3.4. Понятие о планетарных, волновых передачах и

дифференциальных механизмах

3.4.1. Планетарные передачи

Планетарными называют передачи, которые имеют хотя бы одну подвижную геометрическую ось колеса. Зубчатая планетарная передача (рис.3.13) состоит из центрального колеса "а" с наружными зубьями, центрального колеса "в" с внутренними зубьями, сателлитов "g" с подвижными геометрическими осями и водила "h", на котором закреплены оси сателлитов. Сателлиты, обкатываясь по центральным колесам, вращаются вокруг своих осей и вместе с водилом вокруг центральной оси, совершая движения, подобные движению планет. Планетарная передача может иметь один или несколько сателлитов n_W одинакового размера. Ось, относительно которой вращаются водило вместе с сателлитами и центральное колесо, называется центральной (основной).

Рис.3.13

Планетарные механизмы, в которых подвижны все три звена "а","в" и "h", называются дифференциалами или дифференциальными передачами, они обладают двумя степенями свободы. Если одно из колес "а" или "в" сделать неподвижным, то получится механизм с одной степенью свободы, называемой простой планетарной передачей. При неподвижном колесе "в" движение может передаваться от "а" к "h" или от "h" к "а"; при неподвижном колесе "а" – от "в" к "h" или от "h" к "в". При неподвижном водиле "h" механизм превращается в обычную зубчатую передачу с передачей вращения от "а" к "в" или от "в" к "а" через промежуточное колесо "g". Наиболее часто применяются простые планетарные передачи типа 2к-h с неподвижным колесом "в" (рис. 3.13). зубчатые колеса могут быть цилиндрическими или коническими, с прямыми и косыми зубьями. В зависимости от назначения и нагрузок колеса изготавливаются из металлов и неметаллов и, как правило, нормальными. Например, в авиационных редукторах зубчатые колеса изготавливаются из легированных сталей 12ХНЗА, 30ХГСА, 30ХА, 40ХН с твердостью 320…450 НВ.

Достоинства планетарных передач: возможность получения большого передаточного отношения (до тысячи) при малых габаритах и небольшой массе конструкции; при работе меньше шума; выше плавность и нагрузочная способность; малая нагрузка на опоры.

Недостатки: резкое снижение КПД с ростом передаточного отношения; повышенные требования к точности изготовления и монтажа.

Планетарные передачи применяют в силовых передачах и приборах для редуктирования скорости; дифференциалах автомобилей, тракторов, станков. Приборов для сложения и разложения движения; в коробках передач двигателей, приборах для управления и регулирования скорости.

3.4.2. Волновые передачи

Волновыми называют передачи, в которых движение осуществляется за счет перемещения волны деформации гибкого колеса.

Волновая зубчатая передача (рис.3.14) состоит из генератора волн "h", гибкого колеса "g" с наружными зубьями и жесткого колеса "в" с внутренними зубьями. Ведущим является генератор волн. Одно из колес (чаще жесткое) неподвижное, а второе – соединено с выходным валом.

Генератор волн представляет собой водило с роликами или кулачками. Если роликов (кулачков) два (n_W = 2), то генератор двухволновый. Гибкое колесо имеет форму стакана с легкодеформирующейся тонкой стенкой; в утолщенной части нарезаются зубья. Гибкие колеса изготавливают из сталей повышенной вязкости, типа 30ГСА, 40ХН2МА и др. Наружный диаметр генератора больше внутреннего диаметра цилиндра на двойное радиальное перемещение стенки гибкого колеса по большой оси генератора. Жесткое и гибкое колеса имеют разное число зубьев. Обычно z_в – z_g = 2 и передача называется двухволновой. При вращении генератора его ролики деформируют гибкое колесо, придавая ему форму эллипса. При этом у концов большой оси эллипса зубья колес находятся в полном зацеплении, а в зонах близких к малой оси эллипса полностью выходят из зацепления. При работе возникают две движущиеся волны гибкого колеса, вызывающие в нем радиальное и угловое перемещение; гибкое колесо обкатывается по неподвижному жесткому в направлении, противоположном вращению вала генератора.

Кинематическая волновая передача подобна соответствующей планетарной передаче.

Достоинства: малая масса и габариты при большой нагрузочной способности, что связано с большим числом зубьев в зацеплении (20…40%); большое передаточное отношение одной ступени (ί = 80…300); возможность передачи движения из герметизированного пространства; плавность и бесшумность работы.

Недостатки: сложность изготовления гибкого колеса и генератора волн; сравнительно высокие угловые скорости вала генератора; малая мощность (до 3…5 кВт).

Рис.3.14

Волновые передачи находят применение в силовых и кинематических редукторах и мультипликаторах в башенных строительных кранах, в приводах космических аппаратов, в механизмах летательных аппаратов, луноходах, атомных реакторах и др.