Циклоидальная передача

Циклоидальная передача или циклоидальный редуктор — это механизм, понижающий частоту вращения, и имеющий фиксированное передаточное отношение. Циклоидальные редукторы при своей компактности имеют большие передаточные отношения.

Ведущий вал приводит в движение эксцентриковый шарикоподшипник, который, в свою очередь, сообщает циклоидальной пластине эксцентрическое, циклоидальное движение. По окружности на некотором расстоянии от центра пластины расположены круглые отверстия. В эти отверстия вставлены стержни или ролики, закреплённые на ниже расположенном диске. Посредством стержней и диска вращение передаётся выходному валу. При этом радиальное движение циклоидальной пластины не передаётся выходному валу.

Теория

Детали циклоидальной передачи, имеющей передаточное отношение 10:1. Здесь inrut shaft — входной вал; Eccentrically mounted bearing — шарикоподшипник с эксцентриситетом; Cycloidal disk — циклоидальная пластина; Ring pins — внешнее кольцо с выступами; output rollers and shaft — диск с роликами и выходной вал

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.

Количество выступов на внешнем кольце больше количества выступов на циклоидальной пластине. Это вынуждает пластину вращаться относительно входного вала быстрее по сравнению с тем, каким бы было её движение относительно входного вала при отсутствии внешнего кольца. За счёт этой «увеличенной» скорости вращения циклоидальной пластины, выходной вал получает вращение в сторону, противоположную направлению вращения входного вала.

Циклоидальная пластина имеет отверстия, которые немного больше вставленных к них роликов. Ролики в отверстиях движутся по окружности, и таким образом выходной вал получает относительно равномерное вращательное движение от качающегося движения циклоидальной пластины.

Передаточное отношение циклоидального редуктора определяется по следующей формуле:

$i={\frac {P-L}{L}}$

где буквой P обозначается количество выступов на внешнем кольце, и L — количество выступов на циклоидальной пластине.

КПД одноступенчатой циклоидальной передачи составляет около 93 %, а двухступенчатой — 86 %. Передаточное отношение одноступенчатого циклоидального редуктора достигает значения 119:1, двухступенчатого — 7569:1

Недостатки

В отличие от большинства механических передач в циклоидальном редукторе входной и выходной валы нельзя поменять ролями, то есть, циклоидальная передача может работать только на понижение числа оборотов.

Кроме того, эксцентрическое расположение циклоидальной пластины приводит к возникновению вибраций, которые передаются как на входной, так и на выходной валы. Вибрации, помимо прочего, приводят к повышенному износу внешних зубьев на циклоидальной пластине. Установка второй циклоидальной пластины, повёрнутой относительно первой пластины на пол-оборота, позволяет снизить уровень вибраций. Источником вибраций является также движение роликов.

См. также

• Планетарная передача
• Волновая передача

Ссылки

• Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL)
  Фото и видео сотен работающих моделей механических систем.
• e-book library Классические тексты для инженеров-механиков (на английском языке)
• Циклоидальные редукторы
• Cogulator – Демонстрация циклоидальной передачи в движении на YouTube