Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 19

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  flexspline
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
PL
W artykule przedstawiono metodę wyznaczania prędkości punktów znajdujących się na głowie i stopie zęba koła podatnego przekładni falowej. Obliczenia przeprowadzono w funkcji kąta obrotu generatora, przyjmując różne wartości prędkości obrotowych wału wejściowego przekładni falowej z zablokowanym kołem sztywnym. Otrzymane wyniki posłużą w kolejnym etapie badań do określenia prędkości w chwilowych punktach styku znajdujących się na linii przyporu oraz zbudowania charakterystyk kinematycznych tego rodzaju przekładni.
EN
Paper contains information about method of calculation of velocity characteristic points of tooth of flexspline. Velocity is expressed as function of angle of rotation od wave generator. Calculations were made for two different values of rotation speed of wave generator. Calculation result will be used in future researches in purpose of examine kinematics of meshing of flexspline with circular spline.
PL
Z wykorzystaniem metody cyfrowej korelacji obrazu (DIC) przeprowadzono pomiary odkształceń 3D koła podatnego zębatej przekładni falowej. Badania wykonano przy użyciu modeli fizycznych wytworzonych z zastosowaniem druku 3D z kopolimeru ABS, zapewniającego wystarczającą nośność i sztywność modelu. Uzyskane w badaniach stanowiskowych wartości odkształceń koła podatnego porównano z wynikami obliczeń przeprowadzonych z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES). Wykazano dużą zbieżność otrzymanych wyników, jednak odkształcenia zmierzone na modelu rzeczywistym charakteryzują się większą nieregularnością niż odpowiadające im rozwiązania uzyskane metodą numeryczną. Wyniki otrzymane w pomiarach optycznych wskazują na zasadność stosowania w badaniach stanowiskowych prototypów przekładni zębatych modeli fizycznych wykonanych z tworzyw polimerowych z wykorzystaniem technologii szybkiego prototypowania.
EN
In the study, measurements of 3D deformations of the flexspline in harmonic drive were performed by applying a digital image correlation (DIC) method. The tests were carried out with the use of physical 3D printed models made of ABS copolymer (acrylonitrile-butadiene-styrene), which ensured sufficient capacity andrigidity of the structures. The findings related to deformations in flexspline, obtained through bench testing, were compared to the results of calculations conducted using the finite element method (FEM). Significant convergence in the findings obtained using the two methods was shown, yet deformations measured in the real-life model were characterized by greater irregularity compared to the corresponding solutions obtained with the numerical method. The results obtained through optical measurement confirm that physical models made of plastics, built using rapid prototyping technology, can justifiably be appliedin bench testing of prototype gear transmissions.
PL
W pracy przedstawiono możliwości wyznaczania stałej podobieństwa modelowego dla modeli wytworzonych metodami szybkiego prototypowania (RP). Wykonano obliczenia numeryczne z zastosowaniem metody elementów skończonych MES dotyczące zębatej przekładni falowej. Następnie wytworzono prototypy tej przekładni z wykorzystaniem metody przyrostowej FDM (ang. Fused Deposition Modelling). Dla czterech badanych wariantów konstrukcyjnych koła podatnego dokonano pomiarów odkształceń za pomocą optycznego systemu pomiarowego Aramis. Porównanie wyników uzyskanych obydwiema metodami pozwoliło wyznaczyć stałą podobieństwa modelowego. Przeprowadzona analiza podobieństwa modelowego umożliwi wprowadzenie korekt w obliczeniach numerycznych i poprawę ich dokładności.
EN
The paper presents a method for determining model similarity constant for models produced by rapid prototyping (RP) methods. The harmonic drive analysis was prepared by means of numerical calculations using the finite element method (FEM). In the next step were prepared the prototypes of this drive using the FDM (Fused Deposition Modelling) additive method. Measurements of deformation were made for four construction variants of the flexspline by the Aramis optical measuring system. Comparison of the results obtained with both methods allowed to determine the constant model similarity. The model similarity analysis will enable corrections of numerical calculations and improvement of their accuracy.
PL
Głównym celem przeprowadzonej analizy była ocena przydatności metod szybkiego prototypowania do wykonania prototypów funkcjonalnych zębatej przekładni falowej. Elementem stwarzającym duże problemy konstrukcyjne i technologiczne w tego typu napędach jest cienkościenne koło podatne, mające drobnomodułowy wieniec zębaty. Wykonano więc modele fizyczne kół zębatych przekładni falowej i przeprowadzono dla nich precyzyjne pomiary profili zębów. Ukazano znaczące różnice pomiędzy modelami wytworzonymi z wykorzystaniem różnych metod szybkiego prototypowania w odniesieniu do ich wzorców teoretycznych. Ostatecznie określono, które z metod mogą być z powodzeniem stosowane do wytwarzania drobnomodułowych kół zębatych.
EN
The main purpose of conducted analysis was usefulness evaluation of the rapid prototyping methods to make functional prototypes of the harmonic drive. Element which causes serious structural and technological problems in these types of drives is the thin-walled flexspline, having small modular tooth rim. Thus, there were made physical models of harmonic drive’s gears and was conducted for them accurate measurement of tooth’s profiles. There were shown significant differences between the models made by different methods of quick prototyping in context of their theoretical profile. Finally it was determined which of the methods can be applied successfully to generate prototypes of gears with small modulus.
PL
W publikacji przedstawiono wpływ maksymalnego odkształcenia promieniowego koła podatnego na geometrię zazębienia wieńców w falowej przekładni z generatorem w postaci krzywki eliptycznej. Podano podstawowe zależności geometryczne kół zębatych oraz omówiono sposób wyznaczania trajektorii zęba koła podatnego. Omówiono konsekwencje wynikające ze zmiany maksymalnego odkształcenia promieniowego.
EN
Article contains information about influence of maximal radial deformation of flexspline to geometry of meshing gears of harmonic gear with elliptical wave generator. Paper also includes basic geometrical relations of gears and information how to calculate a trajectory of flexspine’s tooth. In conclusion of article contains information about consequences of modifications of maximal radial deformation which could be observed as results of performed analysis.
PL
W publikacji przedstawiono historię powstania, budowę i zasadę działania przekładni falowych. Omówiono warianty konstrukcyjne, a także przedstawiono rozwiązanie hybrydowe, łączące cechy konstrukcyjne przekładni falowej i planetarnej. Konstrukcja przekładni jest ciągle rozwijana i wzbogacana o nowe warianty. Przykładem może być przekładnia hermetyczna, w której dzięki specjalnej konstrukcji koła podatnego i obudowy gwarantującej szczelność, przekładnie mogą być stosowane w przemyśle spożywczym lub farmaceutycznym.
EN
The paper contains Information about history, construction, how harmonic gears work and overview various kinds of their constructions. There is also presented hybrid construction which mix properties of harmonic and planetary gears. The construction of the transmission gears is continuously developed and enriched with new variants. An example would be hermetic gear, where thanks to a special wheel design and a flexible housing that guarantees tightness, gears can be used in the food or the pharmaceutical industries.
EN
This article presents the process of determining reduced stress which occurs during the deformation of the flexspline of the toothed harmonic drive. The discussed issue is complex as the stress distribution results from the deformation of the flexspline by the generator and from the load it carries. The article takes into account flexsplines of various tooth profiles: involute, rectilinear and convexo-concave (BBW). The flexspline was deformed by the double-roll generator. To conduct numerical calculations ADINA software, based on the Finite Element Method (FEM), was used. The calculation results for each tooth profile were put together for comparison and evaluation.
PL
W pracy zaprezentowano proces wyznaczania naprężeń zredukowanych powstających w odkształcanym kole podatnym falowej przekładni zębatej. Dotyczy to złożonego zagadnienia – występujące naprężenia są skutkiem zarówno odkształceń koła na skutek działania generatora, jak również przenoszonego obciążenia. W pracy uwzględniono koła o różnym zarysie zębów: ewolwentowym, prostoliniowym i kołowo-łukowym (BBW). Koło podatne poddano odkształceniu przy użyciu generatora dwurolkowego. Do obliczeń numerycznych przyjęto metodę elementów skończonych (MES) i program ADINA. Przeprowadzono analizę porównawczą wyników obliczeń dla różnych zarysów zębów. Wyniki obliczeń otrzymanych dla różnych zarysów zębów zostały zestawione ze sobą w celu ich porównania i oceny.
8
Content available remote Analysis of stress state of toothed ring of flexspline by means the BEM
EN
Purpose: The paper presents an analysis of the influence of design features of the flexspline in a harmonic drive, such as the relative radial deformation, the relative coating thickness and the design features of the basic rack tooth profile, on stress values in the bottom lands of a toothed ring. Design/methodology/approach: In numerical calculations, the software developed at the Faculty of Transport of the Silesian University of Technology was used. The program automatically generates a profile of the flexspline and a boundary elements mesh on the grounds of the flexspline and working tool assigned parameters. In the analysis of the state of stress, the boundary element method (BEM) was applied. Findings: A decreased value of the curve radius of the head of the basic rack tooth profile results in a change in the width of the tooth bottom land, shortening of the transition curve in the tooth base and a reduction of the tooth thickness at its base, which in turn leads to increased values of stress. Yet, the influence of the relative curve radius of the head of the basic rack tooth profile on the stress value is insignificant. The increase of the torque and relative coating thickness for different value of the curve radius of the head of the basic rack tooth profile cause an increase of stress in the bottom lands of the toothed ring. Research limitations/implications: The paper presents strength calculations for the teeth in toothed ring of a flexspline of a double harmonic drive by means of boundary elements method (BEM). The results of numerical calculations correspond in terms of their quality to the results presented in the literature, which were calculated by finite element method (FEM). Originality/value: In the analysis of the state of stress of toothed ring of flexspline, the boundary element method (BEM) was applied.
EN
The computer analysis of the influence of flexspline materials at the strength of the flexspline was performed for two and three dimensional models using the finite element method and MSC Patran/Nastran software. Calculations were conducted in two steps. The first one concerns two dimensional models on the contact between the flexspline and the wave generator. The second concerns three dimensional models of flexspline. The application of steel and steel-composite materials as material of the flexspline in harmonic drive was analysed. In calculations were used two types of composites with an epoxy resin, reinforced by the carbon-fiber or the glass-fiber. The preliminary study of stresses for the developed models was made. The steel-composite hybrid flexspline as compared to conventional steel flexspline showed a decrease of maximum stress in the analyzed dangerous cross-sections. Shapes and the frequency of vibration of the flexsplines were also calculated. The impact of stacking fiber angle on the frequency of vibration in the tested flexsplines is negligible.
PL
Przeprowadzono analizę komputerową wpływu materiałów kół podatnych na ich wytrzymałość przy pomocy dwu i trójwymiarowych modeli wykorzystując metodę elementów skończonych oraz oprogramowanie MSC Patran/Nastran. Obliczenia przeprowadzono w dwóch etapach. Pierwszy z nich dotyczył dwuwymiarowych modeli kontaktu koła podatnego i generatora fali. Drugi dotyczył trójwymiarowych modeli kół podatnych. Przeprowadzono analizę zastosowania stalowych oraz stalowo-kompozytowych materiałów na koła podatne przekładni falowej. W obliczeniach wykorzystano dwa rodzaje kompozytów z osnową z żywicy epoksydowej, zbrojonej włóknem węglowym lub włóknem szklanym. Dla opracowanych modeli została wykonana wstępna analiza stanu naprężenia. Analizując otrzymane wyniki obliczeń symulacyjnych przyjętych rozwiązań konstrukcyjnych kół podatnych stwierdzono zmniejszenie wartości naprężeń w rozpatrywanych przekrojach stalowo-kompozytowych kół podatnych w porównaniu z tradycyjnymi kołami stalowymi. Wyznaczono ponadto postacie i częstotliwości drgań badanych kół podatnych. Stwierdzono że, wpływ kąta ułożenia włókien na częstotliwości drgań badanych kół podatnych jest nieznaczny.
10
Content available remote FEM analysis of the options of using composite materials in flexsplines
EN
Purpose: In the present study, as the structural material for toothed flexsplines of harmonic drivers, a composite material based on an epoxy resin matrix reinforced with glass or carbon fibres was used. A preliminary numerical analysis of the material and structural solutions for the harmonic driver flexsplines assumed to be applied was conducted. Design/methodology/approach: Under the studies performed, geometrical models of flexsplines being manufactured for the HFUC and HFUS type harmonic drivers were developed based on their actual structures and geometrical dimensions. In order to enhance the data preparation process, the model geometry was recorded in a parametrical form. By altering the individual properties of the models, it is possible to automatically generate finite element grids for flexsplines of various geometrical and structural properties. The calculations prepared for the sake of the study by application of the finite element method (FEM) were conducted using the MSC Patran/Nastran and Femap/NX Nastran software. Findings: Using composite materials in production of flexsplines enables increasing the values of their fundamental vibration frequencies. Using composite materials based on an epoxy resin matrix reinforced with glass fibres causes an increase of the fundamental frequency values by ca. 20%, and if the reinforcement is made with carbon fibres, the values increase by up to 35% compared to flexsplines made of steel. Research limitations/implications: The technological problem involved in production of flexsplines from composite materials comprises the difficulties related to manufacturing of their rim teeth. A solution to this problem may be fabrication of steel-composite flexsplines. Originality/value: The results discussed apply to application of new structural (composite) materials for harmonic driver flexsplines that are currently manufactured using alloy steels assumed to be quenched and tempered.
11
Content available Sztywność stalowo-kompozytowych kół podatnych
PL
Wykonanie kół podatnych w całości z kompozytów ograniczone jest trudnościami technologicznymi związanymi z wykonaniem wieńców zębatych. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie tzw. złożonych kół podatnych stalowo-kompozytowych. Zaletą tego rozwiązania jest wykonanie stalowego koła z naciętymi zębami wieńca zębatego. Natomiast kompozyt nanoszony jest na wewnętrzną powierzchnię stalowego koła podatnego, polepszając znacząco w tych obszarach jego właściwości mechaniczne. W artykule przeprowadzono analizę numeryczną z wykorzystaniem MES dwóch rozwiązań materiałowych koła podatnego z dnem: koła stalowego oraz koła stalowo-kompozytowego.
EN
The producing of flexsplines entirely from composites is, constrained by technological difficulties connected with the making of toothed rims of the flexsplines. A solution to this problem may be the application of the so-called "complex" steel-composite flexsplines. An advantage of this solution is the possibility of producing a steel flexspline with teeth of the toothed wheel rim, whereas a composite is applied onto the internal surface of a steel flexspline, thus significantly improving its mechanical properties in those areas. As part of the study, a numerical analysis was made using FEM for the developed models of steel and steel-composite flexsplines, using two types of composites with an epoxy resin matrix, reinforced with carbon fibres, and with glass fibres.
12
Content available remote Stalowo-kompozytowe koła podatne przekładni falowych
PL
W przekładniach falowych sposób przekazywania momentu zewnętrznego poprzez cykliczne deformowanie generatorem fali koła podatnego powoduje powstawanie w tym elemencie złożonego stanu naprężeń. Dlatego przy projektowaniu koła podatnego bardzo istotne jest odpowiednie wyznaczenie i dobranie jego cech geometrycznych. Znaczące poprawienie parametrów pracy przekładni możliwe jest poprzez racjonalny dobór parametrów geometrycznych koła podatnego, ale również poprzez zastosowanie odpowiednich materiałów lub zabiegów technologicznych. Wykorzystanie kompozytów na koło podatne przekładni falowej pozwala zmniejszyć masę koła, zwiększyć znacząco podatność promieniową oraz zdolność tłumienia drgań. Wykonanie kół podatnych w całości z kompozytów ograniczone jest jednak trudnościami technologicznymi związanymi z wykonaniem wieńców zębatych kół podatnych. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie tzw. "złożonych" kół podatnych stalowo-kompozytowych. Zaletą tego rozwiązania jest wykonanie stalowego koła z naciętymi zębami wieńca zębatego. Natomiast kompozyt nanoszony jest na wewnętrzną powierzchnię stalowego koła podatnego, polepszając znacząco w tych obszarach jego właściwości mechaniczne. W pracy przeprowadzono analizę numeryczną z wykorzystaniem MES dwóch rozwiązań materiałowych koła podatnego z dnem: koła stalowego oraz koła stalowo-kompozytowego. Wykonane obliczenia numeryczne potwierdziły obniżenie maksymalnych naprężeń w analizowanych przekrojach w stalowo-kompozytowych kołach podatnych w porównaniu z tradycyjnymi kołami stalowymi. Wartości naprężeń najbardziej zmniejszają się w przypadku zastosowania kompozytu z osnową z żywicy epoksydowej zbrojonego włóknem węglowym. Analizując wyniki obliczeń dotyczące drgań własnych, można stwierdzić, że zastosowanie stalowo-kompozytowych kół podatnych powoduje zwiększenie wartości częstości drgań własnych w stosunku do kół stalowych.
EN
In harmonic drives, the way of transferring the external moment via cyclic deformation of the flexspline with a wave generator causes the occurrence of a complex state of stress in this element. Therefore, when designing the flexspline, it is very important to determine properly and choose its geometrical features. Significant enhancement of the drive operational parameters is possible through a rational selection of geometrical parameters of the flexspline, but also through applying suitable materials or technological treatments. Using composites for the flexspline of harmonic drives enables reducing the weight of the flexspline and to increase significantly its radial susceptibility and capability of damping the vibration. The producing of flexsplines entirely from composites is, however, constrained by technological difficulties connected with the making of toothed rims of the flexsplines. A solution to this problem may be the application of the so-called "complex" steel-composite flexsplines. An advantage of this solution is the possibility of producing a steel flexspline with teeth of the toothed wheel rim, whereas a composite is applied onto the internal surface of a steel flexspline, thus significantly improving its mechanical properties in those areas. As part of the study, a numerical analysis was made using FEM for the developed models of steel and steel-composite flexsplines, using two types of composites with an epoxy resin matrix, reinforced with carbon fibres, and with glass fibres. Numerical calculations have confirmed a reduction of maximum stresses in the analysed sections in the steel-composite flexsplines in comparison to the traditional steel flexsplines. The stress values reduce the most where an epoxy resin based composite, reinforced with carbon fibres, is used. When analysing the calculation results regarding proper vibration, it can be confirmed that application of steel-composite flexsplines increases the value of vibration periodicity in relation to steel flexsplines.
EN
The paper presents an analysis of the influence of design features of the flexspline in a harmonic drive, such as the relative radial deformation wo/m, the relative coating thickness g/df, and the design features of the basic rack tooth profile, on stress values in the bottom lands of a toothed rim. In the analysis of the state of stress, the boundary element method (BEM) was applied.
PL
W opracowaniu przeprowadzono analizę wpływu przyjętych rodzajów mechanicznych generatorów fali oraz cech konstrukcyjnych koła podatnego: względnej deformacji promieniowej wo/m i względnej grubości powłoki g/df na rozkłady naprężeń w dnie wrębu. Ponadto wykonano analizę wpływu wybranych cech konstrukcyjnych zarysu odniesienia na wartości naprężeń w dnach wrębów międzyzębnych wieńca zębatego. W przeprowadzonej analizie stanu naprężenia wykorzystano metodę elementów brzegowych (MEB).
EN
This paper presents an analysis of the feasibility of using the model similarity method in engineering design. The analysis applies to virtual and physical models of the flexspline body of harmonic gear drive. The task consisted in determining stress distribution in the virtual models of the flexspline by means of the finite element method (FEM) and next its verification during bench tests by the extensometer method. The values of stresses calculated by the FEM method and the extensometer method were compared with each other with the aim ofdefming model similarity. The numerical calculations were made by means of the ADINA application which uses FEM with the use of contact elements. Stress distribution calculations applied to simplified virtual models of the flexspline. By the simplification of models a great number of finite elements used for the discretisation process were limited and because of that the time of calculations was shortened. The simplified model was precise enough to determine the stresses in the flexspline body. The subject of this analysis was the impact of different values of the torque moment T2 on the stresses in the flexspline body of the harmonie drive. The results of numerical calculations were checked against the standing tests of the real drive by applying the extensometer method. During the work of the gear, the values of relative elongation were measured and, based on them, the values of stresses were determined and compared to the results of the numerical calculations by FEM in the analogous cross-sections of the flexspline. The comparability of the results received by both methods proves both that the models used in the numerical calculations were properly designed and that the assumptions as well as the calculation were properly made. The determining of model similarity for the examined harmonie drive will make it possible to carry out analyses of stress calculations by FEM on virtual models without the necessity to verify them by laboratory standing tests each time.
15
Content available remote Wyznaczanie naprężeń w dnach wrębów wieńca zębatego koła podatnego
PL
W artykule przeprowadzono analizę wpływu cech konstrukcyjnych koła podatnego przekładni falowej: względnej deformacji promieniowej wjm i względnej grubości powłoki g/df oraz cech konstrukcyjnych zarysu odniesienia na wartości naprężeń w dnach wrębów międzyzębnych wieńca zębatego. W analizie stanu naprężenia zastosowano metodę elementów brzegowych (MEB).
EN
Application of the Boundary Elements Method (BEM) in the numerical analysis of the harmonic gear drive flexspline has been presented in the paper. The influence of the construction features of flexspline and the tool on the values of stresses in bottom land of a toothed wheel rim of flexspline has also been presented.
16
Content available remote Zastosowanie kompozytów na koła podatne przekładni falowych
PL
W pracy przedstawiono zastosowanie kompozytów na koła podatne przekładni falowych. W szczególności przeprowadzono wstępną analizę numeryczną z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) przyjętych rozwiązań materiałowych koła podatnego z dnem.
EN
The use of composite materials in study was introduced on harmonic gear drive flexspline. Application of the Finite Elements Method (FEM) in the numerical analysis of the harmonic gear drive flexspline has been presented in the paper.
PL
W opracowaniu przeprowadzono analizę wpływu względnego promienia zaokrąglenia głowy narzędzia na wartości naprężeń w dnie wrębu międzyzębnego przy założeniu optymalnych cech konstrukcyjnych tulei podatnej. Do wyznaczania naprężeń w dnach wrębów międzyzębnych wieńca zębatego tulei podatnej wykorzystano metodę elementów brzegowych (MEB).
EN
Application of the Boundary Elements Method (BEM) in the numerical analysis of the harmonic gear drive flexspline has been presented in the paper. The influence of the construction features of the tool on the values of stresses of the flexspline has also been presented.
18
PL
W opracowaniu zastosowano metodę elementów brzegowych (MEB) do wyznaczania naprężeń w dnach wrębów międzyzębnych wieńca zębatego tulei podatnej. Celem przeprowadzonych obliczeń numerycznych była weryfikacja opracowanej metodyki obliczeń oraz poprawności zastosowanego modelu MEB wieńca zębatego.
EN
Application of the Boundary Elements Method (BEM) in the numerical analysis of the harmonic gear drive flexspline has been presented in the paper. The presented a stress analysis of the flexpline can help the designer to determine accurately the maximum stress on the flexspline, which can then be used for optimisation of the flexspline construction.
19
Content available remote Metoda doboru cech konstrukcyjnych tulei podatnej przekładni falowej
PL
Celem pracy było opracowanie metody doboru cech konstrukcyjnych tulei podatnej przekładni falowej. Zakres pracy obejmuje jednostopniowe przekładnie falowe z tulejami podatnymi współpracującymi z mechanicznym generatorem. W analizie stanu naprężeń tulei podatnej zastosowano metodę elementów skończonych [MES] oraz metodę elementów brzegowych [MEB]. Wyniki tej analizy umożliwiły opracowanie zaleceń dla konstruktorów.
EN
The purpose of this study was develop the method of selection construction feature of harmonic gear drive flexspline. The scope of this study comprised the single-stage harmonic drive with flexspline the co-operate of mechanical generator. Application of the Finite Elements Method (FEM) and of the Boundary Elements Method (BEM) has been presented in the paper. The results of analysis of the flexspline can help the flexspline construction.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.