Критерии работоспособности и расчета

На практике установлено, что основными критериями работоспособности волновых передач являются: прочность гибкого колеса; прочность подшипников генератора; жесткость генератора и жесткого колеса; износ зубьев.

Первые два критерия не требуют дополнительных пояснений.

Чрезмерное деформирование генератора и жесткого колеса приводит к интерференции зубьев при входе в зацепление или к вращению (проскакиванию) генератора при неподвижном выходном вале.

Износ зубьев при правильно выбранной геометрии зацепления, удовлетворительной смазке и напряжениях смятия на зубьях, не превышающих допускаемые (см.ниже), незначителен и практически не ограничивает срок службы передачи.

Расчет гибкого колеса

Одним из показателей нагруженности передачи является величина условных напряжений смятия на рабочих поверхностях зубьев. По этому показателю рассчитывают диаметр гибкого колеса как основной габаритный размер передачи. Расчетная схема изображена на рис.11.11.

При расчете полагают, что зубья соприкасаются как плоские поверхности по всей глубине захода h_d, а нагрузка распределяется между ними пропорционально этой глубине. Кроме того, глубина захода изменяется линейно от нуля до максимума. Неточности такого расчета компенсируют при выборе допустимых напряжений. С помощью рис.11.11 нетрудно получить зависимость

,

где F_t = 2T₂ / d – окружная сила; Т₂ – крутящий момент на выходном валу; d - диаметр делительной окружности ведомого колеса; h_d = K_hm – максимальная глубина захода зубьев; К_h – коэффициент глубины захода; z_p = K_Zpz – рабочее число зубьев; K_Zp – коэффициент рабочего числа зубьев; b_W – рабочая ширина зубчатого венца.

После подстановки, выражая m через d / z, получаем

. (11.25)

При средних значениях К_h  1,5 и K_Zp  0,25

_см  10Т₂ / (b_Wd²).

Обозначив _bd = b_W / d, получим

(11.26)

Рис.11.11

Определив d, рассчитывают остальные параметры зубчатых венцов (m, z, d_, d_f, x и пр.) и разрабатывают конструкцию гибкого колеса – рис.11.12.

Исследованиями напряженного состояния гибкого колеса как цилиндрической оболочки установлено, что жесткое (в осевом направлении) соединение гибкого колеса с валом или корпусом (исполнение III) нерационально. При таком соединении жесткость цилиндра значительно возрастает, в зоне соединения образуются большие растягивающие напряжения.

Рекомендуют соединения с помощью гибкого дна (исполнение I) или зубчатое (исполнение II).

Рис.11.12

Материалом для гибких колес обычно служат широко распространенные конструкционные стали типа 40Х, 30ХГСА, 30ХМА, 40ХНМА при НВ  300, _-1  40 кгс/мм².

15