Кинематика волновой передачи

В последние годы появились механизмы, действие которых основано на деформации одного или нескольких звеньев. К таким механизмам относится волновая передача, предназначенная для передачи вращения через герметичную стенку, разделяющую пространства А и В (рис.3.35, а). Такая передача была придумана для космических спутников («космические технологии»). Все звенья передачи – жесткие, кроме колеса с числом зубьев z₁, которое называется гибким колесом. Конструктивно гибкое колесо выполнено в виде тонкостенного стакана, герметично соединенного со стенкой, разделяющей пространства А и В. Звено Н называется генератором волн. На генераторе Н закреплены ролики, которые прижимают гибкое колесо к жесткому колесу с числом зубьев z₂. При вращении генератора Н гибкое колесо, деформируясь под действием роликов, принимает форму овала и вызывает перемещение зубьев как гибкого колеса, так и жесткого колеса.

Таким образом, жесткое колесо, находясь в пространстве А, получает вращение от зубьев гибкого колеса, расположенных на внешней стенке стакана, в то время как генератор Н, вызывающий это движение зубьев, вращается внутри стакана. Передача называется волновой потому, что гибкое звено в целом остается неподвижным, но при вращении генератора по нему перемещается волна деформации, вызывающая небольшие перемещения зубьев.

Термины «гибкое звено», «тонкостенный стакан» не должны вводить в заблуждение: необязательно гибкое звено представляет собой нечто хлипкое и пластмассовое. Так, например, в волновом редукторе, выпускаемом новокраматорским машиностроительным заводом, гибкое колесо изготавливается из стали и имеет толщину 15¸35 мм.

Иногда удобнее оказывается делать неподвижным жесткое колесо, а гибкое колесо – подвижным выходным звеном (рис.3.35, б).

Рассмотрим кинематику волновой передачи.

Воспользуемся формулой Виллиса (3.61), учитывая, что у цилиндрических колес внутреннего зацепления направление вращения ведущего и ведомого колес совпадает:

(3.66)

При неподвижном гибком колесе z₁ (w₁ = 0) получим:

(3.67)

Пусть z₁ = 200, z₂ = 202; подставляя в (3.67), получим:

.

Таким образом, с помощью компактной волновой одноступенчатой передачи, имеющей всего два зубчатых колеса, можно получить такое же передаточное отношение, как и в трехступенчатом цилиндрическом редукторе, имеющем 6 зубчатых колёс.