Передача зацеплением

На картинке в моей давнишней публикации "ЦИКЛОИДНЫЕ ПЕРЕДАЧИ" показаны шарики, которые сидят там в гнёздах ВЕДУЩЕГО звена.

За один оборот ведущего звена там ведомое звено проверачивается на три-четыре зуба, - в зависимости от того, сколько шариков имеется на ведущем звене.

Сегодня мне вдруг приспичило показать механизм иной, такого же назначения, внешне похожий по габаритам, но теперь с большим передаточным числом редукции (раза в три-четыре) и с большим допустимым усилием на шарик такого же диаметра.

 
Сейчас гнёзда шариков размещены на ВЕДОМОМ звене, а не на ведущем. Теперь на каждый оборот ведушего звена ведомое звено проворачивается МЕДЛЕННЕЕ, - только на один "зуб", то есть на один шарик.

Эти шарики расположены по наружному диаметру ведомого звена, а число их зависит от того, сколько их там поместится.

Торец ведущего звена имеет сверическую ВОГНУТУЮ поверхность, на которой выполнены по меньшей мере две кольцевые канавки, сопряжённые друг с другом на оси вращения этого ведущего звена.

Форма этих овальных канавок математически задана такой, что передаточное отношение этого редуктора остаётся постоянным.

Каждая из двух таких канавок необходима для выхода из мёртвой точки на другой из этих канавок.

Очередной шарик ведомого звена, вращаемого этой передачей, попадает в канавку ведущего звена, которая входит так в зацепление с ним.
 
В течение первого полуоборота ведущего звена при каждом цикле работы такого зацепления это вынуждает тот шарик смещаться в направлении к оси ведущего звена этого редуктора.
 
В течение следующего своего полуоборота в этом цикле ведущее звено своей канавкой проталкивает захваченный шарик от оси ведущего звена.

Так зацеплением через шарик ведущее звено проворачивает звено ведомое.

Поскольку канавка выполнена на вогнутой сфере, дуги главных радиусов кривизны в точке контакта шарика со стенкой канавки не имеют внешнего сопряжения.
 
Поэтому в соответствии с формулами контактной прочности допускаемая нагрузка на шарик и стенку канавки становится существенно больше, чем в канавке, выполненной на выпуклой сферической поверхности (см. упомянутый аналог).

Таким образом, при равных габаритах - у этой передачи и у показанной на картинке в моей заметке ЦИКЛОИДНЫЕ ПЕРЕДАЧИ - преимущества этого механизма состоят в следующем:

- при том же диаметре шарика передаточное отношение в несколько раз  - практически в 3-4 раза теперь больше,

- допустимый крутящий момент существенно больше за счёт только внутренного (а не внешнего) сопряжения дуг при главных радиусах кривизны в контакте,

- за счет именно такого приёма, дающего весьма существенное повышение прочности контакта шарика с канавкой, диаметр шарика становится возможным уменьшить. Это позволяет разместить большее число шариков и, соответственно, дополнительно увеличить так передаточное число, - или уменьшить размеры, вес и трудоёмкость изготовления таких редукторов.

Такие передачи, пока поначалу экзотичные, сопоставимы с червячной передачей или с передачей коническими зубчатками -
функционально или по взаиморасположению валов.

По сравнению с ними этот механизм имеет свои специфические достоинства и свои перспективы усовершенствования (особенно, -  как в биологической эволюции видов - хотя бы лишь за счёт изменений всяческих пропорций).

Первые примеры их применения, как всегда, связаны, прежде всего, с миниатюрными механизмами, - пока лишь для особых, не очень типичных случаев в технике.

Ещё раз отмечу возможность обеспечить шарику очень малые потери на трение:
- или за счет смазки гидродинамической,
- или сжатым воздухом,
- или аналогичной масляной подушкой, - под давлением.