Лекция №12. Зубчатые передачи

Цель: Изучитьдостоинства, недостатки и расчет зубчатых передач.

Воспитательная цель: Показать применение математических методов при решении технических задач.

Передачей называется устройство, предназначенное для передачи враща­ющего момента от двигателя к рабочему органу. Передачи бывают механи­ческие, гидравлические, пневматические и электрические.

Передачи выполняют следующие функции:

• изменение частоты вращения вала, а следовательно, и вращающего мо­мента;

• изменение направления вращения;

• регулирование частоты вращения.

Вращающий момент на валу определяется по формуле

где Р - передаваемая мощность;

— угловая скорость (п — частота вращения).

Вращающий момент в передачах изменяется обратно пропор­ционально угловой скорости.

Различают передачи трением и зацеплением. К передаче трением от­носятся ременная и фрикционная передачи, к передаче зацеплением — зубчатая, червячная, цепная а также передача винт — гайка.

Любая передача характеризуется передавае­мой мощностью и передаточным отношением.

Передаточным отношением называется от­ношение угловых скоростей (или частоты вра­щения):

Если механизм состоит из одной переда­точной пары, он называется простым. Механизм, состоящий более чем из од­ной передаточной пары, называется сложным.

Передаточное отношение каждой пары в отдельности называется част­ным, а всего механизма — общим. Общее передаточное отношение равно произведению частных передаточ­ных отношений:

При работе передаточной пары всегда происходит потеря энергии. Под­водимая энергия всегда больше отводимой. Отношение отводимой энергии к подводимой определяется КПД передачи, обозначается η:

Зубчатые передачи

Устройство. Передача вращающего момента от ведущего вала к ведомому в зубчатой передаче (рис. 15.1) осуществляется благодаря давлению зубьев шестерни на зубья колеса. С целью сохранения постоянства передаточного отношения зубья шестерни и колеса должны иметь сопряженные профили. Условие сопряженности зубьев колес обеспечивается, если последние правильно зацеп­ляются с основной рейкой. Контур зубьев основной рейки, зависящий от вида зацепления, называют исходным контуром. Параметры исходного контура выбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальную прочность зубьев.

Преимущественное распространение в машиностроении полу­чило эвольвентное зацепление. Форма и параметры исходного кон­тура для эвольвентных зубчатых колес (рис. 15.2, а) установлены ГОСТом 13755—68. Профиль контура является прямолинейным на одинаковой длине выше и ниже средней линии а — а, по которой толщина зуба и ширина впадины равны. Боковые стороны зубьев исходного контура наклонены относительно вертикали под углом α_д = 20°, называемым профильным углом.

Шаг рейки t = π m мм, где т — модуль в мм.

По ГОСТу 9563—60 предусмотрены два ряда значений модулей от 0,05 до 100 мм, причем первый ряд следует предпочитать второму. Чаще всего применяют модули: 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 32; 40 мм.

Для быстроходных цилиндрических колес внешнего зацепления с целью уменьшения удара зубьев при входе и выходе из зацепления ГОСТом 13755—68 предусмотрено фланкирование — преднамерен­ное срезание зубьев при вершине на величину (рис. 15.2, б), зависящую от степени точ­ности передачи и модуля.

Для косозубых и шев­ронных колес параметры исходного контура соблю­даются (за исключением специальных случаев) в нормальном сечении зуба.

Во многих отраслях спе­циального машинострое­ния, учитывая требования, предъявляемые к переда­чам, применяют специали­зированные исходные кон­туры. Так как с увеличе­нием профильного угла по­вышается прочность зубьев, то все чаще используют рейки с углом α_д > 20°; в редукторах авиа­двигателей α_д = 25° и даже 28° с уменьшенной высотой головки зуба в автомобильных передачах наряду α_д = 20° при­меняют профильный угол 22,5^о.

Круговинтовое зацепление системы Новикова (рис. 15.3)., предложенное в 1955 г., выполняется с одной или двумя линиями зацепления и обеспечивают более качественную передачу.

Классификация. Зубчатые передачи и колеса можно классифи­цировать по различным признакам. По взаимному расположению валов они подразделяются на передачи цилиндрические — между параллельными валами — (см. рис. 15.1, а, б, в, г) и конические —: между валами, оси которых пересекаются (рис. 15.1 е, ж, з). По числу ступеней передачи делятся на одно- и многоступенчатые; по относитель-ному характеру движения валов — на рядовые и - планетарные; на передачи (и зубчатые колеса) с внешним (рис. 15.1, а, б, в) и с внутренним зацеплением (рис. 15.1 г). По конструктивному оформлению корпуса различают открытые и закрытые передачи, по расположению зубьев относительно образующей колеса — прямозубые, косозубые, шевронные и с криволиней­
ными зубьями (рис. 15.1, а, б, в, з) по точности изготовления — передачи 12 степеней точности (с возрастанием номера степени точность понижается). Широко используют передачи зубчатое колесо — рейка для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (рис. 15.1, д).

Достоинства и недостатки зубчатой передачи:

Достоинства: Недостатки:

• большая передаваемая мощность • сложность изготовления; (практически неограниченная);

• высокая надежность работы; • изменение при работе.

• постоянство передаточного отношения;

• долговечность;

• простота обслуживания;

• высокий КПД;

• возможность преобразования вращательного движения в поступательное.

Дата добавления: 2014-01-07