Глава VI волновые зубчатые передачи

§ 6.1. Общие сведения

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

Рис. 6.2. Схемы генераторов волновых передач

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

(6.1)

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

(6.2)

С

(6.3)

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

где п_w - число зон зацепления (волн деформации), создаваемых генератором (обычно n_w = 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

(6.4)

Число зубьев z₂ гибкого колеса 2 (при заданном значении i⁽³⁾_1H и выбранных значениях k и n_w )

(6.5)

Интервал значений z₂ от 150 до 600.

Число зубьев жесткого колеса

(6.6)

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

(6.7)

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

(6.8)

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

(6.9)

Обозначим разности

(6.10)

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

(6.11)

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 п_w при­ведены в пояснении к формулам (6.3) и (6.5). Вычислив  по формуле (6.11), определяют числа зубьев остальных колес: z₁ = z₂ + kп_w; z_2 = z₂ + ; z₃ = z₂ + kп_w . 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 (z_2 = 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.