- wał wejściowy
- generator fal
- flexspline
- okrągły spline
- wał wyjściowy
- obudowa
teoria przekładni fal naprężeniowych opiera się na dynamice sprężystej i wykorzystuje elastyczność metalu. Mechanizm składa się z trzech podstawowych elementów: generatora fal (2 / Zielony), elastycznego splajnu (3 / czerwony) i okrągłego splajnu (4 / Niebieski). Bardziej złożone wersje mają czwarty element zwykle używany do skrócenia całkowitej długości lub zwiększenia redukcji biegów w obrębie mniejszej średnicy, ale nadal przestrzegają tych samych podstawowych zasad.
generator fal składa się z dwóch oddzielnych części: eliptycznego dysku zwanego wtykiem generatora fal i zewnętrznego łożyska kulkowego. Eliptyczna wtyczka jest wkładana do łożyska, zmuszając łożysko do dostosowania się do eliptycznego kształtu, ale nadal umożliwiając obrót wtyczki w łożysku zewnętrznym.
Flex spline ma kształt płytkiego kubka. Boki splajnu są bardzo cienkie, ale spód jest stosunkowo sztywny. Powoduje to znaczną elastyczność ścian na otwartym końcu ze względu na cienką ścianę, a na stronie zamkniętej jest dość sztywna i może być szczelnie przymocowana (na przykład do wału). Zęby są rozmieszczone promieniowo wokół zewnętrznej części elastycznego splajnu. Elastyczny splajn pasuje ciasno do generatora fal, tak że po obróceniu wtyczki generatora fal, elastyczny splajn odkształca się do kształtu obracającej się elipsy i nie ślizga się po zewnętrznym eliptycznym pierścieniu łożyska kulkowego. Łożysko kulkowe umożliwia obracanie elastycznego splajnu niezależnie od wału generatora fal.
okrągły splajn jest sztywnym okrągłym pierścieniem z zębami od wewnątrz. Elastyczny splajn i generator fal są umieszczone wewnątrz okrągłego splajnu, zazębiając zęby elastycznego splajnu i okrągłego splajnu. Ponieważ splajn elastyczny jest zdeformowany na eliptyczny kształt, jego zęby tylko faktycznie zazębiają się z zębami okrągłego splajnu w dwóch regionach po przeciwnych stronach splajnu elastycznego (zlokalizowanego na głównej osi elipsy).
Załóżmy, że generator fal jest obrotem wejściowym. Gdy wtyczka generatora fal obraca się, zęby elastycznego splajnu, które są zazębiane z zębami okrągłego splajnu, powoli zmieniają pozycję. Główna oś elipsy elastycznego splajnu obraca się z generatorem fal, więc punkty, w których siatka zębów krążą wokół punktu środkowego z taką samą szybkością, jak wał generatora fal. Kluczem do konstrukcji przekładni z falą naprężeniową jest to, że na elastycznym splajnie jest mniej zębów (często na przykład o dwa mniej) niż na okrągłym splajnie. Oznacza to, że dla każdego pełnego obrotu generatora fal, elastyczny splajn będzie musiał obrócić niewielką ilość (dwa zęby w tym przykładzie) do tyłu w stosunku do okrągłego splajnu. Tak więc działanie rotacyjne generatora fal powoduje znacznie wolniejszy obrót splajnu flex w przeciwnym kierunku.
dla mechanizmu przekładni falowej, współczynnik redukcji przekładni można obliczyć na podstawie liczby zębów na każdym biegu:
współczynnik redukcji = flex spline teeth − okrągłe zęby spline Flex spline teeth {\displaystyle {\text{współczynnik redukcji}}={\frac {{\text{flex spline teeth}}-{\text{okrągłe zęby spline}}}{\text{flex spline teeth}}}
na przykład, jeśli na okrągłym splinie znajduje się 202 zęby i 200, współczynnik redukcji wynosi (200 − 202)/200 = -0.01
tak więc splajn flex obraca się z prędkością 1/100 prędkości wtyczki generatora fal i w przeciwnym kierunku. Różne współczynniki redukcji są ustalane poprzez zmianę liczby zębów. Można to osiągnąć zmieniając średnicę mechanizmu lub zmieniając rozmiar poszczególnych zębów, a tym samym zachowując jego rozmiar i wagę. Zakres możliwych przełożeń przekładni jest ograniczony limitami wielkości zęba dla danej konfiguracji.