Engineering
Хвильовий редуктор
Заведіть пружину через хвильову передачу й дивіться, як пружний стакан закручується на T/K; увімкніть реверс, і пружина поверне свою енергію. Порівняйте два й три виступи, 60 і 120 зубців: передатне відношення дорівнює числу зубців гнучкого колеса, поділеному на різницю чисел зубців.
Що відбувається
Хвильова (гармонічна) зубчаста передача: генератор хвиль із виступами на вхідному валу згинає тонкостінне гнучке колесо у формі стакана так, що його зовнішні зубці входять у зачеплення з нерухомим жорстким колесом лише навпроти виступів. Гнучке колесо має на стільки зубців менше, скільки виступів у генератора, і за кожен оберт генератора воно відстає на цю різницю: передатне відношення N = zf/Δz — 30 або 20 з 60 зубцями й двома або трьома виступами, 60 або 40 зі 120. Вихід обертається у зворотний бік. Стакан пружно піддається крученню: під моментом T пружини на виході він закручується на T/K — на кілька кутових хвилин. Заведіть пружину — і вихід відстане від жорсткої передачі рівно на цей кут. Увімкніть реверс: пружина обертає передачу назад і повертає свою енергію за вирахуванням невеликого тертя в підшипнику генератора. Зубці, що світяться, позначають зони зачеплення, які рухаються по колу разом із генератором.
Модель: передача — обертальний зв’язок із відношенням −1/N, крутильною жорсткістю K і невеликим демпфуванням; підшипники гальмують сталим моментом. Намальований згин гнучкого колеса показує кінематику; контакт зубців, напруження й нелінійна жорсткість реальних стаканів не розраховуються.
Що спробувати
Заведіть пружину й подивіться на закручування; увімкніть реверс і дайте пружині розкрутитися. Потім порівняйте виконання.
Рівняння модуля
Рівняння N = zf/(zc − zf) = zf/Δz θo = −θi/N Δθ = T/K, E = ½ K Δθ² Ti = T/N + Td
