Цилиндрические косозубые и шевронные зубчатые передачи

ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

Г. гр. МЭО – 02

Тема: Цилиндрические и конические зубчатые передачи.

Задание:

1.Записать число и тему урока. Изучить теоретический материал по теме и лекционный материал (PDF).

2. Заполнить таблицу. Работу можно выполнить в электронном формате.

Механическая передача	Изображение или кинематическое обозначение	Достоинства	Недостатки	Применение	Расположение осей валов
Цилиндрическая зубчатая с прямым зубом
Цилиндрическая зубчатая с косым зубом
Цилиндрическая шевронная
Цилиндрическая винтовая
Коническая прямозубая
Коническая косозубая
Гипоидная передача

Теоретический материал

Обычно в большинстве зубчатых колес можно выявить три основных элемента:

обод – часть зубчатого колеса, несущая зубчатый венец обозначена цифрой 1 на рис. 1(г) и 2 (а); наиболее часто обод совмещают с зубчатым венцом, но иногда их выполняют раздельными (например, из разных материалов);

ступица - часть зубчатого колеса, соединяющая его с валом, несущим зубчатое колесо, обозначена цифрой 3 на рис. 1(г) и 2(а); зубчатые колеса малого диаметра по сравнению с валом, несущим это колесо, выполняются, как правило, за одно целое с этим валом и называются вал-шестерня рис. 1 (д) и 2 (б);

диск - часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей обозначена цифрой 2 на рис. 1(г) и 2(а); в литых и сварных зубчатых колесах диск зачастую заменяется отдельными спицами.

В единичном и мелкосерийном производстве зубчатые колеса диаметром до 200 мм обычно изготавливают методом точения из круглого проката. Заготовку для колес диаметром до 600 мм часто получают ковкой, а в массовом производстве горячей штамповкой в двусторонних молотовых штампах. Заготовки колес большего диаметра в мелкосерийном производстве изготавливают сваркой, а в массовом производстве для этой цели используют технологию литья в земляные формы.

Рисунок 1- Виды цилиндрических зубчатых колёс Рисунок 2 - Виды конических зубчатых колёс

Цилиндрические косозубые и шевронные зубчатые передачи.

Косозубые зубчатые передачи, как и прямозубые, предназначены для передачи вращательного момента между параллельными валами (рис. 3). У косозубых колес оси зубьев располагаются не по образующей делительного цилиндра, а по винтовой линии, составляющей с образующей угол β (рис.3). Угол наклона зубьев𝛽 принимают равным 8 18°, он одинаков для обоих колес, но на одном из сопряженных колес зубья наклонены вправо, а на другом влево. При окружных скоростях v > 2 м/с целесообразно применять косозубые колеса, так как при больших скоростях прямозубые цилиндрические колеса работают удовлетворительно лишь при высокой точности изготовления.

Рисунок 3 - Цилиндрическая косозубая передача

Передаточное число для одной пары колес может быть u 12. В прямозубых передачах линия контакта параллельна оси, а в косозубых расположена по диагонали на поверхности зуба (контакт в прямозубых передачах осуществляется вдоль всей длины зуба, а в косозубых — сначала в точке увеличивается до прямой, «диагонально» захватывающей зуб, и постепенно уменьшается до точки).

Достоинства косозубых передач по сравнению с прямозубыми:

- уменьшение шума при работе;

- меньшие габаритные размеры;

- высокая плавность зацепления;

- большая нагрузочная способность;

- значительно меньшие дополнительные динамические нагрузки.

Это объясняется большой суммарной длиной контактных линий находящихся в зацеплении колес. За счет наклона зуба в зацеплении косозубой передачи появляется осевая сила.

Направление осевой силы зависит от направления вращения колеса (рис. 37), направления винтовой линии зуба, а также от того, каким является колесо — ведущим или ведомым. Осевая сила дополнительно нагружает валы и опоры, что является недостатком косозубых передач.

Рисунок 4 - Усилия в косозубой цилиндрической передаче

Для того чтобы исключить недостаток косозубых передач (осевую силу F _а) и сохранить их преимущества, применяют шевронные передачи.

Шевронные зубчатые колеса представляют собой разновидность косозубых колес (рис. 5).

А) б)

Рисунок 5 - Шевронная зубчатая передача

Цилиндрическое зубчатое колесо, венец которого по ширине состоит из участков с правыми и левыми зубьями (рис. 5 а), называют шевронным колесом. Часть венца зубчатого колеса, в пределах которого линии зубьев имеют одно направление, называют полушевроном. Различают шевронные колеса с жестким углом (рис. 5 б), предназначенным для выхода режущего инструмента при нарезании зубьев. Шевронные передачи обладают всеми преимуществами косозубых, а осевые силы (рис. 6) противоположно направлены и на подшипник не передаются.

Рисунок 6 - Усилия в зацеплении шевронных зубчатых колес

В этих передачах допускают большой угол наклона зубьев ( =25 40°). Ввиду сложности и высокой стоимости изготовления шевронные передачи применяют реже, чем косозубые, т.е. в тех случаях, когда требуется передавать большую мощность и высокую скорость, а осевые нагрузки нежелательны.

Рисунок 7

Косозубые и шевронные колеса в отличие от прямозубых имеют два шага и два модуля: в нормальном сечениипо делительной окружности — нормальный шаг р_п, в торцовой плоскости — торцовый шаг р_t. Из условия, что модуль зацепления равен шагу, деленному на число π, имеем нормальный модуль m_n=p_n/ и торцовый модуль m_t = p_t/ .

Для косозубых и шевронных колес значения нормального модуля т_n стандартизованы, так как профиль косого зуба в нормальном сечении соответствует исходному контуру инструментальной рейки и, следовательно, т = т_п (косозубые и шевронные колеса нарезают, тем же способом и инструментом, что и прямозубые). Нормальный модуль т_п является исходным при геометрических расчетах.

Винтовая передача (разновидность косозубой) состоит из двух косозубых цилиндрических колес (рис. 8). Однако в отличие от косозубых цилиндрических передач с параллельными валами касания между зубьями здесь происходит в точке и при значительных скоростях скольжения. Поэтому при значительных нагрузках винтовые зубчатые передачи работать удовлетворительно не могут.