Один из способов классификации зубчатых колес — это профиль зубьев: эвольвентный, циклоидальный или трохоидальный. (Обратите внимание, что трохоидальные шестерни используются в основном в насосах.) Большинство передач, используемых в системах управления движением, включая шпора, спиральный, а конические конструкции — это эвольвентные зубчатые колеса. Однако циклоидальные шестерни являются хорошим выбором для систем управления движением, где требуются очень высокие передаточные числа (часто превышающие 100:1), низкое трение и отличная износостойкость.

Профиль зуба эвольвентной шестерни представляет собой эвольвентный круга, который представляет собой кривую, которая была бы прослежена точкой на линии, проходящей по окружности круга. Другой способ визуализировать эвольвенту окружности — это представить кривую, которую образует конец веревки, обернутой вокруг цилиндра, когда веревка разматывается из цилиндра.

Напротив, профили зубьев циклоидальных зубчатых колес основаны на циклоиды. Чтобы понять циклоидальные шестерни, важно понимать эпициклоиды и гипоциклоиды.

Один эпициклоид является ли кривая, создаваемая, когда круг катится по снаружи другого круга (именуемого “базовым кругом”).

A гипоциклоид является ли кривая, создаваемая, когда круг катится по внутри из базового круга.

В циклоидной передаче часть боковой поверхности зуба, которая находится за пределами окружности шага (известная как дополнение), является эпициклоидной. И наоборот, часть боковой поверхности зуба, которая находится внутри круга подачи (известная как дедендум), является гипоциклоидной.

Уникальный принцип циклоидальных зубчатых колес заключается в том, что внешний круг качения, используемый для создания боковых сторон дополнительных зубьев (эпициклоид) на одной передаче, используется в качестве внутреннего круга качения для создания боковых сторон дополнительных зубьев (гипоциклоид) другой передачи. Это обеспечивает постоянную угловую скорость и удерживает фундаментальный закон зацепления, в котором говорится, что соотношение угловых скоростей зубчатых колес должно оставаться постоянным на протяжении всего зацепления зубчатых колес.

Циклоидальная коробка передач использует принципы циклоидальных передач для обеспечения высоких передаточных чисел (часто 100: 1 или больше) с превосходной жесткостью на кручение, хорошей способностью выдерживать ударную нагрузку, стабильным люфтом в течение срока службы коробки передач и низким износом.

Существуют различные конструкции циклоидальных коробок передач, но основной принцип состоит из входного вала, который эксцентрично установлен на приводном элементе или подшипнике, который приводит циклоидальный диск в эксцентричное движение. При вращении диска лепестки циклоидального диска действуют как зубья и входят в зацепление со штифтами неподвижной кольцевой передачи. Циклоидальный диск также имеет роликовые штифты, которые выступают через диск, и эти штифты крепятся к выходному диску, который передает движение выходному валу.

Количество лепестков (зубьев) на циклоидальном диске меньше, чем количество штифтов (зубьев) на кольцевой передаче, что обеспечивает снижение скорости и увеличение крутящего момента. Чтобы предотвратить “раскачивание” выходного вала, роликовые штифты, соединенные с выходным диском, установлены в отверстиях, немного превышающих диаметр штифта. Один циклоидальный диск испытывает несбалансированные усилия, которые могут быть компенсированы с помощью второго циклоидального диска, смещенного относительно первого на 180 градусов.

Циклоидальные зубчатые колеса гораздо сложнее в изготовлении, чем эвольвентные, и требуют чрезвычайно точного изготовления и сборки. Но они действительно предлагают значительные преимущества в некоторых приложениях. Во—первых, они могут обеспечивать передаточные отношения до 300:1 в относительно небольшой комплектации — особенно в отношении длины коробки передач, — поскольку они не требуют “укладки” ступеней передач, как планетарный дизайны делают.

Циклоидальные зубчатые колеса также испытывают меньшее трение и износ боковых поверхностей зубьев благодаря их контакту качения и более низкому Контактное напряжение по Герцу. А их хорошая жесткость на кручение и способность выдерживать ударные нагрузки делают их идеальными для тяжелых промышленных применений, где также требуются точность и жесткость сервопривода.

Автор изображения: Onvio