Теоретичні відомості. Зубчасті передачі – найбільш поширений тип механічних передач

Зубчасті передачі – найбільш поширений тип механічних передач. У зубчастій передачі рух передається зачепленням пари зубчастих коліс. Менше зубчасте колесо називають шестернею, більше – колесом.

Залежно від взаємного розміщення геометричних осей валів зубчасті передачі бувають: при паралельних осях – циліндричні (прямозубі, косозубі, шевронні); з осями, що перетинаються – конічні (прямозубі, косозубі та з круговими зубами); з осями, що схрещуються – гвинтові та гіпоїдні. Залежно від форми профілю зуба передачі бувають: евольвентні; із зачепленням Новикова та циклоїдні.

Залежно від взаємного розміщення коліс зубчасті передачі поділяють на передачі із зовнішнім і внутрішнім зачепленням.

Залежно від конструктивного виконання зубчасті передачі бувають відкриті, напіввідкриті й закриті.

Переваги зубчастих передач: висока надійність роботи в широкому діапазоні навантажень і швидкостей, малі габарити, висока втомна довговічність, високий ККД , порівняно малі навантаження на вали і підшипники, сталість передаточного числа, простота обслуговування.

Недоліки: високі вимоги до точності виготовлення і монтажу, шум на великих швидкостях, обмеженість передаточного відношення, при перенавантаженнях можлива поломка деталей.

Основні геометричні, кінематичні та силові параметри зубчастих передач. Профілювання бічної поверхні зубів в евольвентному зачепленні проводять по евольвенті.

Майже всі види зубчастих передач з певними припущеннями та перетвореннями можна звести до циліндричної прямозубої передачі, як самої простої. До основних геометричних параметрів прямозубої циліндричної передачі з евольвентним зачепленням (рис.2) належать: діаметри початкових кіл та ; діаметри ділильних кіл та ; коловий крок ; коловий модуль m; висота головки і ніжки зуба; діаметри кіл вершин зубів і діаметри кіл западин зубів .

Рис.2. Геометричні параметри евольвентного зачеплення

Початкові кола – два кола, проведені з центрів через полюс П, які в процесі зачеплення перекочуються одне по одному без ковзання.

При зміні міжосьової відстані змінюються і діаметри початкових кіл. Діаметри початкових кіл та .

Ділильне коло – коло, на якому крок p і кут зачеплення α відповідно дорівнюють кроку і куту профілю інструментальної рейки. Це коло належить окремо взятому колесу, діаметри ділильних кіл шестерні й колеса d₁ та d₂.

Міжосьова відстань:

.

Коловий крок p – відстань між однойменними точками сусідніх зубів, взята по дузі ділильного кола.

Коловий модуль зубів m є основною розмірною характеристикою зубчастих коліс:

або ,

де р – коловий крок; d – ділильний діаметр; z – число зубів, .

Коловий модуль – величина стандартизована.

Ділильне коло поділяє зуб по висоті на головку h_a і ніжку h_f.

Для нормальних (некоригованих) коліс:

; .

Діаметр кола вершин зубів:

.

Діаметр кола западин зубів:

.

Передаточне число:

.

Сумарна сила тиску зубчастих коліс напрямлена по лінії зачеплення і визначається:

,

де – колова сила; – радіальна сила.

У косозубій передачі виникає осьова сила F_а:

,

де β – кут нахилу зуба, який для прямозубої передачі дорівнює нулю, тому і F_a=0.

Основними критеріями працездатності й розрахунку циліндричних зубчастих передач є контактна міцність робочих поверхонь зубів та їх міцність на згин. Виходячи з умов контактної міцності, визначають міжосьову відстань a зубчастих коліс передачі:

,

де K_α – комплексний коефіцієнт, який обирають за таблицями; и – передаточне число; M₁ – крутний момент на колесі; К_нβ – коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження по довжині контактних ліній; – коефіцієнт ширини вінця колеса відносно міжосьової відстані а; [ _н ] – допустиме контактне напруження матеріалу зубчастих коліс.

З умови міцності зубів коліс на згин визначають модуль зачеплення за формулою:

,

де K_m – комплексний коефіцієнт, який обирають за таблицями; Y_F – коефіцієнт форми зуба, який залежить від числа зубів та коефіцієнта зміщення; K_Fβ – коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження по ширині вінця; М₁ – крутний момент на шестерні; Ψ_bd=0,5Ψ_ba(и+1) – коефіцієнт ширини вінця колеса відносно діаметра; [ ] – допустиме напруження згину обраного матеріалу для зубчастих коліс; – коефіцієнт спрацювання – для відкритих передач, для закритих передач.

Зубчасті передачі широко застосовуються у всіх галузях машино- і приладобудування.

Зуби коліс нарізають на фрезерних або спеціальних зуборізних верстатах. Є два основні способи нарізання зубів:

1) копіювання, здійснюване на фрезерних верстатах за допомогою дискової або пальцьової фрез, ріжучі кромки яких мають профіль, що відповідає профілеві западин зуба.

2) обкатка, що здійснюється на зубофрезерних або зубостругальних верстатах за допомогою черв’ячної фрези, довбача, інструментальної рейки-гребінки.

Для зниження розмірів зубчатої передачі при збереженні передаточного відношення, намагаються знизити число зубів z шестерні (меншого зубчастого колеса). При цьому зменшується d_в, а відповідно збільшується кривизна евольвенти. При цьому зменшується товщина зубів у корінній частині, тобто ніжка зуба підрізується. Вважається допустимим мінімальне число зубів: z_min =17-24, в залежності від w₁.

Якщо необхідно ще зменшити z₁, то використовують зубчасті зачеплення з зміщенням (коригуванням). Їх виготовляють звичайним стандартним інструментом, який установлюють з деяким зміщенням в радіальному напрямку, відповідно змінивши діаметр заготовки. Зміщення (c) інструменту визначається за формулою:

c = х m,

де х – коефіцієнт зміщення (безрозмірна величина).

Він вважається додатнім (х >0), коли інструмент віддаляється від заготовки (при цьому товщина зубів у корінній частині збільшується) і навпаки. Коли сума зміщень обох коліс дорівнює нулю, то d i d_w співпадають і кут a залишається стандартним (20°). В протилежному випадку d≠d_w i α≠20°. Таке коригування називають кутовим.

На корпусі 4 лабораторної установки ТММ-42, (рис. 4), встановлені рейка 3 і вузол кріплення заготовки, виготовлений у вигляді двох дисків 2 і 1.

Діаметр останнього дорівнює діаметру заготовки колеса, тобто дорівнює d_a. Диск 2 діаметром, що дорівнює d колеса може перекочуватись без ковзання по ділильній прямій рейки. На корпусі 4 закріплені планка 8 із шкалами, а на рейці 3 нанесені риски А-А. Фіксація рейки відносно планок 8 досягається гвинтами 7. При співпадінні рисок з нульовим значенням шкали можна побудувати профіль зуба нормального колеса. При зміщенні рейки вгору або вниз будуть будуватися колеса з додатною або від'ємною корекцією.

Рейка 3 може ритмічно переміщуватися вздовж корпуса 4 (на мал. 3 показано стрілкою). При натисканні на педаль важеля 6 рейка подається вліво на 4-5 мм (важіль 9 при цьому повернутий вправо). Для вільного переміщення рейки рукою вліво чи вправо важіль 9 повинен бути в лівому положенні.

Початкове положення диска відповідає правому крайньому положенню рейки. В результаті послідовних поступальних рухів рейки і окреслення її зубів олівцем будуються певні профілі двох-трьох зубів колеса. Процес різання заготовки рейкою імітується окресленням зубів олівцем.

---

Дата добавления: 2015-12-07