Проектирование червячных передач

Передача состоит из червяка и червячного колеса. Червячная передача относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Угол перекрещивания обычно равен 90°. Возможны и другие углы, отличные от 90°, однако такие передачи применяют редко.

Движение в червячных передачах преобразуется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости.

Основные преимущества червячной передачи: возможность получения больших передаточных отношений в одной паре; плавность и бесшумность работы; повышенная кинематичекая точность; возможность самоторможения (при низком КПД).

Недостатки этой передачи: сравнительно низкий КПД; повышенный износ и склонность к заеданию; необходимость применения для колес дорогих антифрикционных материалов (бронза); повышенные требования к точности сборки (точное a_w, расположение оси червяка в средней плоскости колеса).

Классификация. Геометрические параметры и способы изготовления передач

Вчервячной передаче, так же как и в зубчатой, различают диаметры начальных и делительных цилиндров: , ‑ начальные диаметры червяка и колеса; , ‑ делительные диаметры червяка и колеса. В передачах без смещения , . Точка касания начальных цилиндров является полюсом зацепления.

Червякиклассифицируют по следующим признакам:

Форме поверхности, на которой образуется резьба:цилиндрическиеи глобоидные;

Форме профиля резьбы в осевом сечении: прямолинейными криволинейнымпрофилем.

Форме профиля зуба: с прямолинейным профилем (архимедов червяк), с эвольвентным профилем (эвольвентный червяк)

Основное преимущество эвольвентных червяков ‑ возможность шлифования витков плоской стороной шлифовального круга.

Червячное колесо нарезают червячными фрезами. Червячная фреза для нарезки червячного колеса является копией червяка. Только фреза имеет режущие кромки и наружный диаметр больше на двойной размер радиального зазора в зацеплении.

‑ угол профиля (в осевом сечении для архимедовых червяков и в нормальном сечении зуба рейки, сопряженной с витками эвольвентного червяка);

‑ осевой модуль. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной. Число заходов червяка обозначают .

По стандарту, = l; 2; 4. Рекомендуют: = 4 при передаточном отношении i = 8…15; = 2 при i = 15…30; = l при i > 30.

‑ коэффициент диаметра червяка.

Величины т и q стандартизованы. Для каждого модуля предусмотрены червячные фрезы при всех указанных q и .

Для того чтобы исключить слишком тонкие червяки, стандарт предусматривает увеличение q с уменьшением т. При тонком червяке увеличивается прогиб червячного вала, что нарушает правильность зацепления. Рекомендуют .

Угол подъема винтовой линии .

Диаметры:

, ,

Длину нарезанной части червяка определяют в зависимости от числа заходов червяка и коэффициента смещения x.

При нарезании без смещения диаметры червячных колёс:

, ,

Межосевое расстояние передачи:

По условию неподрезания зубьев

Для нарезания червячных колес со смещением и без смещения на практике используют один и тот же инструмент. Поэтому червяк всегда нарезают без смещения. Смещение инструмента при нарезании колеса выполняют в целях получения передачи с заданным или стандартным межосевым расстоянием.

При заданном межосевом расстоянии a_w коэффициент смещения:

или

У червячного колеса со смещением:

все другие размеры остаются неизменными.

По условию неподрезания и незаострения зубьев величину х на практике рекомендуют изменять в пределах до ±0,7 (реже ± 1).

Кинематические параметры передачи

Передаточное отношение. Вчервячной передаче в отличие от зубчатой окружные скорости v₁ и v₂ направлены под углом 90° друг к другу и различны по величине. Поэтому червячная передача имеет следующие особенности: передаточное отношение не может быть выражено отношением . При одном обороте червяка колесо повернется на угол, охватывающий число зубьев колеса, равное числу заходов червяка. Для полного оборота колеса необходимо оборотов червяка, т. е.

Так как может быть небольшим и часто равным единице (чего не может быть у шестерни), то в одной червячной паре можно получить большое передаточное отношение. Это и является основным достоинством червячных передач.

Скольжение в зацеплении. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как в винтовой паре.Скорость скольжения направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость она равна геометрической разности абсолютных скоростей червяка и колеса, которыми в данном случае являются окружные скорости и :

;

; ;

Здесь ‑ угол подъема винтовой линии червяка. Так как практически < 30°, то в червячной передаче всегда значительно меньше , a больше .

Большое скольжение в червячных передачах служит причиной пониженного КПД, повышенного износа и склонности к заеданию (основные недостатки червячных передач).

Силы в червячном зацеплении

Вчервячном зацеплении действуют:

- окружная сила червяка равная осевой силе колеса :