Виды зубчатых колёс, их назначение и характеристика.

В передачах современных машин широко применяю з/ колёса , разнообразные по форме, размерам и профилям. Наиболее распространены цилиндрические з/ колёса с прямыми и косыми зубьями.

Соединение двух косых зубьев с противоположными углами наклона на ободе цилиндрического колеса представляет собой з/ передачу с шевронным ( ёлочным) зубом.

Коническая передача – это передача с пересекающимися осями, причём , угол встречи осей может быть любого значения. Конические колёса могут иметь прямые, косые и криволинейные зубья.

Зубчатая передача со скрещивающимися осями, состоящая из двух зубчатых колёс – это передача с винтовым зубом.

Разновидность передачи со скрещивающимися осями – червячная передача, которая отличается от перечисленных выше тем, что один элемент передачи представляет собой винт ( червяк) , а другой – з/ колесо с фасонным зубом, сцепляющимся с витками винта.

Реечная передача , одним элементом которой явл-ся з/ колесо с прямым или косым зубом, а другим – зубчатая рейка, которую можно представить как з/колесо с бесконечно большим числом зубьев. Реечная пара передаёт движение как от з/ колеса к рейке, так и наоборот.

Конструктивные формы и размеры з/колеса зависят от нагрузок, действующих на его зубья, требований технологии их изготовления , удобства монтажа и, эксплуатации, уменьшения массы з/ колёс, бесшумности работы и др.

З/колёса изготавливают штамповкой, прокаткой, отливкой и сваркой. Для изготовления з/колёс применяют сталь, чугун, бронзу, а также различные полимеры ( пластмассы). Находят применение армированные з/колёса, состоящие из полимеров ( пластмасс)и металлической арматуры.

Цилиндрическое з\ колесо малого Ø обычно имеет форму сплошного цилиндра с отверстием для установки на вал. При несколько большем Ø колеса для облегчения его конструкции выполняется массивным только обод и ступица с отверстием для вала. Остальная часть колеса представляет собой тонкий диск с отверстиями или без отверстий. Диск может выполняться с рёбрами жёсткости.

Если Ø колеса достаточно велик, диск заменяется несколькими спицами, соединяющими обод со ступицей. Форма спиц может быть различна, и т.е форма поперечного сечения спиц тоже различна: круглая, овальная, прямоугольная, двутавровая, крестообразная и др.

Колёса большего Ø для удобства монтажа и упрощения технологии изготовления иногда выполняют разъёмными из двух половин, скреплённых болтами.

Если в конструкции необходимо применить внутреннее зацепление, то большое колесо изготовляют с внутренними зубьями. Для поворота вала на какой-либо угол применяют з/ сектор.

В современном машиностроении применяют главным образом з/колесо с профилем зуба , очерченным эвольвентной кривой.

Рt – окружной шаг,

St- окружная толщина зуба,

еt – окружная ширина впадины.

Основным параметром зубьев з/колеса является модуль m= Рt

π

ГОСТ 9563 устанавливает для эвольвентных цилиндрических и конических з/ колёс два ряда модулей m в мм ( см. таблицу). При выборе модуля следует отдавать предпочтение модулям первого ряда.

1-й ряд: 1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8 10 12 16 20

2-й ряд: 1,25 1,375 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5 7 9 11 14 18 22

В современных конструкциях применяются также передачи с зацеплением Новикова, основное отличие которых заключается в применении колёс с зубьями выпуклого и вогнутого дугового профиля.

Профиль зубьев зацеплений Новикова в основном определяется размером дуги профиля r, радиусом Rц окружности, проходящей через центры дуг профиля, размером центроиды – радиусом Rн начальной окружности колеса в зацеплении, смещением центра дуги профиля с осью симметрии зуба или впадины – углом ψ и другими размерами.

По ГОСТ 9178-81 и ГОСТ 1643-81 установлены 12 степеней точности цилиндрических з/колёс

и передач с обозначением степеней в порядке убывания точности.

Для каждой степени точности установлены нормы:

1) Кинематическая точность колеса;

2) Плавность работы колеса;

3) Контакт зубьев;

4) Боковой зазор.

Нормы кинематической точности определяют значение наибольшей погрешности угла поворота з/колёс за оборот при зацеплении с точным колесом. Эта погрешность возникает при нарезании з/колёс вследствие погрешностей взаимного расположения заготовки обрабатываемого колеса и режущего инструмента , а также вследствие кинематической погрешности зуборезного станка.

Показателем кинематической точности является предельная кинематическая погрешность ∆Fi.

Норма плавности работы з/колеса определяет составляющую аполной погрешности углов поворота з/колеса, многократно повторяющуюся за оборот колеса. fi´=а1+а2+а3+…+аn

n

Показателем плавности работы колёс является циклическая погрешность fi´, которая представляет собой среднее значение размаха колебаний кинематической погрешности з/ колеса по всем циклам за оборот колеса.

Плавность работы зубчатого зацепления влияет на бесшумность и долговечность передачи.

Нормы контакта зубьев определяют точность выполнения сопряжённых зубьев в передаче.

Пятном контакта называется часть боковой поверхности зуба парного колеса после вращения передачи при лёгком торможении.

Норма точности определяется относительными размерами пятна контакта ( в %):

1) По длине зуба – отношением расстояния амежду крайними точками следов прилегания завычетом разрывовС ,превосходящих размер модуля , к полной длине В зуба:[(а-с)/В]· 100;

2) По высоте зуба – отношение средней высоты hср пятна прилегания по всей длине зуба к рабочей высоте hз зуба: (hср/ hз) · 100

Нормы точности по размеру пятна контакта в зависимости от степени точности приводятся в таблицах.

Боковым зазором называется зазор между зубьями сопряжённых колёс в передаче, обеспечивающий свободный поворот одного из колёс при неподвижном втором колесе. Боковой зазор определяется в сечении , перпендикулярном направлению зубьев, в плоскости , касательной к основным цилиндрам.

Гарантированный боковой зазор обозначают Сп. В ГОСТ 1643-81 предусмотрены нормы боковых зазоров, которые в соответствии с эксплуатационными требованиями могут быть различными.

Для зубчатых колёс в передаче установлены шесть видов сопряжений:А,В,С,D,Е и Н и восемь видов допуска на боковой зазор, обозначаемых в порядке его возрастания буквами h,d,c,b,a,z,y,x.