GBS-модуль из Lego: принцип волновой передачи
Great Ball Contraption — это разновидность демонстрационных механизмов, в основе которых лежит зацикленное движение множества металлических или пластмассовых шариков по замкнутой трассе. Зачастую, механики мастерят для этого сложные, многоступенчатые конструкции, некоторые из которых занимают целую комнату или большой гараж. GBC-модуль пользователя Youtube под ником akiyuky несколько отличается от большинства подобных изобретений и предназначен для демонстрации принципа волнового движения. Примечательно, что для создания своего аппарата инженер использовал исключительно механизмы и детали Lego.
Волновая передача была изобретена в 1959 году американским инженером У. Массером. Это механическая передача, которая передает движение за счет циклического возбуждения волн деформации в гибком элементе. В случае модуля akiyuky была использована зубчатая версия механизма, но кроме этого волновая передача может осуществляться с помощью фрикционного контакта и по винтовому принципу.
Устройство состоит из жёсткого элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижного относительно корпуса передачи; гибкого элемента — тонкостенного упругого зубчатого колеса с наружными зубьями, соединённого с выходным валом; и генератора волн — кулачка, эксцентрика или другого механизма, растягивающего гибкий элемент до образования в двух (или более) точках пар зацепления с неподвижным элементом. Число зубьев гибкого колеса несколько меньше числа зубьев неподвижного элемента. Число волн деформации равно числу выступов на генераторе. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн — полностью выходят из зацепления. Линейная скорость волн деформации соответствует скорости вершин выступов на генераторе, то есть в гибком элементе существуют бегущие волны с известной линейной скоростью. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации.
На сайте самого инженера вы можете найти подробную инструкцию, описывающую принцип работы его изобретения, схему и расчетные формулы, которые помогут вам самостоятельно построить аналогичный механизм.
