Детали машин и основы конструирования Коническо-цилиндрические редукторы Зубчатые передачи Пример расчета волновой передачи Конструирование валов

Волновые зубчатые передачи

Кинематическая схема волновой передачи показана па рис. 6.1: ведущее звено — генератор деформации h: ведомое — гибкая цилиндрическая оболочка с зубчатым венцом 2, имеющая общую геометрическую ось с жестким корончатым колесом 1 и генератором h. Вращающийся генератор растягивает венец 2 в радиальном направлении, волны деформации бегут по венцу и создают несколько зон зацепления с корончатым колесом 1.

Наиболее распространены генераторы, создающие две волны деформации и соответственно две зоны зацепления (см. рис. 6.1). Типовые схемы генераторов показаны на рис. 6.2: а — двухроликовый, создает две волны деформации; б — четырехроликовый, но создает также две волны деформации; такие схемы применяют при малых нагрузках и небольших частотах вращения генератора; в - многороликовый генератор, создает заданную форму деформации гибкого венца по всему периметру, применяется в передачах большого диаметра; г — дисковый генератор, создает две волны деформации в местах прилегания диска к гибкому венцу: упругая кривая гибкого венца имеет форму дут окружности: д —кулачковый генератор.

Рис. 6.1. Волновая передача

представляет собой кулачок с надетым на него гибким подшипником; такой генератор применяют в передачах любого назначения.

Для передачи вращения с гибкого колеса 2 на ведомый вал гибкую оболочку соединяют с фланцем ведомого вала болтами, сваркой или шлицами (рис. 6.3).

Зацепление гибкого колеса с жестким в нескольких зонах повышает нагрузочную способность, кинематическую точность и КПД по сравнению с аналогичными показателями планетарных передач.

Передаточное отношение волновых передач определяют по таким же формулам, что и для планетарных с ведущим водилом

Рис. 6.3. Способы крепления гибкой оболочки к ведомому валу

а – винтами (болтами, шпильками); б – сваркой; в – шлицевым соединением

где h - генератор волновой деформации (ведущее звено): k — ведомое колесо: п - неподвижное колесо.

Для передачи по рис. 6.1 и схеме 1 табл. 6.1

 

Собираемость этой волновой передачи обеспечивается выполнением единственного условия — вхождением зубьев гибкого колеса во впадины жесткого во всех зонах зацепления:

где пw - число зон зацепления (волн деформации), создаваемых генератором (обычно nw = 2); k - коэффициент кратности k = 1; 2; 3; ... Для снижения напряжения в гибком колесе обычно принимают k = 1.

Из формул (6.2) и (6.3) следует

 

Число зубьев z2 гибкого колеса 2 (при заданном значении i(3)1H и выбранных значениях k и nw )

Интервал значений z2 от 150 до 600.

Число зубьев жесткого колеса

 

Основные кинематические схемы волновых передач и их параметры приведены в табл. 6.1. Наиболее распространена схема 1; на рис. 6.4 показана одна из конструкций такой передачи.

В передаче по схеме 2 гибкое колесо 2 — неподвижное, а жесткое колесо 1 вращается. Передаточное отношение

Схему 2а (табл. 6.1 и рис. 6.5) рационально применять для передачи вращения в герметизированное пространство. Передаточное отношение определяется по формуле (6.7).

Волновая передача с двухвенцовой короткой гибкой оболочкой 2 — 2', неподвижным жестким колесом 3 и ведомым жестким колесом 1 показана на рис. 6.6 и на схеме 3 табл. 6.1. Эта передача аналогична планетарной по схеме 3 табл. 5.1. Передаточное отношение

В этой передаче условия соосности и вхождения зубьев в зацепление (при равных значениях модулей в обеих парах) определяются одним условием

 

Обозначим разности

 

Из формул (6.8), (6.9) и (6.10) следует

Рис. 6.4. Мотор-редуктор, выполненный по схеме 1 табл. 6.1.:

1 – неподвижное жесткое колесо; 2 – ведомое гибкое колесо; h – генератор

Рис. 6.5. Мотор-редуктор, выполненный по схеме 2а табл. 6.1.:

1 – ведомое жесткое колесо; 2 – неподвижное гибкое колесо; h – дисковый генератор

Рис. 6.6. Мотор-редуктор, выполненный по схеме 3 табл. 6.1.:

1 – ведомое жесткое колесо; 2 – 2¢ - короткое гибкое колесо с двумя зубчатыми венцами;

3 – неподвижное жесткое колесо; h – дисковый генератор

В этой формуле величина i(3)1H содержится в исходных данных, z2 выбирают в пределах 150-600, значения k и пw приведены в пояснении к формулам (6.3) и (6.5). Вычислив D по формуле (6.11), определяют числа зубьев остальных колес: z1 = z2 + kпw; z2¢  = z2 + D; z3 = z2 + kпw . После необходимых округлений уточняют передаточное отношение. Если отклонение его от заданного больше допускаемого, то выбирают другое значение z2 и повторяют расчет.

Передача по схеме 3 имеет значительно меньшие осевые габариты по сравнению с другими волновыми передачами, но меньшие значения КПД и нагрузочной способности. Рациональная область применения их - приводы кратковременного включения систем управления с передаточным отношением 300 — 6000. Передачу по схеме 3 можно преобразовать в передачу по схеме 2, сделав равными числа зубьев гибкого венца 2' и неподвижного жесткого корончатого колеса 3 (z2¢ = z3). В этом случае вместо зацепления колес 2' и 3 получится шлицевое соединение; осевые габариты такой передачи меньше, чем у передачи по схеме 2, но КПД и нагрузочная способность ниже.

Чертеж общего вида изделия (машины или привода) должен содержать все данные, необходимые для монтажа машины или привода и подготовки их для эксплуатации. Эти чертежи выполняют с указанием габаритных, монтажных и присоединительных размеров, а также технической характеристики изделия. В спецификацию записывают сборочные единицы (редуктор, муфты, рамы, механизм подъема машины и др.), стандартные изделия (электродвигатель и др.), а также те детали, которые не вошли в спецификации чертежей сборочных единиц.
Типовые задания на курсовое проектирование деталей машин