Engineering
Przekładnia falowa
Nakręć sprężynę za pomocą przekładni falowej i patrz, jak sprężysty kubek skręca się o T/K; odwróć kierunek, a sprężyna odda swoją energię. Porównaj dwa i trzy występy, 60 i 120 zębów: przełożenie to liczba zębów koła podatnego podzielona przez różnicę liczb zębów.
Co się dzieje
Przekładnia falowa (harmoniczna): generator fali z występami na wale wejściowym wygina cienkościenne koło podatne w kształcie kubka tak, że jego zęby zewnętrzne zazębiają się z nieruchomym kołem sztywnym tylko przy występach. Koło podatne ma o tyle zębów mniej, ile jest występów, i przy każdym obrocie generatora zostaje w tyle o tę różnicę: przełożenie wynosi N = zf/Δz, czyli 30 lub 20 przy 60 zębach i dwóch lub trzech występach, 60 lub 40 przy 120. Wyjście obraca się w przeciwną stronę. Kubek jest skrętnie sprężysty: pod momentem T sprężyny na wyjściu skręca się o T/K, kilka minut kątowych. Nakręć sprężynę, a wyjście zostanie w tyle za sztywną przekładnią dokładnie o tyle. Odwróć kierunek: sprężyna obraca przekładnię wstecz i oddaje swoją energię, pomniejszoną o niewielkie tarcie w łożysku generatora. Świecące zęby wskazują strefy zazębienia, które obiegają koło razem z generatorem.
Model: przekładnia to sprzężenie obrotowe o przełożeniu −1/N ze sztywnością skrętną K i niewielkim tłumieniem; łożyska hamują stałym momentem. Rysowane ugięcie koła podatnego pokazuje kinematykę; styk zębów, naprężenia i nieliniowa sztywność rzeczywistych kubków nie są obliczane.
Co wypróbować
Nakręć sprężynę i odczytaj skręcenie; odwróć kierunek i pozwól jej się rozkręcić. Potem porównaj wykonania.
Równania modułu
Równania N = zf/(zc − zf) = zf/Δz θo = −θi/N Δθ = T/K, E = ½ K Δθ² Ti = T/N + Td
