Преимущества и недостатки волновых передач

Преимущества:

  • Возможность реализации в одной ступени при двухволновом генераторе волн больших передаточных отношений в диапазоне от 40 до 300.
  • Высокая нагрузочная способность при относительно малых габаритах и массе.
  • Малый мертвый ход и высокая кинематическая точность.
  • Возможность передачи движения через герметичную перегородку.
  • Малый приведенный к входному валу момент инерции (для механизмов с дисковыми генераторами волн).

Недостатки:

  • Меньшая приведенная к выходному валу крутильная жесткость.
  • Сложная технология изготовления гибких зубчатых колес.

Структура волновой зубчатой передачи:

Рассмотрим одноволновую зубчатую передачу с генератором волн, который образует с гибким колесом пару скольжения. Волновая передача не может рассматриваться в рамках ранее принятых нами допущений, так как в ней содержится гибкое звено. Поэтому необходимо определить место гибкого элемента в структуре механизма. Гибкая связь обычно допускает по действием силовых воздействий определенные относительные перемещения соединяемых звеньев. Поэтому ее отнесем к отношениям между элементами или к упругой кинематической паре. Зубчатое колесо представляет собой замкнутую систему зубьев. В каждый рассматриваемый момент в контакте в высшей паре могут находится один или несколько зубьев. Так как зубчатые колеса - звенья, то зубья - элементы высшей кинематической пары. Поэтому многопарный контакт между зубчатыми колесами является контактом между элементами одной кинематической пары. Пассивные или избыточные связи, возникающие в этом контакте, относятся к внутренним связям кинематической пары и в структурном анализе на уровне звеньев не учитываются. Поэтому считаем, что в зацеплении находится один зуб. Структурная схема механизма с остановленным жестким колесом при гибком соединении зуба с валом гибкого колеса может быть представлена следующем образом.

Волновая зубчатая передача с упругой муфтой - стаканом.   Рис. 18.3
Волновая зубчатая передача с волновой зубчатой муфтой.   Рис. 18.4

Рассмотрим звенья и кинематические пары механизмов:

  • звенья:

0 - корпус с закрепленным на нем жестким колесом.
1 - быстроходный вал с генератором волн.
2 - зуб гибкого колеса.
3 - вал гибкого колеса.

  • кинематические пары:

А1ви Е1в - одноподвижные вращательные пары.
В2н- двухподвижная низшая пара (рис.18.5). Эта пара образована зубом гибкого колеса и кулачком генератора волн. Пара допускает два независимых движения зуба относительно кулачка: по касательной к профилю кулачка (по оси х) и в осевом направлении (по оси у). Вращение зуба вокруг оси у и перемещения его по оси z не являются независимыми и определяются формой профиля кулачка.

Рис. 18.5 Рис. 18.6

D3упр- двухподвижный упругий шарнир (рис.18.6). Данная кинематическая пара должна обеспечивать зубу гибкого колеса 2 возможность выполнять движения деформации относительно вала 3, но относительные движения в тангенциальном направлении (по оси х) запрещены. Аналогичные движения обеспечивает пара D3муф в зубчатом соединении в волновой зубчатой муфте и пара С3вп в волновом зубчатом зацеплении (рис.18.7).

Оси координат в зубчатой паре направляются так:
ось z - по касательной к профилям в точке контакта, ось х - по нормали к профилям и ось у - по линии контакта зубьев.

Рис. 18.7

Подвижность механизма подсчитывается следующим образом:

n = 3, p1 = 2, p2 = 1, p3 = 2.
Wпр = 6× 3 - 5× 2 - 4× 1 - 3× 2 = 18 - 20 = -2.

В механизме имеется одна местная подвижность Wм= 1 - подвижность зуба гибкого колеса в осевом направлении (по оси у).
Заданная или основная подвижность механизма W0= 1.

Число избыточных связей в механизме равно:
qпр = W0 + Wм + Wпр = 1+1- (-2) = 4.

Эти избыточные или пассивные связи определяют требование параллельности осей пар В,С,D и Е оси пары А.

Движение всех звеньев волнового механизма осуществляется в параллельных плоскостях. Поэтому механизм волновой зубчатой передачи можно рассматривать как плоский.

В этом случае:
n = 3; p1 = 3; p2 = 2;
Wпл = 3× 3 - 2× 3 - 1× 2 = 9 - 8 = 1.
Wм= 0; W0 = 1; qпл = W0 + Wм + Wпл = 1-1 = 0.