Основные конструктивные элементы волновых передач

А-А

Волновая зубчатая передача

Общие сведения. Волновые зубчатые передачи кинематически представляют собой планетарные передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Наиболее распространенная волновая передача (рис. 4.35) состоит из водила Н, вращающегося гибкого колеса 1 с наружными зубьями и неподвижного жесткого колеса 2 с внутренними зубьями.

Водило состоит из овального кулачка и специального шарикоподшипника. Гибкое зубчатое колесо изготовляют в виде стакана с тонкой легко деформирующейся стенкой и соединяют с валом. Длина стакана колеса близка к его диаметру. Жесткое зубчатое колесо соединено с корпусом. Зубья колес чаще всего эвольвентные.

Делительный диаметр d₁ гибкого колеса меньше делительного диаметра d₂ жесткого колеса на величину d₂ — d_L = s.

Размер овала подшипника качения водила по большой оси больше внутреннего диаметра обода гибкого колеса на величину s.

Сборку зацепления осуществляют после деформирования гибкого колеса водилом. Деформированный зубчатый венец гибкого колеса принимает овальную форму, образуя при этом как бы два сателлита, связанных гибкой стенкой стакана.

Гибкое колесо деформируется так, что на концах большой оси овала зубья зацепляются на полную рабочую высоту. На малой оси

Рис. 4.35. Схема волновой передачи

зубья не зацепляются. Между этими участками зацепление частичное. Из рис. 4.35 следует, что волновая передача может обеспечить одновременное зацепление большого числа зубьев.

В волновой передаче преобразование движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается в обратномнаправлении по неподвижному жесткому колесу, вращая стакан и вал. Поэтому передача называется волновой, а водило — волновым генератором. При вращении волнового генератора овальной формы образуются две волны. Такую передачу называют двухволновой. Возможны трехволнов ы е передачи.

Существует много разновидностей волновых передач. Например, для передачи движения через герметическую стенку в химической, авиационной, космической, атомной и других отраслях техники применяют герметическую волновую передачу (рис. 4.36). Здесь гибкий зубчатый венец расположен в середине глухого стакана 1, герметично соединенного с корпусом. Движение передается от генератора волн Н к жесткому колесу 2, соединенному с валом.

Волновая зубчатая передача запатентована в 1959 г., находится в стадии интенсивного исследования и уже широко применяется в стандартных редукторах малых мощностей.

Достоинства, недостатки и применение волновых передач Достоинства: 1. Способность передавать большие нагрузки, так как в зацеплении одновременно находится большое число зубьев.

2. Возможность передачи движения в герметизированное пространство без применения уплотнений.

3. Большое передаточное отношение при малых габаритах и сравнительно высоком, к. п. д. Для одной ступени u< 300 при К. П. Д. η = 0,8—0,9.

4. Работают с меньшим шумом и обладают высокой демпфирующей способностью.

Недостатки: 1. Сложность изготовления гибкого колеса и генератора.

2. Ограничение угловой скорости вала генератора при больших диаметрах колес (во избежание больших окружных скоростей в ободе генератора).

Передаточное отношение. В волновой передаче разность чисел зубьев колес должна быть равной или кратной числу волн С (как в планетарной передаче — числу сателлитов):

z₂ –z₁ = C, где z₁ и z₂ — соответственно числа зубьев гибкого и жесткого колеса.

Передаточное отношение волновых передач определяется так же, как для планетарных, методом остановки водила.

При неподвижном жестком колесе (см. рис. 4.35)

,(4.43)

где и — соответственно угловые скорости волнового генератора и гибкого колеса. Знак минус указывает на разные направления вращения генератора и гибкого колеса.

При неподвижном гибком колесе (см. рис.4.6)

, (4.44)

где — угловая скорость жесткого колеса.

Из анализа формул (4.43)—(4.44) следует, что волновая передача может иметь большие u.

Рекомендуется: при стальном гибком колесе u = 60—300; при пластмассовом гибком колесе

u = 20—300.

Расчет волновых передач Одним из критериев работоспособности волновых передач является износ зубьев, который зависит от допускаемых напряжений смятия [σ]_см на их рабочих поверхностях. По этому показателю рассчитывают диаметр делительной окружности d гибкого колеса как основной габаритный размер передачи:

где Т — момент вращения на валу гибкого колеса; К — коэффициент нагрузки, равный 1,25 при умеренной динамической нагрузке, 1,75 — при резко динамической нагрузке; — коэффициент ширины венца (берется 0,18—0,2 для силовых передач; 0,1—0,15 — для приборов).

В средних условиях [σ]_см для стальных колес 10—30 МПа, для пластмассовых 3—5 МПа.

Модуль зацепления m не лимитирует нагрузочной способности передачи и определяется геометрическим путем (обычно m = 0,5 — 1,5 мм).

Подшипники качения генератора волн рассчитывают по динамической грузоподъемности (см. главу «Подшипники качения»).

Гибкое колесо. Гибкое колесо (рис. 4.37) выполняют в виде стакана с гибким дном и фланцем для присоединения к валу (исполнение I) или с шлицевым присоединением к валу (исполнение II).

Шлицевое соединение, обеспечивая осевую податливость, уменьшает напряжение в гибком колесе. Осевая податливость в варианте I обеспечивается тонким дном (этому способствуют отверстия в дне).

Рис. 4.37. Гибкое колесо

Обычно б (0,005—0,015)D; d₀ 0,5D; l > (0,8—1)d₁. Толщину б₁ определяют расчетом на прочность.

Материалом для гибких колес служат стали 40ХНМА, ЗОХГСА, ЗОХГС. Термообработка — улучшение HRC26—32.

Волновые генераторы Кулачковый волновой генератор (Рис. 4.35) состоит из кулачка и напрессованного на него гибкого подшипника качения (шарикового или роликового). Форму кулачка выполняют эквидистантной к принятой форме гибкого колеса. Этот генератор лучше других сохраняет форму деформации гибкого колеса под нагрузкой. Применяется в массовом производстве.

Подшипник генератора специльный, отличается от обычного меньшей толщиной колец, которые должны быть гибкими.

В мелкосерийном производстве изготовляют дисковый волновой генератор (рис. 4.38), который имеет два больших ролика, расположенных на эксцентриковом валу. Отсутствие кулачка специального профиля и специального подшипника упрощает конструкцию по сравнению с кулачковым генератором. Точность изготовления дисков и их взаимное расположение оказывает большое влияние на качество передачи.

Рис. 4.38.

Дисковый генератор волн:

Н — генератор, 1 — гибкое 2 — жесткое колесо

Дата добавления: 2014-01-20