Реферат на тему: Конструкция и основные механические характеристики волновых передач

Введение

Волновые передачи кинематически представляют собой планетарные передачи с одним из колес в виде гибкого венца. Гиб кий венец 1 (рис. 1) деформируется генератором волн 3 и входит в зацепление с центральным колесом 2 в двух зонах.

Принцип волновых передач заключается в многопарности зацепления зубьев, которая определяет все положительные каче ства этих передач по сравнению с другими.

Волновые передачи в сравнении с обычными зубчатыми имеют меньшую массу и меньшие габариты, обеспечивают более высокую кинематическую точность, имеют меньший мертвый ход, обладают высокой демпфирующей способностью (в 4-5 раз большей, чем у обычных), работают с мень шим шумом.

При необходимости волновые передачи позволяют передавать движение в гермети зированное пространство без применения сальников.

Волновые передачи позволяют осущест влять большие передаточные отношения в одной ступени; при зубчатых колесах из стали Umin = 60 (ограничивается проч ностью при изгибе гибкого колеса) и Umax = 300 (ограничивается минимально допустимой величиной модуля, равной 0,2...0,15 мм). При этом КПД равен 80...90 %, как и в планетарных передачах с тем же передаточным отношением.

К недостаткам волновых передач можно отнести ограниченные частоты вращения ведущего вала генератора волн при боль ших диаметрах колес (во избежание боль ших окружных скоростей генератора), мелкие модули зубчатых колес (0,15... 2 мм). При серийном изготовлении в специализированном производстве вол новые передачи дешевле планетарных. Крутильная жесткость волновых передач несколько меньше простых зубчатых, но обычно является достаточной.

На рис. 1 гибкий венец 1 нарезан на деформируемом конце тонкой цилиндрической оболочки 5, другой конец которой через тонкое дно соединяется с выходным валом 4.

Генератор волн 3 состоит из овального кулачка соответствующего профиля и спе циального шарикоподшипника 6 с гибкими кольцами. Иногда выполняют генератор волн в виде двух дисков (роликов), распо ложенных на валу или в виде четырех ро ликов. Сборку зацепления можно осуще ствить только после деформации гибкого колеса.

На концах большой оси вала зубья зацепляются по всей высоте, на малой оси зубья не зацепляются. Между этими участ ками зубья гибкого колеса погружены во впадины жесткого колеса на разную глу бину. Зацепление напоминает шлицевое соединение.

При вращении генератора волн гибкий зубчатый венец обкатывается по неподвижному колесу, вращая оболочку и вал. Радиальные перемещения w гибкого ко леса по окружности имеют два максимума и два минимума, т. е. две волны. Поэтому передачу называют двухволновой. Возможны трехволновые передачи, но их при меняют редко, так как в трехволновой передаче выше напряжения изгиба в гиб ком колесе.

Если оболочка неподвижно соединена с корпусом, то вращение от генератора передается жесткому колесу с внутренними зубьями. В схеме (рис. 2) для передачи движения в герметизированное простран ство гибкое колесо имеет зубчатый венец, расположенный в середине удлиненного цилиндрического стакана, левый фланец которого герметично соединен с корпусом. Вращение передается от генератора волн к жесткому колесу г2, выполненному в ви де стакана, охватывающего часть гибкого колеса.

Передачи (см. рис. 1) могут рабо тать в качестве редуктора (КПД 80... 90 %) и мультипликатора (КПД 60... 70 %). В первом случае ведущим звеном является генератор волн, во втором - вал гибкого или жесткого колеса.

Передаточное отношение волновых пе редач определяется так же, как и для пла нетарных, по уравнению Виллиса.

При неподвижном жестком колесе 2 (см. рис. 1)

знак минус указывает на разные направ ления вращения ведущего и ведомого звеньев.

При неподвижном гибком колесе (см. рис. 2)

где n0, n1 (n2) - частоты вращения веду щего и ведомых звеньев; z1, z2 - числа зубьев колес гибкого и жесткого соот ветственно.

Разность зубьев колес должна быть равна или кратна числу волн, т. е. где - число волн, обычно равное 2; - коэффициент кратности, обычно рав ный единице; при u < 45 = 3; при u < 45 = 3.

Необходимое максимальное радиальное перемещение при отсутствии боковых зазоров должно равняться полуразности диаметров начальных окружностей:

Для эвольвентного зацепления диамет ры начальных окружностей можно выра зить через диаметры делительных окруж ностей:

Тогда

где т - модуль зацепления; а и аw - углы профиля исходного контура и зацепления.

Следовательно, величина максимально го упругого перемещения равна межосевому расстоянию обычной передачи внутреннего зацепления.

Если зубчатые венцы нарезаны без сме щения производящего исходного контура (х1 = х2 = 0) или с одинаковыми смеще ниями (для внутреннего зацепления x1 = х2), то а = аw и

Для двухволновой передачи

Минимально допустимое радиальное упругое перемещение . При О± = 20° относительное радиальное пере мещение , при О± = 30° .

Чем меньше передаточное отношение в одной ступени, тем больше потребная величина :

Применяют также волновую передачу с двумя зубчатыми венцами на гибкой обо лочке (как кинематическую. В этом случае пе редаточные отношения u = 3600...90 000, КПД 2...5%.

В качестве наглядной иллюстрации рассмотрим одну конкретную модель волнового редуктора, использующегося в практических целях.

Конструкция волнового зубчатого редуктора, разработанная фирмой USМ (США), показана на рис. 3. Генератор волн, включающий кулачок 7 овальной формы и шарикоподшипник 6 с гибкими кольцами, посажен на быстроходный вал 1 на привулканизированной резиновой прокладке 8. Генератор волн деформирует зубчатый венец 4 гибкого колеса, выпол ненного в виде цилиндрической оболочки и соединенного сваркой с тихоходным ва лом 9. Жесткое колесо 5 выполнено заодно с корпусом. Крышка 3 выполнена с радиальными ребрами, которые охлаждаются потоком воздуха от вентилятора 2.

Для нормальной работы передачи требуется высокая степень соосности генератора волн, гибкого и жесткого колес. Рези новая прокладка 8 до некоторой степени компенсирует несоосность.

В США, Японии налажено серийное про изводство волновых редукторов общего назначения.

Разработан стандартный ряд редукторов в СССР. Стандартный ряд содержит 11 типоразмеров (диаметры делительных окружностей гибкого элемента находятся в диапазоне 50,8-508 мм). В каждом ти поразмере редукторы имеют четыре или в среднем диапазоне (80-320 мм) семь пе редаточных отношений, получаемых за счет изменения модуля и числа зубьев.

Максимальная частота вращения ге нератора волн с шарикоподшипником 3500 мин-1 для диаметров гибких колес 50,8...203 мм и 1750 мин-1 для диаметров 254...407 мм. Частота вращения ограничи вается температурой нагрева и работоспо собностью подшипника генератора волн.

Диапазон передаваемых вращающих моментов 30...30 000 Н-м, мощностей 0,095..,48 кВт.

В нашей стране разработаны и испытаны редукторы с передаваемым моментом 150 000 Н-м.

Оглавление

- Конструкция и основные механические характеристики волновых передач

- Расчет волновых зубчатых передач

- Использованная литература 11

Список литературы

1. "Детали машин", Д. Н, Решетов, изд. "Машиностроение", Москва, 1989 г.