Методика проектирования волновых зубчатых передач

Существует несколько методов расчета геометрических параметров волновых зубчатых передач. Настоящая методика, разработанная на кафедре теории механизмов и машин МГТУ им. Н. Э. Баумана, основывается на предположении, что конструкции генераторов воли рассматриваемых передач обеспечивают постоянную кривизну серединного слоя деформированного гибкого колеса в пределах зон зацепления, ограниченных центральными углами 2(3.

(см. рис. 19.3, а). Вне этих зон гибкое колесо имеет свободную форму деформации. На участке постоянной кривизны зацепление в волновой передаче рассматривается как внутреннее эвольвентное зацепление жесткого колеса с числом зубьев 2_ж и условного, имеющего параметры гибкого и расчетное число зубьев z_y.

Исходными параметрами для расчета являются передаточное отношение передачи, ее схема, номинальный крутящий момент на выходном валу, частота вращения генератора волн, срок службы передачи, прочностные характеристики гибкого колеса. Проектировочный расчет заключается в определении диаметра серединной поверхности гибкого колеса по изгибной прочности, из расчета на выносливость или из расчета заданного коэффициента крутильной жесткости [16]. Больший из вычисленных диаметров берется за основу для определения модуля зацепления rri = d_n /z_r, который округляется до ближайшего стандартного значения.

Делительные диаметры колес и толщина h_c обода гибкого колеса под зубчатым венцом определяются по формулам.

Основным варьируемым параметром является относительная радиальная деформация гибкого колеса по большой оси:

где у = 0,9…1,2 — коэффициент относительной радиальной деформации.

Расчетное число зубьев условного колеса равно.

В формуле (19.6), как и во всех последующих, содержащих двойные знаки арифметических действий, верхний знак относится к внутреннему деформированию гибкого колеса дисковым или кулачковым генератором волн, нижний — к внешнему деформированию кольцевым генератором (см. рис. 19.3, б):

где Р — угловая координата участка постоянной кривизны (40° < р < 65°).

Далее определяем радиус серединной окружности деформированного гибкого колеса (см. рис. 19.3):

где h*, с* — параметры исходного контура; х_т — коэффициент смещения исходного контура:

где 8 = 1,0… 1,4 — коэффициент смещения.

При изменении величин р, у и б в указанных диапазонах их возможного изменения можно провести оптимизацию качества зацепления. Целевой функцией является теоретический коэффициент перекрытия.

Радиус серединной окружности недеформированного гибкого колеса.

Межосевое расстояние передачи, равное эксцентриситету установки деформирующих дисков, равно.

Тогда угол зацепления волновой передачи.

Жесткое колесо в передачах с дисковым или кулачковым генератором внутреннего деформирования, имеющее внутренние зубья, обрабатывается долбяком с числом зубьев z₀. Угол станочного зацепления жесткого колеса и долбяка.

коэффициент смещения жесткого колеса.

Остальные параметры и исполнительные размеры элементов волновой передачи рассчитывают так же, как зубчатой передачи внутреннего эвольвентного зацепления.

Области применения ВЗП. Отмеченные достоинства волновой передачи определяют наиболее рациональные области ее применения: силовые и кинематические приводы общего назначения с большим передаточным отношением, задающие и исполнительные механизмы повышенной кинематической точности, быстродействующие приводы систем автоматического управления и регулирования, электромеханические приводы промышленных роботов, приводы для передачи движения в герметизированное пространство в химической, атомной и космической технике.

Контрольные вопросы и задания к главе 19

• 1. Как устроена и работает волновая зубчатая передача (ВЗП)? Назовите основные элементы.
• 2. В чем отличие волновой зубчатой передачи от планетарной? Укажите достоинства и недостатки ВЗП.
• 3. Как происходит передача движения в ВЗП от ведущего звена к ведомому?
• 4. Какова разность чисел зубьев жесткого и гибкого колес волновой передачи?
• 5. Какие профили зубьев колес используются в ВЗП?
• 6. Как определяется передаточное отношение в ВЗП?