Особенности расчета и конструирования зубчатых элементов волновых передач

Волновые передачи появились лишь в 1950;1960 гг. и могут рассматриваться как разновидность планетарных, у которых сателлит большого диаметра выполнен гибким в виде своеобразной обечайки (рис. 5.16). Солнечное колесо отсутствует, а зубья гибкого сателлита С взаимодействуют с эпициклом b вследствие деформаций, вызываемых водилом — генератором волны. Заметим, что вместо гибкого сателлита в некоторых конструкциях используются варианты составных внутренних колес из набора секций зубчатых секторов. Однако они применимы в сравнительно тихоходных или периодически работающих передачах.

В волновых передачах обеспечиваются компактность, большое передаточное число, мощность распределяется по зонам зацепления.

зубьев (многопоточность), большое число зубьев находится в зацеплении за счет гибкости обечайки снижаются динамические нагрузки и обеспечивается плавность работы. Все эти преимущества сопровождаются и недостатками, состоящими в сложности изготовления и монтажа, потребности высокоупругих сталей, сравнительно раннем проявлении усталостных явлений в обечайке сателлита.

Необходимо оговориться, что волновые передачи нами рассматриваются весьма конспективно без целей получения практических расчетных соотношений. Этому посвящена серьезная специальная литература, справочники и рекомендации. Здесь излагаются лишь самые обшие соображения, позволяющие уяснить принципы работы волновых передач.

Уравнение кинематики волновой передачи запишется так же, как для планетарно-кривошипной [см. рис. 5.11,5и формулу (5.15)):

Генератор волны — водило всегда делается ведущим (п_ьш = п_и). Заторможенным и ведомым звеньями могут быть эпицикл или сателлит. В первом случае п_ь = 0 и п_ш — п_с:

Во втором случае

В обоих случаях обеспечивается большое передаточное число вследствие малой разницы в знаменателе. Работа волновой передачи состоит в том, что гибкий сателлит с большим числом зубьев Zc «200…300 растягивается роликами или кулачками генератора волны — водила и взаимодействует в зонах контакта с зубьями эпицикла, число которых несколько больше — на 2…8 зубьев. Разность зубьев эпицикла и сателлита Zb — Zc должна быть кратна числу зон зацепления: чаше всего передачи бывают двухили трехволновые. Передаточное число и — 100…200(400).

Взаимодействующие друг с другом зубья сателлита и эпицикла волновой передачи испытывают напряжения смятия. Если диаметры эпицикла d_b = mz_b и сателлита d_c = mz_c> а их разность 5 = m (z_b- г_с),.

то модуль

Средняя глубина «захода» зубьев в зоне зацепления обычно h_c ~ 0,5/; ~.

Рис. 5.17. Взаимодействие зубьев сателлита и эпицикла в волновой передаче

* 0,5k_hm «0,5(l, 5…2)m (рис. 5.17), где k_h — коэффициент высоты зуба, участвующий в зацеплении.

Напряжение смятия.

где — расчетное число зубьев сателлита, находящихся в зацеплении (меньшие значения для двухволновой передачи, большие для трехволновой); Zp * k_cZc (здесь ?_с — коэффициент числа зубьев сателлита, находящихся в зацеплении; к_с= = 0,25…0,40). Учитывая, что окружная сила:

а ширина зубчатого венца Ь, получим напряжение.

Для проектировочного расчета принимают b = где Ум ⁼

= 0,1 …0,2, и находят диаметр сателлита.

Для стальных колес |а_см] ~ 10…30 МПа, а при перегрузках |о_см]_тах = ~ 60… 100 МПа; для пластмассовых колес |о_см) ~ 5…8 МПа.

В специальной литературе приводятся обширные сведения о различных конструкциях генераторов волны по определению геометрических параметров зацепления с учетом профилировки зубьев при сдвигах режущего инструмента и т. п. Размеры кулачкового или дискового генератора волны определяются в большей степени эмпирически и подтверждаются экспериментально. Очень важно обеспечение надлежащего запаса прочности гибкого колеса, его обечайки, в которой происходят деформации сложного вида. Эти колеса выполняются из легированных сталей типов 30ХГСЛ, 50Х, 50ХГ, 40ХН, 45ХНМЛ с твердостью 300…350 НВ. Жесткие колеса (эпициклы) делаются из более простых сталей: 50, 60, 40Х, 40ХН, 30ХГС с твердостью 240…280НВ.

Формирование корпуса редуктора в большей мере определяется назначением и отводимыми габаритными размерами. Эти рекомендации были изложены ранее.