3.6. Материалы колес передачи

Материалом для гибких колес служат стали марок З0ХГСА, 40X13, 40ХНМА. Для волновых редукторов общего назначения ча­ще других применяют сталь З0ХГСА с термообработкой улучшение (Н = 280 ... 320 НВ), а зубчатый венец подвергают дробеструйному наклепу или азотированию (σ_в = 1100 МПа; σ_–1 = 480...500 МПа) Термической обработке подвергают заготовку в виде толстой трубы. Азотирование и наклеп зубчатого венца выполняют после механи­ческой обработки и нарезания зубьев.

Жесткое колесо волновых передач по конструкции подобно ко­лесам с внутренними зубьями обычных и планетарных передач. Ха­рактеризуется менее высоким напряженным состоянием, чем гибкое колесо. Изготовляют из обычных конструкционных сталей, напри­мер, марок 45 или 40Х.

3.7. Расчет передачи

В ходе предварительного расчета определяют диаметр отверстия гибкого колеса D, мм, по критерию усталостной прочности и по критерию динамической грузоподъёмности подшипника генератора волн (расчет по второму критерию здесь не приводится).

Диаметр отверстия гибкого колеса по критерию усталостной прочности D, мм,

^,

где Т – вращающий момент на тихоходном валу, Нм; σ_–1 – предел выносливости материала гибкого колеса, МПа; К_σ = 1,5 + 0,0015и – эффективный коэффициент концентрации напряжений; и – передаточное отношение; [S]_F – коэффициент безопасности.

Диаметр D далее согласуют с наружным диаметром гибкого подшипника.

Проверочный расчет выполняют исходя из условия прочности гибкого колеса

где S_F – коэффициент безопасности по усталостной прочности, МПа, [S]_F – допускаемый коэффициент безопасности по усталостной прочности, МПа.

[S]_F = 1,6... 1,7

Коэффициент безопасности по усталостной прочности гибкого зубчатого венца рассчитывают по формуле

где σ_–1 – предел выносливости материала гибкого колеса, МПа.

Действующее эквива­лентное напряжение в гибком колесе:

где Е – модуль упругости материала колеса, МПа; r = (D + h)/2 – радиус срединной поверхности до деформирования; А_σ – коэффициент, зависящий от формы деформирования; К_σ – коэффициент, учитывающий влияние зубчатого венца и его растяжения на прочность гибкого колеса (К_σ = 1,5 ... 2,2); K_Д = 1,3... 1,7 – коэффициент, учитывающий увеличение действующих напряжений вследствие изменения начальной формы и размера деформи­рования; K_τ = 1,2...1,3 – коэффициент, учитывающий действие касательных напря­жений, обусловленных нагружением гибкого колеса вращающим моментом Т и перере­зывающими силами Q.

Расчет подшипника генератора волн. Особенностью работы волновых генераторов является то, что они вращаются с высокой частотой входного звена, воспринимая большие нагрузки выходного звена. Оптимальным по нагрузочной способности является кулачко­вый генератор волн. Требуемую динамическую грузоподъемность гибкого шарикоподшипника вычисляют по обычной методике, при­нятой для подшипников качения.

Контрольные вопросы

1. Как устроена и как работает волновая зубчатая передача? Назовите основные элементы передачи.

2. Каковы основные достоинства и недостатки волновой пере­дачи по сравнению с другими передачами?

3. Каким образом гибкому колесу придают овальную форму? Как происходит передача движения от ведущего звена к ведомому?

4. Какова разность чисел зубьев жесткого и гибкого колес волновой передачи? Какой применяют профиль зубьев?

1. Как вычисляют передаточное отношение волновой передачи? Почему подшипник кулачкового генератора называют гибким?

5. Каковы основные критерии работоспособности волновых передач?

6. Почему волновые передачи применяют в устройствах с по­вышенными требованиями к кинематической точности для переда­чи движения из герметизированного пространства?