Волновая зубчатая передача

Волновая передача

— это механизм, в ко­тором движение между звеньями передается перемещением вол­ны деформации гибкого звена. Волновая зубчатая передача (ВЗП) содержит: z1 — гибкое колесо с внешними зубьями, выполнен­ное в виде тонкостенного цилиндра, соединенного с тихоходным валом; z2 — жесткое колесо с внутренними зубьями, соединен­ное с корпусом; h — генератор волн, состоящий из гибкого под­шипника, напрессованного на овальный кулачок (рис. 11.32, а), или из двух больших роликов (дисков), расположенных на экс­центриковом валу.

Генератор волн по большой оси Y выполняют больше диа­метра выступов зубьев гибкого колеса на величину 2W0 , а по ма­лой оси X — меньше этого диаметра. При деформации гибкого колеса во время сборки зубья по большой оси генератора входят в зацепление на полную высоту зуба hd. По малой оси зубья пе­ремещаются на величину W к центру и выходят из зацепления. Между этими участками зубья гибкого колеса погружены во впа­дины жесткого на разную глубину (рис. 1, б).

Рис. 1 Волновая зубчатая передача: а — конструктивная схема; б — процесс деформации гибкого зубчатого венца; в — перемещения зубьев

Необходимое максимальное радиальное перемещение W0 равно полуразности диаметров делительных окружностей:

W0 = О,5(d2 –d1) = 0,5m(z2-z1). (1)

При разности чисел зубьев z2 –

z1 = 2 величина максималь­ной радиальной деформации

W0 = m. При нарезании колес со смещением величина радиальной деформации находится в пре­делах 0,94m < W0 < 1,1 m

Цель деформации — получить большое число одновременно зацепляющихся зубьев и повысить нагрузочную способность пе­редачи. Для обеспечения многопарного зацепления выбирают определенной формы кулачок, величину радиальной деформации и геометрию профиля зубьев.

Принцип работы ВЗП можно объяснить на примере силового взаимодействия звеньев (рис. 2). После сборки передачи ре­зультирующий вектор сил деформации Fh действует на гибкое колесо по большей оси генератора волн. При повороте генератора волн по часовой стрелке на бесконечно малый угол Δφ вектор результирующих сил поворачивается в ту же сторону, увеличиваясь по модулю ( Fht ). Зубья гибкого колеса, перемещаясь в радиальном направлении на величину ΔW, давят на зубья жесткого колеса с силой Fn по нормали к их профилю. Эта сила раскладывается на окружную Ft2 и радиальную Fr2 . На зуб гибкого колеса дейст­вует такая же система сил, но в обратном направлении. Если же­сткое колесо закреплено, то под действием сил Ftl гибкое колесо вращается в сторону, обратную вращению генератора. Если за­креплено «дно» гибкого колеса (см. рис. 1, а), то под дейст­вием сил Ft2 жесткое колесо вращается в сторону вращения ге­нератора волн.

Рассмотрим работу передачи в режиме мультипликатора (ус­корителя), когда остановлено «дно» гибкого колеса. При враще­нии жесткого колеса против часовой стрелки действует система сил в зацеплении, показанная на рис. 2.

На генератор волн в точке контакта по нормали к профилю кулачка давит сила F ≈

Fr1 с плечом е относительно оси враще­ния О. Момент F*e вращает генератор волн, если угол µ будет больше угла трения.

График радиальных перемещений W точек обода гибкого ко­леса от угла поворота φ показан на рис. 1, в. Он напоминает волновую функцию. На угол 2π приходится две волны, поэтому передачу называют двухволновой. При вращении генератора волна смещается по контуру гибкого колеса.

При больших передаточных отношениях применяют трехволновые передачи. В этих передачах имеют место большие на­пряжения изгиба в гибком колесе.

Рис. 11.33. Принцип работы ВЗП

Многопарностъ зацепления определяет все положительные качества этих передач по сравнению с обычными: меньшие массу и габаритные размеры, более высокую кинематическую точность, меньший мертвый ход, меньший шум. Волновые передачи позволяют осуществлять большие переда­точные отношения в одной ступени: минимальное — 70 (ограни­чивается изгибной прочностью гибкого зубчатого венца), макси­мальное — 300 .320 (ограничиваются минимально допустимой величиной модуля, равной 0,2 .0,15 мм). При этом КПД равен 85 .78 %, как и в планетарных передачах при тех же передаточных отношениях. В режиме мультипликатора КПД 65 .55 %.

К недостаткам ВЗП можно отнести сложность изготов­ления колес мелких модулей (0,15 .2 мм), сложность изготовле­ния гибких тонкостенных колес (требуется специальная техноло­гическая оснастка), ограниченные частоты вращения генератора волн из-за возникновения вибраций.

Другие статьи по теме

Электроснабжение электромеханического цеха
Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и ме ...

Надежность машин станки, промышленные роботы
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации. Уровень надежности в значительной степени определяет ...