Накатывание зубьев

3.

2.

1.

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ (МЕХАНИЗМЫ)

Лекция 11

1. Общая классификация

2. Зацепление двух эвольвентных колес

3. Изготовление зубчатых колес

4. Материалы и термообработка

«Общая классификация»

Зубчатая передача относится к передачам зацеплением с непосредственным контактом пары зубчатых колес. Меньшее из колес передачи принято называть шестерней, а большее – колесом.

Достоинства: высокая нагрузочная способность; малые габариты; постоянство передаточного числа; высокий к.п.д. (до 0,97…0,99 в одной ступени); простота в эксплуатации.

Недостатки: повышенные требования к точности изготовления и монтажа; шум при больших скоростях; плохие демпфирующие свойства, не позволяющие компенсировать динамические нагрузки; возможность опасных перегрузок и недопустимость бесступенчатого регулирования скорости.

Зубчатая передача – это механизм, который с помощью зубчатого зацепления передает или преобразовывает движение, с изменением угловой скорости и вращающегося момента.

По расположению осей валов различают:

- передачи с параллельными осями, которые выполняют с цилиндрическими колесами, внешнего или внутреннего зацепления* с неподвижными и подвижными осями;

* Передачи с внутренним зацеплением более компактны, обладают более высокой нагрузочной способностью и долговечностью, чем передачи с внешним зацеплением при равных кинематических возможностях. Оба колеса этих передач имеют одинаковое направление вращения.

- передачи с перекрещивающимися осями, выполняют цилиндрические, винтовые, червячные, гипоидные;

- передачи с пересекающимися осями, которые выполняют с коническими осями.

По расположению зубьев на поверхности колес различают: прямозубые и косозубые, шевронные, с круглым зубом.

По форме профиля зуба ** различают: эвольвентные, неэвольвентные и циклоидальные***.

** Профилем называют кривые, ограничивающие боковые поверхности зубьев в их торцевом сечении.

*** Циклоидальное зацепление имеет профили зубьев, очерченные по циклоидальным кривым. Оно обеспечивает высокую точность при очень малых габаритах и нагрузках. Применяется в приборах времени. В машиностроении не применяются, поэтому здесь не рассматривается.

По окружной скорости различают передачи: тихоходные (ν ≤ 3 м/с), среднескоростные (ν = 3…15 м/с), скоростные (ν = 15…40 м/с), быстроходные (ν > 40 м/с).

По конструктивному оформлению различают открытые и закрытые передачи.

Преимущество зубчатых передач – это высокая нагрузочная способность и как следствие малые габариты; большая долговечность и надежность; высокий коэффициент полезного действия; постоянство передаточного отношения; возможность использования в широком диапазоне скоростей.

Недостатки – это высокие требования к точности изготовления зубьев; шум при больших скоростях; высокая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.

«Зацепление двух эвольвентных колес»

Эвольвентное зацепление колес характеризуется следующими основными элементами и параметрами.

Передача движения с помощью зубьев принято называть зубчатым зацеплением. Для обеспечения постоянства мгновенного передаточного отношения зубьев шестерни и колеса передачи должны иметь сопряженные профили.

1. Одним из основных параметров является модуль , где Р – шаг зубьев.

Окружной модуль зубьев m_t – линейная величина в π раз меньше шага, измеренного по делительной окружности: m_t = p_t / π [пи].

Модуль – это часть делительного диаметра, приходящаяся на один зуб. Он является основным параметром зубчатой передачи, определяющим ее размеры. Для пары зацепляющихся колес модуль должен быть одинаковым.

2. Линия зацепления – это геометрическое место точек контактов профиля зубьев при обкатке. Для колес с эвольвентным профилем зубьев эта линия является прямой.

Линия зацепления является касательной к основным окружностям колес d_b1, d_b2 (N₁N₂).

Основная окружность – это диаметры окружностей, разверткой которых является эвольвенты зубьев.

3. Угол между линией зацепления и прямой перпендикулярной межосевому расстоянию называется углом зацепления α_ω [альфа, омега] = 20º.

4. Межосевое расстояние можно выразить через диаметры основных окружностей

d_i – делительный диаметр (диаметр окружности, по которой обкатывается инструмент при нарезании).

На каждом колесе имеется по одной сосной поверхности, которые касаются друг друга и в любой точке касания вектор относительно скорости равен нулю. Эти поверхности называются начальными, а окружности принадлежащие им – начальными окружностями. Они описываются через центр и проходят через полюс зацепления П, положение которого на линии межосевого расстояния определяется передаточным отношением.

,

а_ω – межосевое расстояние,

d_ω1, d_ω2 – диаметры окружности, по которым пары зубчатых колес обкатываются в процессе вращения,

ω₁, ω₂ [омега] – угловые скорости.

Диаметры начальной окружности связан с диаметром основной окружности соотношением:

Отметим, что точки Р₁ и Р₂ пересечение окружностей вершин колес и линий зацепления являются началом входа и концом выхода из зацепления пары зубьев, а отрезок Р₁Р₂ = l соответствует активной линии зацепления.

Делительная окружность принадлежит отдельно взятому колесу и получается при его зацеплении со стандартной рейкой. Т.о., окружность, являющаяся начальной при зацеплении с рейкой, называется делительной; ее диаметр обозначается d. На делительной окружности шаг зубчатого колеса равен шагу рейки, а угол зацепления α_w – углу профиля рейки α. При изменении α_w диаметр d не изменяется.

Окружность вершин зубьев – это окружность, ограничивающая высоту зубьев; ее диаметр обозначается d_а.

Окружность впадин зубьев – это окружность ограничивающая глубину впадин; ее диаметр обозначается d_f.

Окружной шаг зубьев р_t – расстояние между одноименными профилями соседних зубьев по дуге делительной или любой другой концентрической окружности зубчатого колеса.

Высота зуба h – расстояние между окружностями вершин и впадин зубьев цилиндрического зубчатого колеса.

Для колес без смещения h = h_a + h_f

h = 2,25m

h_a = m

h_f = 1,25m

h – высота зуба

h_a – высота головки зуба

h_f – высота ножки зуба

Диаметр вершин зубьев d_a = d + 2m

Диаметр впадин зубьев d_f = d – 2,4m

«Изготовление зубчатых колес»

В зависимости от материала и размеров колес заготовки для них могут быть получены литьем, ковкой или штамповкой. Зубья колес изготовляют накатыванием, нарезанием, реже литьем.

Накатывание – это образование зубьев на специальном прокатном стане в результате пластических деформаций нагретой до температуры 1000…1100ºС заготовки.

Дата добавления: 2015-06-04