dunaev_lelikova (819766), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Глава 10 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ПЕРЕДАЧ 10.1. Основные схемы передач Основное применение имеют зубчатые волновые передачи с механическими генераторами волн и цилиндрическими колесами (61. В волновой механической передаче преобразование вращательного движения происходит вследствие упругого волнового деформирования одного из звеньев механизма. Ю Ь я у) А Рнс. 10.1 219 Передача состоит из трех кинематических звеньев (рис. 10.1, а — в): гибкого колеса я, жесткого колеса Ь и генератора волн Ь. Гибкое колесо я выполняют в виде тонкостенного цилиндра, на кольцевом утолщении которого нарезаны наружные зубья.
Гибкий тонкостенный цилиндр выполняет роль упругой связи между деформируемым кольцевым утолщением и жестким недеформируемым элементом передачи, которым может быть выходной вал (рис. 10.1, а) или корпус (рис. !О.1, б, в). Жесткое колесо Ь— обычное зубчатое колесо с внутренними зубьями. Генератор Ь волн деформации представляет собой водило (например, с двумя роликами), вставленное в гибкое колесо. При этом гибкое колесо, деформируясь в форме эллипса, образует по большой оси две зоны зацепления (рис. !0.1, б).
Генератор в большинстве случаев является ведущим элементом передачи, соединенным с входным валом. Вращение генератора с угловой скоростью ак вызывает вращение гибкого колеса с угловой скоростью ок (рнс. 1О.1, а) или жесткого колеса с сок (рис. 10.1, б, в). Передаточное отношение и волновой передачи при; — неподвижном жестком колесе Ь (рис. 10.1, а) гибкое колесо вращается в направлении, обратном направлению вращения генератора: и = — г„/(гк — г ); — неподвижном гибком колесе я (рис. 1О.1, б, в) жесткое колесо вращается в направлении вращения генератора: " = гь ~(гь ) .
В приведенных зависимостях гг и гь — числа зубьевсоответственно гибкого и жесткого колес. 10.2. Выбор параметров зацепления Профиль зубьев. В волновых передачах наиболее широко используют эвольвентные зубья, характеризующиеся известными технологическими достоинствами, возможностью использования существующего инструмента, способностью обеспечить под нагрузкой достаточно высокую многопарность зацепления. Для нарезания эвольвентных зубьев чаще всего применяют инструмент с углом исходного контура 20' (ГОСТ ! 3755-81). 220 Замечено, что напряжения в ободе гибкого зубчатого колеса уменьшаются с увеличением ширины впадины до размеров, близих или больших толщины зубьев.
Звольвентные зубья с широкой надиной можно нарезать инструментом с уменьшенной высотой оловкн зуба. Профиль эвольвентных зубьев с широкой впадиной принят как основной для отечественного стандартного ряда волновых редукторов общемашиностроительного применения. Форму деформированнн гибкого колеса определяет конструкция генератора; с двумя роликами (рис. ! 0.2, а), четырехроликовый !рис. 10.2, б), дисковый (10.2, в). Любая из форм может а) ~ 2 б) быть получена кулач- я> ~г ковым генератором. Г ' , г 1 Кулачковый генера- .
' г !" тор лучше других со- г,д.рг, храняет заданную форму деформирования и поэтому является предпочтитель- Рис. 10.2 ным. Размер И'О начального деформирования гибкого колеса является исходным при расчете параметров зацепления и геометрии генератора [6). Геометрические параметры зубчатых венцов гибкого н жесткого колес. Одним из основных геометрических параметров волновой передачи является внутренний диаметр а! гибкого колеса, приближенное значение которого определяют па критерию усталастной прочности гибкого венца, с! =105 где Т вЂ” вращающий момент на тихоходном валу, Н м; о, — предел выносливости материала стального гибкого колеса, Н)ммз; К, = 1,5 + + 0,0015 и — эффективный коэффициент концентрации напряжений; и — передаточное отношение; !Ял = 1,6 ...
1,7 — коэффициент безопасности, большие значения — для вероятности неразрушения свыше 99 %. 221 Для передач с кулачковым генератором найденный диаметр согласуют с наружным диаметром Р гибкого подшипника (см, ниже табл. 10.1). Находят ширину Ь = (0,15 ... 0,2) а~зубчатого венца н толщину Я~ гибкого колеса: Я, =10 '(65+2,5 чи')И. Определяют диаметр окружности впадин ф,. = И+ 25ь Учитывая, что диаметр ау близок делительному диаметру гибкого колеса а' = ~Ь, находят модуль т = а' /г .
Предварительно принимают: г, = = 2и для передачи по рис. 1О.1, а и я, = 2и — 2 для передач по рис. 10.1, б, в. Значение модуля т согласуют со стандартным; и, 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 я, яь и подбирают смещения исходного контура, обеспечивающие получение диаметра с1г [6).
Вычисляют делительные диаметры колес: гибкого с1 = лис и жесткого гЬ = там Находят наружный диаметр гибкого колеса а~, = ф. + + 2Ь„, где Ь вЂ” высота зубьев гибкого колеса. При нарезании на гибком колесе зубьев с узкой впадиной Ь = (1,5 ... 2,0)т; с широкой впадиной — Ь,=(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. 10.3. Конструирование гибких и жестких колес Материалы гибкого и жесткого колее.
Гибкие колеса волновых передач изготовляют из легированных сталей. Термической обработке — улучшению — подвергают заготовку в виде толстой трубы (твердость 30-37 НКС). Механическую обработку выполняют после термообработки. Зубчатый венец рекомендуют подвергать упрочнению: иаклепу, включая впадины зубьев, или азотированию. Наклеп повышает предел выносливости в -1,15 раза, азотирование в -1,4 раза. Для тяжелонагруженных гибких колес (при малых и) применяют стали повышенной вязкости марок 38Х2МЮА (т.о.
— улучшение и азотирование, твердость сердцевины 32 ... 37 НКС, о ~ = = 480 " 550 Н/мм ); 40ХН2МА (улучшение, 32 ... 39 НКС, о ~ = з = 480 ... 550 Н/мм ), которые менее чувствительны к концентрации напряжений. Средне- и легконагруженные гибкие колеса чаще всего изготовляют из стали марки ЗОХГСА (улучшение, 32 ... 37 НКС, а, —— 420 ... 450 Н/мм при последующем дробеструйном наклепе или азотировании о ~ = 480 ... 500 Н/мм'). Сталь ЗОХГСА принята как основная для изготовления стандартных волновых редукторов.
Материалы для сварных гибких колес должны хорошо свариваться. Предпочтительны стали марок ЗОХГСА, 12Х18Н10Т (18 ... 22 НКС, о ~ = 280 Н/мм ). Жесткие колеса волновых передач характеризует менее высокое напряженное состояние. Их изготовляют из обычных конструкционных сталей марок 45, 40Х, ЗОХГСА с твердостью на 20 ... ... ЗО НВ ниже твердости гибкого колеса. Конструкции гибких колес. На рис. 10.3 показаны наиболее распространенные конструкции гибких колес волновых передач: на рис. 10.3, а — с гибким дном и фланцем для присоединения к валу; на рис. !0.3, б, в — с шлицевым присоединением к валу. Шлицы могут быть нарезаны на наружной (рис. 10.3, б) или на внутренней поверхности цилиндра (рис.
10.3, в). Шлицевое соединение снижает жесткость цилиндра и вследствие осевой подвижности уменьшает напряжения в нем. При отсутствии гибкого дна и жестком соединении цилиндра с валом (рис. 10.3, г) напряжения в цилиндре значительно возрастают, увеличивается его изгибная жесткость и связанная с ней нагрузка на генератор. Применять такую конструкцию не следует.
В исполнении гибкого колеса по рис. 103, а осевую податливость обеспечивают тонким дном в месте перехода цилиндра к валу. Применяют сварные варианты соединения цилиндра с гибким дном: стыковым швом (рис. 10.3, д), с отбортовкой кромок (рис. 10.3, е). Возможно также сварноесоединение гибкого дна с валом по размеру не более 4 (рис. 1О. 3, ж); на гибком дне выполняют отбортовку по диаметру вала. 223 Если дно имеет фланец, то соединение с валом может быть болтовым (рис.
10.3, а), шлицевым или соединением с натягом. Чаще всего выполнЯют шлицевое соединение, котоРое позволЯет иметь сравнительно небольшой размер Я, (рис, 10.3, з). Поясок а~ (рис. 10.3„а) выполняют для уменьшения концентрации напряжений на краях зубчатого венца. С этой же целью выполняют большим радиусом Я~ галтель от зубчатого венца к цилиндру. Отверстия Нэ увеличивают податливость гибкого дна и обеспечивают циркулирование смазочного материала. Число и размеры отверстий принимают возможно большими при соблюдении, однако, достаточной прочности и устойчивости дна. Ранее расчетом были определены Ы, ф, Ы,я, Ь и Яь Другие размеры, указанные на рис. 10.3, можно принимать по рекомендациям, проверенным на практике: 4 = ( 0,7 ...
О, 8)4 а~ = 250 1=(0,8 ... 1,0)п'; азм(0,3 ... 0,5) Ь„; а~ = 0,4(а' — 4); Л =зх; Яз=(0,65 "0,85)Яб Яэ=2Яь 5~ = 1,25 Яь Исполнение гибкого колеса по рис. 10.3, б является более универсальным по возможности присоединения к валу или корпусу. Заготовкой колеса может служить труба. Исполнение с гибким дном (рис. 10.3, а) целесообразно применять в крупносерийном производстве, когда металлическую заготовку можно получить штамповкой или раскаткой.
Если применение методов пластического деформирования затруднено, то применяют сварные конструкции (рис. 10.3, д, е). В единичном производстве заготовку гибкого колеса по рис. 10.3, а можно получить вытачиванием. Однако необходимо учитывать, что при этом снижается прочность.
Конструкции жестких колес. Жесткие колеса волновых передач подобны колесам с внутренними зубьями обычных (с неподвижными осями) и планетарных передач. Жесткое колесо ! (рис. 10.4, а) запрессовано в корпус 2, враШающий момент воспринимает посадка с натягом и три-четыре штифта 3. В конструкции по рис. 10.4, б жесткое колесо 1 имеет 225 фланец и центрирующие пояски для установки колеса в корпус 2 и крышки 4 на колесо. Конструкция колеса по рис. 10.4, а проще, но монтаж и демонтаж жесткого колеса менее удобны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
