Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Экзамен / TMM_otvety_1

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
26.11.2019
Размер:
1.33 Mб
Скачать

поверхности исходной производящей зубчатой рейки (ее иногда называют инструментальной), прямозубой или косозубой, в зависимости от равного или не равного нулю угла наклона линий ее зубьев. В соответствии с этим такой контур можно было бы определить как сечение рейки плоскостью, перпендикулярной линиям ее зубьев (нормальный контур).

Билет №29. Геометро-кинематические условия существования

 

эвольвентного зацепления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основная

теорема зацепления применительно к эвольвентному

зацеплению записывается так:

q

rw2 rb2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

(3.95)

 

 

 

 

 

12

 

 

rw1

rb1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где rw1, rw2, rb1, rb2 – радиусы начальных и основных окружностей.

 

2. Полный

 

коэффициент

 

перекрытия

 

является

суммой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

торцового

коэффициента

перекрытия

 

и

осевого

коэффициента

перекрытия , т.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+ .

 

 

 

 

 

 

(3.96)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значение торцового коэффициента перекрытия может быть вычислено

как отношение длины активной линии зацепления g к шагу эвольвентного

зацепления р :

 

 

g .

 

 

 

 

 

(3.97)

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Активная линия зацепления – участок линии зацепления, в точках

которого последовательно соприкасаются взаимодействующие профили

зубьев. При отсутствии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подрезания этот участок

 

 

 

 

 

 

 

Линия зацепления

заключен

 

 

 

между

rа1

 

 

 

B2

 

 

 

 

 

точками

Н1

 

 

и

Н2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H1

 

αa2

 

 

(рис.3.46).

 

 

 

Шагом O1

 

 

 

αa1

 

 

αw

O2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

αw

 

 

 

 

зацепления

 

 

 

 

р

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pα

 

 

называется

расстояние

 

 

 

 

H2

 

 

 

ra2

 

 

 

 

 

 

 

 

по контактной нормали

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

 

(нормаль

к

 

главным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

профилям

в

точке

их

 

 

 

 

Рис.3.46

 

 

 

касания) между

двумя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

контактными точками одноименных главных профилей соседних зубьев:

р =mcos . (3.98)

Длина активной линии зацепления g :

g H2 H1 H2 P PH1 (H2 B2 PB2 ) (B1H1 B1P)

rb2tg a2 rb2tg w rb1tg a1 rb1tg w

mz2 cos (tg a2 tg w ) mz1 cos (tg a1 tg w ) 2 2

Здесь радиус основной окружности rb получен из прямоугольного треугольника (рис.3.47), где гипотенуза – радиус делительной окружности (r=mz/2), а прилежащий катет

– радиус основной окружности:

 

 

 

r r cos

mz

cos .

(3.99)

 

b

2

 

 

 

 

 

O1

r

 

α

C

 

rb

 

 

B1

 

 

 

Рис.3.47

 

Окончательно g

 

mcos

z2 (tg a2 tg w ) z1 (tg a1 tg w ) . )

 

 

2

 

Подставляя (3.98) и (3.100) в (3.97), получаем выражение для вычисления коэффициента торцового перекрытия:

 

z1(tg a1 tg w ) z2 (tg a2 tg w )

.

(3.101)

 

2

 

Для прямозубых зубчатых колес обычно < 1,7. Для увеличения коэффициента перекрытия используют косозубые колеса, тогда добавляется коэффициент осевого перекрытия , который может быть вычислен как

 

 

 

 

Средняя линия

 

n

 

 

(Делительная прямая)

 

pt

 

 

 

 

 

 

ha*m

xm

 

 

 

 

 

bw

px

c*m

L

B1

α

 

P

 

 

 

 

α

 

n

pn

 

r

rb

 

 

 

 

 

 

Рис.3.48 Рис.3.49

отношение рабочей ширины венца передачи bw к осевому шагу рх (рис. 3.48):

 

 

 

bw

 

bw sin

,

(3.102)

 

 

 

 

px

 

mn

 

 

 

 

 

 

где mn – расчетный или нормальный модуль, т.е. модуль в нормальном сечении nn.

3. Определим условие отсутствия подрезания в прямозубой эвольвентной передаче. На рис.3.49 изображено зацепление колеса с инструментальной рейкой (станочное зацепление) в момент, когда на линии

зацепления РВ1 располагается точка притупления прямолинейного профиля рейки и, следовательно, на зубчатом колесе формируется граничная точка L (граничная точка – общая точка эвольвентной части профиля зуба и переходной кривой). Средняя линия (делительная прямая) рейки не касается делительной окружности, а смещена относительно нее на расстояние, называемое смещением и выражаемое в долях модуля: х m, где х коэффициент смещения. Смещение считается отрицательным, если делительная прямая рейки пересекает делительную окружность колеса.

Определим радиус кривизны L эвольвенты в граничной точке.

 

 

 

 

 

h*m xm

 

z

 

h* x

 

 

 

 

B L PB

PL r tg

a

m

 

 

sin

a

 

.

(3.103)

L

 

 

 

 

 

1

1

b

sin

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Для

того,

чтобы

не было подрезания,

надо,

чтобы

радиус

кривизны

эвольвенты был неотрицательным: L 0. Из (3.103) следует, что

2(h* x)

z a . (3.104) sin2

При отсутствии смещения (х = 0) zmin = 17; при меньшем числе зубьев будет подрезание. Если же необходимо нарезать колесо с числом зубьев z < 17, то необходимо выполнить смещение инструмента при нарезании, причем наименьший коэффициент смещения xmin:

x

h*

zsin2

 

 

 

 

.

(3.105)

 

 

min

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Заострение зубьев возникает тогда, когда точка пересечения разноименных теоретических профилей зуба располагается внутри окружности вершин. Обычно принимают толщину зуба по дуге окружности вершин

Sa 0,25m

(3.106)

для кинематических передач (т.е. для тех передач, которые не предназначены для передачи больших нагрузок) и

Sa 0,4m

 

(3.106’)

 

 

 

для силовых.

 

 

 

 

 

5. Интерференция

зубьев

будет

pi

 

 

Li

 

 

отсутствовать, если эвольвентный профиль зуба

 

 

 

rfi

 

одного зубчатого колеса

сопрягается только с

 

rLi

эвольвентным профилем

зуба другого

колеса.

rbi

 

rpi

 

 

 

 

0i

 

 

 

 

 

Рис. 3.50

 

Для этого необходимо, чтобы радиус граничной точки rLi был меньше радиуса rpi нижней точки активного профиля (рис.3.50):

rLi rpi , i = 1, 2

(3.107)

При удовлетворении неравенства (3.107) для обоих зубчатых колес интерференция в зубчатой передаче отсутствует.

Билет № 30. Методы нарезания зубчатых колёс.

Нарезание зубчатого колеса.

Если z – число зубьев нарезаемого колеса, то длина окружности – подвижной центроиды колеса – равна:

d zp ,

(3.89)

где d – диаметр подвижной центроиды колеса:

d

p

z mz .

(3.90)

 

 

 

 

Подвижную центроиду колеса при его зацеплении с рейкой называют

делительной окружностью. Она делит зуб на делительную головку и делительную ножку. Делительная окружность является базовой для определения элементов зубьев и их размеров. В выражении (3.90) введен основной параметр зубчатого зацепления – модуль m:

m

p

.

(3.91)

 

 

 

 

Модуль измеряется в миллиметрах и может принимать только значения, оговоренные государственным стандартом.

Билет № 33. Качественные характеристики зубчатой передачи. Приведённый радиус кривизны. Зацепление Новикова

1.Приведенный радиус кривизны.

Усталостное выкрашивание является основным видом разрушения

активной поверхности зубьев закрытых и хорошо смазанных зубчатых передач.

Для предотвращения выкрашивания необходимо, чтобы контактные напряжения на активных поверхностях не превышали допустимых.

По формуле

Герца-Беляева

для двух

 

контактирующих

цилиндров

(контактные напряжения обратно пропорциональны

пр .

 

а)

б)

Приведенный радиус кривизны:

P

 

ρ

 

 

 

 

 

1 2 .

 

 

2

 

 

 

пр

(3.121)

 

 

 

 

 

1 2

 

 

ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальная контактная

Рис. 3.58

прочность достигается максимальной

суммой коэффициентов смещения х =

 

 

х1 + х2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В зубчатой передаче внутреннего

а)

б)

зацепления приведенный радиус

ρ

 

кривизны значительно больше, чем в

2

 

передаче внешнего зацепления:

ρ

 

 

пр

1 2 .

 

(3.122)

 

 

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Зацепление Новикова.

 

 

 

 

Рис. 3.59

Особенность

зацепления Новикова

 

 

– торцовый

коэффициент

перекрытия

 

=0,

поэтому

 

 

=

, т.е.

зацепление

Рис. 3.60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

работоспособно только в косозубом исполнении.

 

Недостаток зацепления Новикова – чувствительность к точности изготовления, которое является достаточно сложным.

Билет № 34. Качественные характеристики зубчатой передачи:

коэффициент,

учитывающий

форму

зуба; удельное скольжение;

R

 

 

коэффициент перекрытия.

 

 

 

 

2. Коэффициент, учитывающий форму зуба. Под

 

P

 

 

 

действием приложенных нагрузок может произойти

 

F

 

 

 

поломка зубьев. Зубья должны быть рассчитаны на

 

B

 

A

 

изгибную прочность.

 

 

σи

 

 

R – реакция со стороны сопряженного колеса,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р – окружная сила,

 

 

σсж

 

 

F –радиальная сила, сжимающую зуб.

 

 

 

Сравнивая суммарные напряжения зоны «А» и

 

 

 

σΣ

 

 

«В», приходим к

выводу, что наиболее

опасной

 

 

является зона «А», т.к. именно в ней наибольшие

 

 

 

 

 

 

положительные напряжения.

 

 

Рис. 3.61

 

Максимальное

значение

нормальных

 

 

 

напряжений в опасном сечении зуба обратно пропорционально коэф-

фициенту YF, учитывающему форму зуба. С увеличением этого

коэффициента

напряжения от

изгиба

уменьшаются. Коэффициент YF

K D

 

 

зависит в числе прочего от коэффициента

d

 

смещения и от того, является ли зубчатое колесо в

C

ν

 

передаче ведущим или ведомым.

 

 

В

 

 

 

 

 

 

O

 

 

3. Удельное

скольжение.

Износ

зубьев

 

 

происходит вследствие относительного скольжения

 

 

d =dν

 

rb

их активных поверхностей и наличия абразивных

 

 

 

 

 

частиц между ними..

 

 

Рис. 3.62

 

dsi

перемещение точки

контакта

по i-му

 

профилю,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dsi dsj абсолютное скольжение профилей.

 

 

Удельное скольжение, отнесенным к профилю зуба i-го зубчатого

колеса.: i

 

dsi

dsj

(3.123)

 

dsi

 

 

 

 

Бесконечно малая дуга ds: ds CD K d ,

dsi

кi d i ,

 

 

 

кj zi

 

 

В результате получим:

 

 

кj

d

j

,

1

.

(3.124)

 

 

 

1

 

 

 

i

 

кi

z

j

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

кi d i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Коэффициент перекрытия зубчатой передачи. Он характеризует среднее число пар зубьев, находящихся одновременно в зацеплении. Для более плавной и спокойной работы он должен быть возможно большим – обычно не менее 1,2. Его вычисляют по формулам. Зная коэффициент смещения, можно полностью рассчитать геометрические параметры и размеры передачи. Остается вопрос: как выбрать коэффициенты смещения?

Билет №35. Выбор коэффициентов смещения. Блокирующий контур.

Выбор коэффициентов смещения во многом определяет геометрию и качественные характеристики зубчатой передачи. Возможность назначать смещения по своему усмотрению, не усложняя производства зубчатых колес, дает конструктору удобное средство управления геометрией и качественными показателями зубчатой передачи с сохранением ее габаритов. Однако коэффициенты смещения, выгодные, например, по изгибной прочности или по максимальной контактной прочности, вовсе не являются таковыми с точки зрения достижения максимального коэффициента перекрытия. Кроме того, выбранные коэффициенты смещения должны задавать передачу из области ее существования, т.е. в передаче должны отсутствовать подрезание, заострение, интерференция и должна обеспечиваться плавность ее работы.

Противоречивость влияния смещений на геометрию и качественные показатели передачи приводит к заключению, что универсальных рекомендаций для их определения не может быть. В каждом конкретном случае коэффициенты смещения следует назначать с учетом условий работы зубчатой передачи. Один из наиболее распространенных методов выбора коэффициентов смещения – метод «блокирующих контуров».

Зависимость геометрических параметров и качественных показателей прямозубой цилиндрической передачи от коэффициентов смещения можно показать с помощью кривых, построенных для каждого конкретного сочетания числа зубьев z1 и z2 в плоской системе координат x1, x2. В указанной системе координат каждая зубчатая передача с определенными значениями коэффициентов смещения изображается единственной точкой.

Множество точек координатного поля соответствует множеству вариантов передачи, которые можно получить при одних и тех же числах зубьев, но при различных коэффициентах смещения. Эти передачи неравноценны по своим качественным показателям, и из них надо выбирать наивыгоднейшую. При этом надо иметь в виду, что некоторые точки поля неприемлемы, так как при соответствующих им значениях x1 и x2 может быть интерференция или заострение зубьев, снижение коэффициента перекрытия и переход за предельное значение = 1 и т.п.

Предельному значению каждого из ограничивающих факторов в системе (x1, x2) соответствует определенная линия (или линии), отделяющая зону допустимых значений x1 и x2 от зоны недопустимых, где передачи без

Соседние файлы в папке Экзамен