Зубчатые колеса

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Виды зубчатых колес

Прямозубые колёса -- самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:

При работе косозубого колеса возникает механический момент, направленный вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;

Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высокой скорости, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Двойные косозубые колёса (шеврон) решают проблему осевого момента. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые моменты обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке осей и валов в специальные подшипники. Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые -- высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с прямым зубом, например, применяются в автомобильных дифференциалах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.

2. Степень и нормы точности зубчатых колес

ГОСТ 1643-81 распространяется на эвольвентные цилиндрические зубчатые колеса и зубчатые передачи внешнего и внутреннего зацепления с прямозубыми, косозубыми и шевронными зубчатыми колесами с диаметром делительной окружности до 6 300 мм, модулем зубьев от 1 до 55 мм, шириной зубчатого венца или полушеврона до 1 250 мм. Эвольвентный профиль зуба получают при механической обработке заготовок методом обкатывания (без скольжения) зуборезным инструментом. При этом профиль и геометрические параметры зубьев зубчатых колес должны соответствовать ГОСТ 13755-81.

Для зубчатых колес и передач установлено двенадцать степеней точности, обозначаемых в порядке убывания точности арабскими Цифрами от 1 до 12. Для степени точности 1 и 2 допуски и предельные отклонения в ГОСТ 1643-81 не приводятся, так как эти степени предусмотрены для будущего развития, когда технология зубонарезания сможет обеспечить такую точность.

Со степенью точности 3 - 5 изготавливают измерительные зубчатые колеса, используемые для контроля зубчатых колес; колеса, применяемые в особо точных делительных механизмах; зуборезный инструмент. Зубчатые колеса степеней точности 5 - 8 широко применяют в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Наибольшее распространение в машиностроении имеют зубчатые колеса 7-й степени точности, получаемые методом обката на точных станках с последующей отделкой для колес, подвергающихся закалке (шлифование, хонингование). Такие колеса широко используются в металлорежущих станках, скоростных редукторах, автомобилях и тракторах. Зубчатые колеса степени точности 8-11 применяют в грузоподъемных механизмах и сельскохозяйственных машинах. По 12-й степени точности изготавливают неответственные колеса с зубьями, не подвергающимися механической обработке, например литые.

Расчетной степенью точности является шестая степень. Для этой степени точности рассчитывались допуски, а для других степеней числовые значения допусков определялись умножением или делением допусков 6-й степени на коэффициенты перехода. В пределах одной степени точности величины допусков и предельных отклонений для различных показателей точности связаны между собой аналитическими зависимостями, приведенными в стандарте.

Выбор степени точности передачи производится конструктором на основе конкретных условий работы передачи и тех требований, которые к ней предъявляются (окружной скорости, передаваемой мощности, режима работы и т. д.).

При выборе степеней точности используют один из трех методов: расчетный, прецедентов (аналогов) или подобия (табличный).

Предпочтительным является расчетный метод, при котором необходимая степень точности определяется на основе кинематического расчета погрешностей всей передачи, расчета динамики передачи, требований к вибрациям и шуму передачи, расчета на контактную прочность и долговечность.

При методе прецедентов степень точности вновь проектируемой передачи принимают аналогичной степени работающей передачи, для которой имеется положительный опыт эксплуатации.

При методе подобия для выбора степени точности используют обобщенные рекомендации и таблицы, в которых содержатся примерные значения окружных скоростей для каждой степени точности.

Для каждой степени точности установлены показатели точности, которые сведены в три группы, называемые нормами точности: нормы кинематической точности, плавности и контакта зубьев. Такое разделение вызвано тем, что в зависимости от назначения и условий работы зубчатых колес и передач, предъявляются различные требования к точности выполнения их элементов.

Это позволяет в одной передаче комбинировать степени точности, т. е. назначать разные степени точности по нормам точности, и целесообразно в тех случаях, когда по условиям работы зубчатого зацепления одни показатели точности оказываются важнее других. Например, для тихоходных силовых передач нормы контакта зубьев назначаются по более высоким степеням точности, чем нормы кинематической точности и плавности работы колеса, а для передач отсчетных механизмов нормы контакта принимаются грубее норм кинематической точности.

Комбинирование по степеням точности норм точности позволяет на важные функциональные параметры задавать более высокие, а на второстепенные - пониженные требования к точности изготовления, что также определяет выбор отделочных операций профилей зубьев. Отделочные операции существенно повышают точность колеса лишь в отношении показателей одного вида норм. Например, шлифование зубьев увеличивает главным образом кинематическую точность, шевингование - плавность работы, а притирка и приработка - контакт зубьев.

Между показателями точности зубчатых колес существуют определенная взаимосвязь, поэтому практически невозможно изготовить колеса со значительным разрывом в степенях точности по отдельным показателям. Стандарт устанавливает ограничения при комбинировании норм разных степеней точности: нормы плавности работы зубчатых колес и передач могут быть не более чем на две степени точнее или на одну степень грубее норм кинематической точности; нормы контакта зубьев могут назначаться по любым степеням, более точным, чем нормы плавности работы зубчатых колес и передач, а также на одну степень грубее норм плавности.

Если же эксплуатационные требования к передаче по всем показателям одинаковы, то для всех показателей точности колес (норм точности) назначается одна степень точности.

При условном обозначении нормируемых показателей точности по нормам точности придерживаются следующих правил. Показатели для зубчатых колес конкретизируются добавлением подстрочечных индексов: 1, 2 и 0 относятся к шестерне, колесу и передаче соответственно. При измерении показателей точности изготовленных зубчатых колес и собранных зубчатых передач в конец индекса добавляют букву г. Если ее в обозначении нет, то числовые значения соответствующих показателей являются стандартными, а не измеренными.

Наличие в условном обозначении показателя точности одного штриха в степени означает, что контроль данного показателя должен производиться при однопрофильном зацеплении, наличие двух штрихов обязывает проводить контроль при двухпрофильном зацеплении. Показатели без штрихов в основном проверяются на отдельно взятых зубчатых колесах вне зацепления. Показатели зубчатых колес проверяют в зацеплении с измерительным, более точным колесом, а передачи - в зацеплении с парным рабочим колесом.

зубчатое колесо точность нормируемый

Используемая литература

Данилевский В.В. Технология машиностроения: Учебник для техникумов. - 5-е изд., перераб. И доп.-М., Высш.шк., 1984.

1. Размещено на www.allbest.ru