Основные виды зубчатых механизмов

Рис.

передвижения колес вдоль оси во время работы. Это свойство позволяет широко использовать прямозубые колеса в коробках передач. Недостаточная плавность прямозубого за­цепления приводит к появлению шума в процессе работы. Для устранения этого недостатка применяют косозубые цилиндриче­ские механизмы (рис. 69, б), имеющие повышенную прочность зубьев и большую плавность зацепления. Поэтому они могут ра­ботать при высоких скоростях и динамических нагрузках. Недо­статок этих передач — наличие осевых усилий, действующих на колеса и подшипниковые узлы.

Для передачи вращения между пересекающимися валами применяют конические зубчатые колеса (рис. 69, г). Они могут иметь прямолинейные и криволинейные зубья, угол между осями валов обычно равен 90°.

Для передачи вращения между скрещивающимися валами при­меняют винтовые передачи (рис. 69, е), а для преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот — рееч­ные механизмы (рис. 69, д).

По числу ступеней или зубчатых пар механизмы делятся на одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.

Различают закрытые и открытые зубчатые механизмы. Откры­тыми обычно бывают тихоходные передачи. Эти передачи смазы­вают периодически. Закрытые же передачи смазываются струйной смазкой под давлением или с помощью масляной ванны, обеспе­чивающей постоянную смазку в процессе работы. Закрытые передачи, применяемые в машинах, служат обычно для понижения числа оборотов от вала двигателя к рабочему валу (редукторы). В приборах зубчатые механизмы применяют не только для пони­жения, но и для повышения числа оборотов (мультипликаторы). В приборных редукторах чаще всего используют открытые зуб­чатые механизмы.

Основной кинематической характеристикой зубчатого меха­низма является передаточное

Рис.

отношение, равное отношению угловой скорости шестерни ω₁ к угловой скорости колеса ω₂. Для одной зубчатой пары передаточное отношение может дости­гать значений U_1.2 = 15 (в приборах) и U_1.2 = 8÷10 (в маши­нах). Стремление повысить передаточное отношение в приборах объясняется желанием уменьшить их массу и габаритные размеры за счет сокращения числа кинематических звеньев. Многоступен­чатые зубчатые механизмы, применяемые в различных отсчетных устройствах приборов, должны обеспечивать высокую точ­ность передачи движения при наличии больших передаточных отношений, достигающих нескольких десятков тысяч.

Зубчатые механизмы по сравнению с другими видами пере­даточных механизмов отличаются достаточной компактностью, высоким КПД, постоянством передаточного отношения, надеж­ностью работы и большей долговечностью, простотой ухода и об­служивания.

К основным недостаткам зубчатых механизмов относятся: сравнительная сложность изготовления, невозможность бессту­пенчатой регулировки передаточного отношения, появление вибра­ции и значительных ударных нагрузок при недостаточно точном изготовлении.

Зубчатые механизмы, применяемые в приборостроении, имеют следующие особенности.

1. Поскольку передаваемые моменты невелики, геометрические параметры зубчатого зацепления часто выбирают конструктивно и выполняют только проверочные расчеты. Последний выпол­няют лишь для наиболее нагруженной зубчатой пары.

2. Применение больших передаточных отношений вызывает необходимость использовать зубчатые пары с такими профилями зубьев, которые определяют малое число зубьев на трибе.

3. Действующий или передаваемый момент во многих механизмах приборов соизмерим с величиной суммарного момента трения, возникающего в механизме.

Основные типы зубчатых зацеплений, применяемых в

при­боростроении.

Рассмотренным выше общим и специальным тре­бованиям удовлетворяют зацепления, в которых зубья могут быть очерчены различными профилями. Наиболее полно отвечает этим требованиям эвольвентный профиль зубьев, поэтому такое зацепление стандартизовано и получило преимущественное рас­пространение в машино- и приборостроении.

В приборах, кроме нормального эвольвентного зацепления, получили распространение: корригированное эвольвентное за­цепление, циклоидальное, часовое, цевочное, остроконечное и шаровое.

Нормальное двадцатиградусное э вольвентное зацеплении

Рассмотрим прямозубые цилиндрические колеса с эвольвентным профилем (рис. 70). Для обеспечения зацепления с постоян­ным передаточным отношением форма зубьев должна быть такой, чтобы общая нормаль NN к их профилям в любой точке касания проходила через постоянную точку Р, находящуюся на линии центров О₁О₂ и называемую полюсом зацеплений. Линию NN называют линией зацепления. Она представляет собой траекторию общей точки контакта зубьев относительно неподвижного звена механизма.

Угол, образованный линией зацепления и перпендикуляром к линии центров, проведенным через полюс зацепления Р, назы­вают углом зацепления α_ω. Угол зацепления, принятый в про­мышленности, составляет 20°, а для механизмов, применяемых в приборостроении, используют также 15° эвольвентное зацеп­ление.

Профиль зубьев в эвольвентном зацеплении образуется траек­торией движения точки, находящейся на прямой, при перекаты­вании последней без скольжения по окружности, которую назы­вают основной, или развертываемой.

Из рис. 70 имеем

Найдем величину диаметра начальной или делительной окруж­ности

Отношение шага зацепления, взятого по делительной окруж­ности, к величине я называют модулем. Он является основным геометрическим параметром зубчатой передачи:

Очевидно, что шаги и модули сопрягаемых зубчатых колес должны быть одинаковы. Модули определены ГОСТом в пределах от 0,05 до 100 мм (табл. 13). В приборостроении наибольшее распространение имеют мелкомодульные зубчатые передачи с мо­дулями от 0,1 до 0,8 мм.

Таблица 13