неподвижными выступами («зубьями») на внешнем кольце. Направление вращения выходного (ведомого) вала противоположно направлению вращения входного (ведущего) вала. Движение деталей в циклоидальной передаче подобно движению, имеющему место в планетарной передаче.

И да — возьмите справочник по механике и почитайте про волновые и циклоидальные передачи.
Насчёт видео(второго и третьего) — не один десяток лет «инжинеры» от природы пытаются скрестить волновой и циклоидальный редуктор(дома на коленке сделать тонкий зубчатый венец проблематично) — результат вы можете наблюдать в том видео, что вы приводите как аргумент тоджественности волнового и циклоидалного редуктора. Проблема как всегда в том, что дальше «компьютерных моделей» такие агрегаты редко уходят — всё тормозится на этапе изготовления(а иногда и поиска подходящего материала). И да — у СИМАКО не волновой, а циклоидальный редуктор Причём с одним огромным недостатком — проскальзывание «тел качения» относительно центрального волнового редуктора Собственно по этой причине дальше «бумажки» и «мультика» дело у них не пошло. Точнее — что-то вроде продают, но что «под крышечкой» не показывают

Волновые редукторы.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход, высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

• неподвижное колесо с внут­ренними зубьями,
• вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
• водило.

Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

Конструкции волновых редукторов.

Существует большое количество конструкций волновых механизмов. Обычно эти механизмы преобразуют входное вращательное движение в выходное вращательное или поступательное. Волновые механизмы можно рассматривать как одну из разновидностей многопоточных планетарных механизмов, так как они обладают многозонным, а в случае зубчатого механизма, и многопарным контактом выходного звена с гибким колесом. Многозонный контакт обеспечивается за счет формы генератора волн (кулачок чаще с двумя, редко с тремя выступами), многопарный — за счет податливости зубчатого венца гибкого колеса. Такое сочетание позволяет волновым механизмам передавать значительные нагрузки при малых габаритах. Податливость зубчатого венца обеспечивает достаточно равномерное распределение нагрузки по зубьям, находящимся в зоне зацепления. При номинальных нагрузках процент зубьев находящихся в зацеплении составляет 15-25% от общего их числа. Поэтому в волновых передачах применяется мелкомодульное зацепление, а числа зубьев колес лежат в пределах от 100 до 600. Зона зацепления в волновой зубчатой передаче совпадает с вершиной волны деформации. По числу зон или волн передачи делятся на одноволновые, двухволновые и так далее. При вращении водила овальной формы образуются две волны. Такую передачу называют двухволновой. Бывают трехволновые передачи. Передачи с числом волн более трех применяются редко.