Общие сведения о зубчатых передачах

Цели урока:
- изучить устройство, принцип работы , классификацию и сравнительную оценку зубчатых передач;
изучить основные характеристики зубчатого зацепления;
изучить теорию зубчатого зацепления;
установить основные параметры эвольвентных колес.

Перечень вопросов:
1. Классификация зубчатых передач.
2. Достоинства и недостатки зубчатых передач.
3. Основная теорема зацепления.
4. Основные параметры эвольвентных колес.

Классификация зубчатых передач

Зубчатая передача – это механизм, который с помощью зубчатого зацепления передает или преобразует движение с изменением угловых скоростей и моментов.
Зубчатая передача состоит из колес с зубьями, которые
сцепляются между собой, образуя ряд последовательно работающих кулач-
ковых механизмов.

При написании расчетных формул и указании параметров передачи шестерне присваивают индекс 1, колесу – индекс 2, например:
d1, d2, n1, n2.

Зубчатые передачи являются самым распространенным видом механических передач, поскольку они могут надежно передавать мощности от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 275 м/с. По этой причине они широко применяются во всех отраслях машиностроения и приборостроения.

В зависимости от взаимного расположения осей, на которых размещены зубчатые колеса, различают
с параллель-ными осями
с пересе-кающимися осями
с перекре-щивающимися осями
цилиндрические
конические
винтовые, червячные

В зависимости от вида передаваемого движения различают зубчатые передачи, не преобразующие передаваемый вид движения и преобразующие передаваемый вид движения.
К последним относятся реечные зубчатые передачи, в которых вращательное движение преобразуется в поступательное или наоборот. В таких передачах рейку можно рассматривать, как зубчатое колесо с бесконечно большим диаметром.

В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи прямозубые, косозубые, шевронные и с круговыми (спиральными) зубьями.

В зависимости от взаимного положения зубчатых колес передачи бывают с внешним и внутренним зацеплением.

2.Достоинстава и недостатки
зубчатых
передач.

Достоинства:
Высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей;
Малые габариты;
Большой ресурс;
Высокий КПД;
Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники;
Постоянство передаточного числа;
Простота обслуживания.

Недостатки:
Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа;
Шум при больших скоростях, обусловленный неточностями изготовления профиля и шага зубьев;
Высокая жесткость, не дающая возможность компенсировать динамические нагрузки, что часто приводит к разрушению передачи или элементов конструкции;
Невозможность бесступенчатого регулирования передаточного числа.

3.Основная теорема зацепления.

Основная теорема зацепления.
Профили зубьев колес должны быть сопряженными, т. е. за-данному профилю зуба одного колеса должен соответст-вовать вполне определенный профиль зуба другого колеса.
Чтобы выяснить, какова дол-жна быть форма профиля зубьев пары колес, чтобы за-цепление обеспечивало тре-буемое постоянство переда-точного отношения, рассмот-рим два зуба С и D, принад-лежащих шестерне и колесу передачи и соприкасающихся в точке S (см. рисунок 2).

u = ω1/ ω2 = r∙ ω2/ r∙ ω1 = const
Это соотношение выражает основную теорему зацепления, которая может быть сформулирована следующим образом:
Для обеспечения постоянного передаточного числа зубчатых колес профили их зубьев должны быть очерчены по кривым, у которых общая нормаль NN, проведенная через точку касания профилей, делит расстояние между центрами О1О2 на части, обратно пропорциональные угловым скоростям.

4. Основные параметры эвольвентных колес.

ступица
диск
отверстия
в диске
венец
шпоночный
паз
обод

На рис. 5.9 показаны конструктивные элементы колеса. Зубчатый венец
дставляет собой цилиндрическое кольцо, на поверхности которого сна-
или внутри (для внутреннего зацепления) нарезаны зубья. Толщина
зубчатого венца без учета высоты зуба принимается равной 2,5–4 мм.
тры зубчатого венца и его ширина определяются расчетами по услови-
ботоспособности.В центре колеса обычно выполняется ступица в виде
дрической втулки 2. Ступица может быть одно- и двухсторонней. Она
азначена для установки колеса на валу и соединена с ним с помощью
ок, шлицов или штифтов. Кроме этого ступица обеспечивает парал-
ость осей зуба и вала и с этой целью выполняется достаточно длинной.
ендуемые диаметр d и длина l ступицы:

Профили зубчатых колес
эвольвентный циклоидальный зацепление Новикова

Из теоретически возможных профилей преиму-щественное применение получили эвольвентные профили , так как такие профили проще обработать и они обладают большими преимуществами. 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 зацепления (не изменяется передаточное число); это зацепление может быть использовано и в сменных колесах.

Основные параметры зубчатых колес:
Делительными окружностями пары зубчатых колес называются соприкасающиеся окружно-сти, катящиеся одна по другой без скольжения.
Эти окружности, находясь в зацеплении (в передаче), являются сопряженными.
На чертежах диаметр делитель-ной окружности обозначают буквой d.

Основные параметры зубчатых колес:
2. Диаметр окружности вершин зубьев da — диаметр окружности, ограничивающей вершины головок зубьев.
3. Диаметр окружности впадин зубьев df — диаметр окружности, проходящей через основания впадин зубьев.

Основные параметры зубчатых колес:
4.Высота делительной головки зуба ha — расстояние между делительной окружностью колеса и окружностью вершин зубьев.
5. Высота делительной ножки зуба hf — расстояние между делительной окружностью колеса и окружностью впадин.
Высота зуба h — расстояние между окружностями вершин зубьев и впадин цилиндрического зубчатого колеса
h = ha + hf

Основные параметры зубчатых колес:
7. . Окружной шаг зубьев Рt — расстояние (мм) между одноименными профиль-ными поверхностями соседних зубьев. Шаг зубь-ев, как нетрудно предста-вить, равен делительной окружности, разделенной на число зубьев z.

Основные параметры зубчатых колес:
8. Модулем зубьев т называется часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб.
Модуль является основной характеристикой размеров зубьев. Для пары зацепляющих-ся колес модуль должен быть одинаковым.
m = d/z
Значение модулей для всех передач — величина стандартизированная.

При конструировании механизма конструктор рассчитывает величину модуля для зубчатой передачи и, округлив, подбирает модуль по таблице стандартизированных величин. Затем он определяет величины остальных геометрических элементов зубчатого колеса.