Цилиндрические зубчатые колеса

Лекция № 3 Зубчатые передачи

Зубчатая передача – это механизм, который с помощью зубчатого зацепления передает или преобразует движение с изменением угловых скоростей и моментов.

Зубчатые передачи применяют для преобразования и передачи вращательного движения между валами, а также для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.

Зубчатые передачи – наиболее распространенный тип передач в современном машиностроении и приборостроении; их применяют в широких диапазонах скоростей (до 100 м/с), мощностей (до десятков тысяч киловатт).

Основные достоинства зубчатых передач по сравнению с другими передачами:

-технологичность, постоянство передаточного числа;

-высокая нагрузочная способность;

-высокий КПД (до 0,97-0,99 для одной пары колес);

-малые габаритные размеры по сравнению с другими видами передач при равных условиях;

-большая надежность в работе, простота обслуживания;

-сравнительно малые нагрузки на валы и опоры.

К недостаткам зубчатых передач следует отнести:

-невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;

- высокие требования к точности изготовления и монтажа;

-шум при больших скоростях; плохие амортизирующие свойства;

-громоздкость при больших расстояниях между осями ведущего и ведомого валов;

-потребность в специальном оборудовании и инструменте для нарезания зубьев.

Классификация зубчатых передач (ЗП)

1 По расположению осей колес:

- ЗП между параллельными валами осуществляется цилиндрическими зубчатыми колесами,

- передача вращения между валами с пересекающимися осями осуществляется коническими ЗП,

- если оси валов скрещиваются (перекрещиваются):

гипоидные, винтовые и червячные передачи.

- Для преобразования вращательного движения в поступательное применяется реечная передача.

2 По конструктивному оформлению передачи бывают:

- открытые передачи,

- закрытые передачи.

3 По окружной скорости:

- тихоходные до 3 м/с,

- быстроходные свыше 15 м/с,

- среднеходные 3-15м/с.

4 В зависимости от взаимного положения колес:

- передачи с внешним зацеплением,

-передачи с внутренним зацеплением.

5 По форме профиля зуба:

- эвольвентные,

- круговые,

- циклоидальные.

6 По точности зацепления:

- существует 12 степеней точности (6-10 применяемые, 6 для ответственных деталей).

7 По расположению зубьев относительно образующих колес:

-прямозубые;

-косозубые;

-шевронные;

-с криволинейным зубом.

Цилиндрические зубчатые колеса

Цилиндрические зубчатые передачи предназначены для передачи вращательного момента между параллельными валами.

Поверхности взаимодействующих зубьев должны обеспечить непрерывное зацепление при вращении зубчатых колес с постоянным передаточным отношением.

Элементы зубчатого колеса:

Определения элементов зубчатых колес приведены по ГОСТ 16530-83.
Меньшее из колес обычно называют шестерней, большее – колесом.

Обод (зубчатый венец) – часть зубчатого колеса, на котором расположены зубья.
Ступица – часть зубчатого колеса, предназначенная для соединения колеса с валом или осью.
Диск – часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей.

 

 

Цилиндрические зубчатые колеса могут быть с прямым, косым и шевронным зубом.

Профили зубьев должны подчиняться определенным требованиям, вытекающим из основной теоремы зацепления:

Общая нормаль (линия зацепления) к сопряженным профилям зубьев делит межосевое расстояние на отрезки обратно пропорциональные угловым скоростям.

               Рисунок 1                                            Рисунок 2

 

Профили зубьев должны быть технологичными, т. е. такими, чтобы их можно было получить в производственных условиях наиболее простыми методами. Из теоретически возможных профилей преимущественное приме­нение полу-чили эвольвентные профили.
Эвольвентное зацепление предложено Эйлером более 200 лет назад. Это зацепление по сравнению с другими имеет следующие преимущества: при изменении межосевого расстояния не нарушается правильность их зацеп­ения (не изменяется передаточное число).

Все геометрические параметры зубчатых передач стандартизированы. Геометрия цилиндрических колес определяется несколькими концентри-ческими окружностями.

Делительная окружность делит зуб на головку и ножку и принадлежит каждому отдельно взятому колесу, диаметр ее обозначается d. (рисунок 2)

Начальные окружности – это сопряженные окружности двух сцепляющихся колес, их радиусы равны О₁Р и О₂Р. (рисунок 1) Начальные окружности относятся только к зацеплению пары колес. При изменении межцентрового расстояния О₁ О₂ они тоже меняются. У большинства зубчатых передач делительные окружности совпадают с начальными (в курсе рассматри-ваются такие окружности).

В качестве основного геометрического параметра зубчатых колес принят модуль – m.

Часть делительной окружности, приходящейся на один зуб колеса, называют модулем зацепления. Значения модулей стандартизованы.

Модуль – расчетная величина, равная отношению окружного шага зубьев р_t по делительной окружности к числу π.

 m = р_t / π

Основные параметры зубчатого колеса могут быть выражены через модуль и потребное число зубьев. (рисунок 3)

При передаче движения колеса сцепляются по линии NN – линии зацеп-ления. (рисунок 1) Линия зацепления образует с касательной, проведенной в точке касания Р – полюс зацепления угол зацепления -α_ɷ. Для цилиндрических колес угол зацепления равен 20⁰.

Непрерывность работы передачи обеспечена, если последующая пара зубьев входит в зацепление до выхода из зацепления предыдущей, т. е. существует некоторое перекрытие.

Для предотвращения заклинивания, компенсации температурных деформаций, а также ошибок изготовления и сборки предусмотрен радиальный зазор – с. (рисунок 2) Кроме того для обеспечения нормальной работы, необходим боковой зазор между зубьям соприкасающихся колес.

 

 

Рисунок 3