Основные размеры зубчатых колес

Классификация зубчатых передач

Зубча́тая переда́ча — это механизм или часть механизма, в состав которого входят зубчатые колёса, и предназначенный для:

• передачи вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся и скрещивающиеся оси.
• преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.

При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом. В случае пары зубчатых колёс с одинаковым числом зубьев ведущее зубчатое колесо называется шестернёй, а ведомое — колесом.

Зубчатые передачи наиболее компактны по сравнению с другими передачами, они наиболее надежны и долговечны и применяются во всех случаях взаимного расположения валов.

Классификация зубчатых передач осуществляется по нескольким признакам (по форме образующей, по расположению осей, по расположению зубьев, по форме зубьев, по форме образующей зубьев, по характеру) и может быть представлена следующей схемой (рис. 3.1).

Прямозубые передачи отличаются простотой изготовления: их колеса могут быть изготовлены на универсальном металлорежущем оборудовании. Однако, из-за малой степени перекрытия они испытывают при работе удары, большие изгибные и контактные нагрузки, что приводит к снижению точности зацепления, вибрациям и шуму, снижению срока службы зацепления. В косозубых передачах и передачах с круговым зубом одновременно в зацеплении находится боле, чем 2 зуба, что повышает плавность хода, точность передачи, снижает нагрузки на зуб. Это дает возможность применить меньшие модули, уменьшить габариты передачи. В то же время колеса с наклонным и круговым зубом могут быть изготовлены только на специальных станках со сложной кинематикой с использованием сложного инструмента. Шевронные передачи позволяют передавать значительные моменты и устойчивы к большим нагрузкам, однако весьма трудоемки в изготовлении.

Червячные передачи позволяют передавать значительные моменты и обеспечивают значительные передаточные числа при минимальных габаритах. Они являются самотормозящими, что повышает безопасность грузоподъемных механизмов. В то же время они отличаются большим трением в зацеплении, что вызывает высокие температуры и износ поверхностей витков червяка и зубьев колеса. Поэтому необходимы специальные меры по теплоотводу и гарантированной смазке передачи, колесо изготавливают из бронзы, что повышает стоимость передачи. Червячная передача является необратимой, то-есть ведущим звеном может быть только червяк. Глобоидный червяк вследствие большого числа витков, находящихся в зацеплении с колесом, позволяет передавать максимально возможные нагрузки.

Параметры эвольвентного зацепления

Рассмотрим зацепление пары зубчатых колес (рис. 3.2). На рисунке обозначено: 1-1 касательная к делительным окружностям в точке зацепления; А₀-Б₀ – линия зацепления, касательная к основным окружностям и проходящая через точку зацепления, r₀₁ и r₀₂  - радиусы основных окружностей; r₁ и r₂ – радиусы делительных окружностей; r_в1 и r_в2 – радиусы вершин зубьев; r_вп1 и r_вп2 – радиусы впадин зубьев соответственно ведущего и ведомого зубчатых колес; α_W – угол зацепления; n₁ и n₂ – частоты вращения ведущего и ведомого колес; a_W – межосевое расстояние.

Основной характеристикой зубчатой передачи, определяющей ее основные размеры, является модуль – m, связанный с шагом зубьев колеса соотношением: t = π m . Модуль измеряется в миллиметрах или пинчах (старая размерность). Окружность контакта зубьев колеса и шестерни называется делительной окружностью и определяется через модуль и число зубьев Z:

d_{W 1} = mZ ₁           d_{W 2} = mZ _2.

Характеристикой, определяющей кинематику передачи, является передаточное число u или передаточное отношение i, равные соответственно:

u = Z ₂ / Z ₁    и i = n ₁ / n ₂ = ω ₁ / ω ₂,

где ω ₁ и ω ₂ – угловые скорости ведущего и ведомого колеса.

Угловая скорость связана с частотой вращения зависимостью ω =π n /30.

Зацепление зубьев начинается с контакта вершины зуба шестерни с ножкой зуба колеса. В процессе зацепления точка контакта зубьев перемещается по линии зацепления А₀-Б₀, расположенной под углом α_W, который определяется начальным контуром и равен согласно ГОСТ α_W = 20⁰.

Наибольшие напряжения возникают при этом на вершине зуба. Начальный контур соответствует условиям нарезания зубьев реечным инструментом. В зацеплении зубьев имеет место качение в точке М_Р и скольжение на других участках.

 

 

ЦИЛИН-ДРИЧЕС-КИЕ С КРУГОВЫМ ЗУБОМ

КОНИЧЕС-КИЕ

ВИНТ- ГАЙКА

ЗУБЧАТО-РЕЕЧНЫЕ

ЦИЛИНДРИ-ЧЕСКИЕ

                                                                      

 

 

 

Рис. 3.1 Классификация зубчатых передач

 

 

                                     r₀₁ n₁                                                                          r_вп1

                   А₀

                                                                                                

Боковая поверхность                                                               r₁

зуба

МР

                  1                                                         r_в1                1

    r₂                                              

 

 

  r_в2                                             r_вп2     r₀₂                Б₀      α_W  a_W   

 

 

                                     n₂        

Рис. 3.2 Элементы эвольвентного зацепления

Относительная скорость в этой точке равна: ω _{отн =} ω ₁ + ω _2. В какой-либо точке М_Х будет происходить скольжение с переменной скоростью V _СК = l_MX ω _отн , где l_MX – текущее расстояние от точки М_Р до точки М_Х. В соответствии с изложенным наибольшее скольжение будет наблюдаться в конце зацепления. Это является основной причиной трения и износа боковых поверхностей зубьев.

Основные размеры зубчатых колес

Работа зубчатой передачи определяется межосевым расстоянием, которое определяется как полусумма делительных диаметров:

a_W = 0,5 ( d_{W 1} + d_{W 2} )

Высота зуба определяется из соотношения: h = 4,5 m = ( h ₁ + h ₂ ).

где h ₁ = 2 m высота головки зуба, h ₂ = 2,5 m высота ножки зуба.

Высота ножки принимается большей, чтобы предотвратить заклинивание головки зуба одного колеса во впадине другого. Через высоту головки и ножки зуба определяется величина наружного диаметра колеса d _В (диаметр вершин зубьев) и диаметра впадин d _ВП:

d _В = d_W +2 h ₁ и d _ВП = d_W +2 h _2.

Радиусы основных окружностей равны: r ₀ = 0,5 d_W Cos α_W .

Радиусы кривизны эвольвентного профиля зубьев: ρ = 0,5 d_W Sin α_W.

Величина модуля и межосевого расстояния зацепления связаны соотношением:

m = (0,01…0,02)a_W.

Ширина зубчатого венца зависит от величины межосевого расстояния и нагруженности передачи:

b = ψ_ba a_W,

где  ψ_ba – коэффициент ширины зуба, выбираемый из ряда от 0,1 до 1,25, при этом для коробок передач принимаются значения 0,1 – 0,4. Большие значения при прочих равных условиях принимаются для колес с прямыми зубьями.

---

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 416; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!