Расчет волновой губчатой передачи

 

Проектировочный расчет начинают с определения чисел зубьев колес, порядок которого для различных схем передач изложен ниже. Далее рассчитывают передачу на прочность и долговечность.

Волновые зубчатые передачи обычно выходят из строя из-за износа рабочих поверхностей зубьев или усталостной поломки шбкого колеса. В передачах с кулачковыми генераторами и гибкими подшипниками причинами выхода из строя могут быть усталостные поломки колец подшипника, сепаратора или усталостное выкрашивание поверхностей беговых дорожек-колец и тел качения.

В передачах с роликовыми и дисковыми генераторами следует проверять долговечность подшипников качения роли­ков или дисков.

Предварительные значения параметров стального гибкого колеса определяют по эмпирическим формулам:

(6.12)

делительный диаметр, мм

где Т₂ —вращающий момент на ведомом валу, Н×мм;

(6.13)

толщина гибкого колеса под зубьями, мм, из условия его изгибной прочности

 

внутренний диаметр гибкого колеса, мм

	(6.14)

 

где m¢ и z ₂¢ - предварительные значения модуля и числа зубьев гиб-

кого колеса

Формула (6.14) выведена с учетом большого коэффициента смещения производящего контура, порядка 3 и выше.

В случае применения кулачкового генератора с гибким подшипником значение D¢ уточняется после выбора подшипников.

Наружный диаметр кольца гибкого подшипника выбирают из условия обеспеченности заданой долговечности [14]

(6.15)

где Т ₂ – вращающий момент на гибком колесе, Н ^. мм; L_h – заданная долговеч-

ность, ч; n_h — частота вращения генератора, об/мин; п ₂ — частота вращения ведомого колеса, об /мин.

При окончательном выборе внутреннего диаметра гибкого колеса принимают D ³ D'.

По полученному значению внутреннего диаметра гибкого колеса (равному диаметру наружного кольца гибкого под­шипника) уточняют значение модуля передачи

Окончательно выбирают ближайшее значение по ГОСТ 9563 — 60*. Число зубьев гибкого колеса, соответ­ствующее принятым значениям т и D,

(6.16)

 

Принимают ближайшее меньшее четное значение.

Окончательное число зубьев жесткого колеса

z ₁ = z ₂ + kn_w (6.17)

 

Далее уточняют передаточное отношение и определяют отклонение его от заданного. Оно должно быть в пределах допускаемого.

Определение коэффициентов смещения производящего кон­тура. Для устранения интерференции зубьев гибкого и жест­кого колес их нарезают со смещением зуборезного инстру­мента (производящего контура): коэффициент смещения

для гибкого колеса

(6.18)

х ₂ = 3 + 0,01 z ₂

 

для жесткого колеса

х ₁ = х ₂ – 1 + k_w (1 + 5 ^. 10^-5 k_w z ₂),

где k_w – коэффициент радиальной деформации гибкого колеса, w –

 

максимальная радиальная деформация гибкого колеса в рассматриваемом сечении, k_w = 1¸1,2.

Размеры колес. Диаметр делительной окружности гибкого колеса

 

d ₂ = mz _2.

 

Диаметр окружности вершин зубьев гибкого колеса

	(6.19)

d_{а 2} = d ₂+ 2 (х ₂ + K_F) m,

 

где K_F – коэффициент головки зуба гибкого колеса.

 

Диаметр окружности впадин зубьев гибкого колеса

 

d_{f 2} = d ₂ + 2 (х ₂ – h_{a 0}* - с*) т, (6.20)

 

где h_{a 0}* - коэффициент высоты головки производящего контура; с * - коэффициент радиального зазора производящего контура [14].

Ширина зубчатого венна гибкого колеса

 

 

Диаметр делительной окружности жесткого колеса

 

Диамегр окружности вершин зубьев жесткого колеса

	(6.21)

Диаметр впадин зубьев жесткого колеса

 

 

Высота зубьев

(6.22)

 

где а _о — межосевое расстояние в станочном зацеплении; d_{a 0}— диаметр окружности вершин зубьев долбяка.

КПД передачи. Ориентировочные значения КПД и формулы для его определения приведены в табл. 6.1.

Проверочный расчет на прочность гибкого колеса. Проверка коэффициента запаса по нормальным напряжениям:

 

(6.23)

 

где s_-1 – предел выносливости материала гибкого колеса при симметричном цикле изгиба; k _s - коэффициент, учитывающий отличие теоретических коэф-

фициентов концентрации от эффективных;

 

Значения коэффициента А _s в зависимости от числа зубьев гибкого колеса z ₂:

z ₂ …………… 150 200 300 400 500 600

А _s, МПа……. 56,5 57,2 55,5 50,8 45 38,5

 

 

6.2. Значения коэффициентов k _t, b_s и b_t для фрезерованных зубьев в зависимости от предела прочности материала гибкого колеса

Коэффициент	sв, МПА
k t	1,49	1,52	1,55	1,58	1,60
bs; bt	0,88	0,85	0,82	0,78	0,72

e_s- коэффициент, учитывающий диаметр колеса; ориентиро­вочно принимают e_s = 1,0; b_s — коэффициент, учитывающий состояние поверхности. Значения b_s см. в табл. 6.2; s _а — амплитуда цикла нормальных напряжений,

 

(6.24)

 

Местные напряжения изгиба зубьев, МПа

 

(6.25)

 

коэффициент m учитывает снижение неравномерности распреде­ления давления по длине зубьев вследствие износа и дефор­мации гибкого колеса, m = 0,5¸0,6; значения коэффициента формы зуба Y ₂ см. в табл. 6.3; Т₂ — вращающий момент

6.3. Значения коэффициента Y_F в зависимости от числа зубьев