2.3 Волновые механические передачи Общие сведения, конструкция и кинематические параметры
Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма. Основное распространение получили зубчатые волновые передачи, состоящие из трех основных элементов: гибкого колеса g; жесткого колеса b; волнового генератора h.
Рисунок 1 – Конструкция и принцип работы
Нагруженный диаметр dg недеформированного гибкого колеса меньше внутреннего диаметра db жесткого колеса.
db- dg=2W0,
где W0 – размер деформирования.
Сопоставляя структурные схемы волновой передачи и других передач, можно отметить следующие принципиальные различия:
- все передачи являются механизмами с жесткими звеньями; волновая передача содержит гибкое звено;
- во всех передачах с жесткими звеньями преобразования движения осуществляются или по принципу рычага (зубчатые, фрикционные, ременные и цепные передачи), или по принципу наклонной плоскости (червячные и винтовые передачи).
В волновой передаче преобразование движения осуществляется путем деформирования гибкого звена. Сущность принципа деформирования в том, что при волновом деформировании гибкого колеса всем его точкам сообщаются окружные скорости. При контакте гибкого колеса с жестким по гребням волн окружные скорости волновых перемещений сообщаются жесткому колесу (или гибкому), как ведомому звену передаточного механизма.
В зубчатой волновой передаче жесткое колесо имеет внутренние зубья, а гибкое – наружные зубья. Для зацепления необходимо равенство модулей обеих колес.
Пусть dg и db – делительные диаметры
При этом передаточное отношение при неподвижном гибком колесе:
,
При неподвижном жестком колесе:
Если разность
=2
или равна числу волн генератора U,
тогда
– из этих формул можно найти числа
зубьев колес.
Волновая передача может обеспечить одновременное зацепление большого числа зубьев (20…40%), которое зависит от формы и размера деформирования гибкого колеса, формы профиля зубьев и пр.
Преимущество:
- волновая зубчатая передача имеет высокую нагрузочную способность при малых
габаритах.
Для уменьшения износа зубьев и потерь на трение в зацеплении выгодно уменьшать использование клинового эффекта. С этой целью параметры зацепления следует выбирать так, чтобы зацепление осуществлялось преимущественно в зоне большой оси генератора.
Выбор профиля зубьев
Разработано несколько профилей зубьев для волновых передач. Преимущественное распространение получили эвольвентные зубья, как наиболее технологичные и обеспечивающие удовлетворительное зацепление. При эвольвентном профиле зубьев без учета деформации зубьев под нагрузкой в одновременном зацеплении находится лишь небольшая часть зубьев в зоне большой оси генератора. На остальной части между зубьями существует зазор i. При сравнительно высокой податливости гибкого колеса небольшие зазоры под нагрузкой сохраняются. В зацепление вступает большое число зубьев. Чем меньше зазоры в ненагруженной передаче, тем больше зубьев зацепляется одновременно.