Глава 15 ВОЛНОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ

15.1. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ПЕРВЛАЧ

Основное применение имеют зубчатые волновые передачи с механическими генараторами волн и цилшщш- кнми колесами 6]. В волновой mi шшческои передаче преобразование враиргк ноп движения происходит вследствие волнового деформирования одного из звеньев механизма

Передача состоит из трех кинематических звеньев (рис. 15.1): гибкого колеса g, жесткого колеса b и генератора волн h. Гибкое колесо g вьшолняют в виде цилиндра, на кольцевом утолщении которого нарезаны наружные зубья. Гибкий тонкостенный цилиндр вьшолняет роль упругой связи между ; фсилируемым кольцевым утолщением и жестки.,! элементом передачи, которым может быть выходной вал (рис. 15,1, о) или корпус (рис. 15.1, б, в). Жесткое колесо Ь - обычное зубчатое колесо с внутренними ьями. Генератор h волн дефоршщт представляет собой водило (например, с двумя роликами), вставленное в гибкое колесо. При этом гибкое колесо, деформируясь в форме эллипса, образует по

большой оси две зош,1 зацепления (рис. 15.1, й). Генератор в большинстве случаев является ведущим лементом передачи, соединенным с входным валом. Вращение генератора с ювой скоростью соа вызьшает вращение гибкого колеса с угловой скоростью ccg (рис. 15.1, о) или жесткого колеса с вй (рис. 15.1, б, в). Передаточное отношение и волновой передачи при:

- неподвижном жестком колесе b (рис. 15.1, а) гибкое колесо вращается в направлении, обратном направлению вращения генератора:

- неподвижном гибком колесе g (рис. 15.1, б, в) жеспсое колесо вращается Б направлении вращения генератора:

В приведенных зависимостях ZgB Zb -числа зубьев соответственно гибкого и жсткого колес.

Нарис. 15.1, епоказана схема глепшчнон волновой передачи. С ее помощью осуществляют передачу вращения из герметизирсшанного пространства без применения подвижных уплотнений. Гибкое колесо g выполнено в виде глухого стакана с фланцем, которым колесо закрепляют на стенке, разделяющей пространства Ан£. Зубчатый венец гибкого колеса вьшолняют в средней части стакана.

15.2. ВЫБОР ПАРАМЕГГРОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ

Профиль здбьвв. в волновых передачах наиболее широко используют эвольвентные зубья, хзактеризующиеся известными технологическими достоинствами, возможностью использования существующего инструмента, способностью обеспечить под .мгр-жой достаточно высокую лшогопарность зацепления. Для нгфе-чни эвольвентньи зубьев чще всего применяют инструмент с углом исходною контура zu (ГОСТ Ь755-81).

Замечено, что напряжения в ободе гибкого зубчатого колеса уменьшаются с увеличением ширины впадины до размеров, близких или больших толщины зубьев. Эвольвентные зубья с широкой впаданой можно нарезать инструментом с уменьшенной высотой головки зуа. Профиль эвольвентных зубьев с широкой впадиной принят как основной для отечественного стандартного ряда волновых редукторов общего назначения.

Форму деформировавня гябкого колеса определяет ктструкщя генератора: с двумя роликами (рис. 15.2, о), четырефолнковый (рис. 15.2, б), дисковый (рис. 15.2 jLouoflB форм может бьпъ получена кулачковым генератором, .лачкошй генфотор лучше других сохранит заданщ/ю форму дефсаофования и поэтому является предпочтительным.

Размер Wq начального деформирования гибкого колеса является исходным при расчете параметров зацепления и геометрии генератора [6].

Геометрические параметры зачатых венцов гябкого и жесткого колес. Одним из основных геомет[Ических птаметров волновой передаш является внутренний диаметр d гибкого колеса, приб-лижетшое значение которого определяют по критерию усталостной прочностн гибкого вени,

£f = 105 V Т/ (0,1ба.1 /[Г/ {Ка \S\f) ,

где Г-вращающий момент на тихоходном валу, Н-м; ct.i -предел выносливости материала стального гибкого колеса, МПа; Ка = 1,5 + 0,0015 и -эффективный коэффициент конпентрашш напряжений; и - передаточное отношение;

[Sip =1,6..Л,7 -коэффициент безопасности, большие значения -для вероят-fi>r/z НОСТИ нераэрушения свьпие 99 %.

Для передач с кулачковым генератором найцешшй диаметр согласуют с наружным диаметром гибкого подшипника (см. ниже табл. 15.1).

Находят ширину йи1~(0,15...0,2)г/зубча- Рд(. J5 2 того венца и толщину Si гибкого колеса: Ш

Sj = 1(Г*(65 + 2,5 47) d.

Определяют диаметр окружности впадин djg=d+ 2Si. Учитывая, что диаметр dfg близок делительному диаметру гибкого колеса dg df, находят модуль = J4- Предварительно принимают: 2g = 2о для передачи по рис. 15.1, аи ц = 2и-2 для передач по рис. 15.1, б, в.

Значение модуля согласуют со стандартным:

т. мм 1-й ряд... 0,25 0,30 0,40 0.50 0,60 0,80 1,00 2-й ряд... 0,28 0,35 0,45 0,55 0,70 0,90

Далее уточняют числа зубьев , и подбирают смещения исходного контура, обеспечиваю! ползчение ; a.Jтpa 6] Вычисляют д нгелыпл, диаметры колес: гибкого dg mZg и жесткого 4, = mZj,- Находят наружный диаметр гибкого колеса d d , где hg-высота зубьев гибкого колеса. При нарезании на гибком колесе зубьев с узкой впадиной А, (1,5...2,0)/к; с широкой впадиной - (1,35...1,55)т.

Затем назначают остальные размеры гибкого колеса (см. ниже) и в соответствии с выбранной формой деформирования выполняют проверочный расчет, определяя запас сопротивления усталости.

IS.3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ГИБКИХ И ЖЕСТКИХ КОЛЕС

Материалы гибкого и жесткого колес. Гибкие колеса волновых передач изготовляют из легированных сталей. Термической обработке - улучшению - подвергают заготовку в ввде толстой трубы (твердость НВСэ). Механическую обработку выполняют после термообработки. Зуб 1тьтР гт рекомендуют подвергать упрочне1шю: v, включая впадины или пщ аиию.

Для тяжелона .уженны.. п сих коле ри алых v при няют стали повышенной вязкосга марок ЗвХтЮА \ 7лу4шенйе и азотирование,

твердость -ердцевины 32...37 HR( - 4. 5 и ЛШ 40XH2LA чучшение, 3... 9 HR ..a, 0-1 = 480...550 МПа), которые менее чувствительнь к концентрачии напряжении. Средне- и легконагруженные гибкие колеса чаще всего изготовляют из стали марки ЗОХГСА iviii 32. 7 HRQ, o.i = 420.-.450 МПа; при

последующем дробестр;- ном заклеив или азотировании о.\ = 480...500 МПа).

Материады для сварных гибких колес должны хорошо отбиваться. Предпочтительны стали марок ЗОХГСА, 12Х18Н10Т (I8...22 HRC a.i = 280 МПа).

Жесткие колеса волновых передач характеризует менее высокое напряженное состояние Их изготовляют из обьгшых конструкционных сталей марок 45, 40Х, ЗОХГСА с твердостью на 20...30 НВ ниже твердости гибкого кодеса. Возможно выполне1ше жесткого колеса из чугуна марки ВЧбО-1,5.

Конструкщш шбких колес. На рис. 15.3 показаны наиболее распространенные