Engineering
Wellgetriebe
Ziehen Sie über ein Wellgetriebe eine Feder auf und sehen Sie, wie sich der elastische Flexspline-Topf um T/K verdreht; kehren Sie die Drehrichtung um, und die Feder gibt ihre Energie zurück. Vergleichen Sie zwei und drei Nocken, 60 und 120 Zähne: Die Untersetzung ist die Zähnezahl des Flexsplines geteilt durch die Zähnezahldifferenz.
Was passiert
Ein Wellgetriebe (Spannungswellengetriebe): Ein Wellengenerator mit Nocken auf der Antriebswelle verformt einen dünnen Flexspline-Topf so, dass dessen Außenzähne nur an den Nocken in das feste Hohlrad eingreifen. Der Flexspline hat so viele Zähne weniger, wie es Nocken gibt, und bei jeder Umdrehung des Generators bleibt er um diese Differenz zurück: Die Untersetzung ist N = zf/Δz, also 30 oder 20 bei 60 Zähnen und zwei oder drei Nocken, 60 oder 40 bei 120. Der Abtrieb dreht sich gegensinnig. Der Topf ist drehelastisch: Unter dem Moment T der Feder am Abtrieb verdreht er sich um T/K, einige Winkelminuten. Ziehen Sie die Feder auf, und der Abtrieb bleibt genau um diesen Winkel hinter einem starren Getriebe zurück. Kehren Sie die Drehrichtung um: Die Feder treibt das Getriebe rückwärts an und gibt ihre Energie zurück, abzüglich der geringen Reibung im Lager des Generators. Die leuchtenden Zähne markieren die Eingriffszonen, die mit dem Generator umlaufen.
Modell: Das Getriebe ist eine Drehkopplung mit dem Verhältnis −1/N, der Torsionssteifigkeit K und etwas Dämpfung; die Lager bremsen mit einem konstanten Moment. Die gezeichnete Verformung des Flexsplines zeigt die Kinematik; Zahnkontakt, Spannungen und die nichtlineare Steifigkeit realer Töpfe werden nicht berechnet.
Zum Ausprobieren
Ziehen Sie die Feder auf und lesen Sie die Verdrehung ab; kehren Sie die Drehrichtung um und lassen Sie die Feder ablaufen. Vergleichen Sie dann die Bauformen.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen N = zf/(zc − zf) = zf/Δz θo = −θi/N Δθ = T/K, E = ½ K Δθ² Ti = T/N + Td
