15. Усилия в зацеплении цилиндрич косозубой

Силу в зацеплении передачи раскладывают на окружную F_t , осевую F_a и радиальную F_r составляющие:

где – угол зацепления косозубой передачи в нормальном сече­нии; β – угол наклона линии зуба.

Осевая сила F_a, стремящаяся сдвинуть колесо вдоль оси вала, дополнительно нагружающая опоры валов, детали корпусов, является недостатком косозубых передач.

Направление окружной и радиальной сил такое же, как и в пря­мозубой передаче. Осевая сила параллельна оси колеса, а направле­ние вектора зависит от направления вращения колеса и направления линии зуба

Направления сил на ведущем и ведомом колесах противоположны, и имеют место равенства .

Рис. 21.8. Направления сил на ведущем колесе косозубой передачи

16. Усилия в зацеплении конической передачи

В зацеплении прямозубой конической передачи нормальная сила F_n раскладывается на три составляющие, рассчитываемые по среднему делительному диаметру d:

Направления сил на ведущем и ведомом колесах противоположны, и имеют место равенства

17. Материалы, термообработка для зубчатых колес

Зубчатые колеса изготовляют из сталей, чугуна и неметалли­ческих материалов. Колеса из неметаллических материалов имеют не­большую массу и не коррозируют, а передачи с ними бесшумны в ра­боте. Но невысокая прочность материалов и, как следствие, большие габариты передачи, сравнительно высокая стоимость изготовления колес ограничивают их применение в силовых механизмах.

Чугунные зубчатые колеса дешевле стальных, их применяют в малонагруженных открытых передачах. Они имеют малую склонность к заеданию и хорошо работают при бедной смазке, но не выдерживают ударных нагрузок.

Наибольшее распространение в силовых передачах имеют колеса из сталей Ст5, Ст6, 35, 35Л, 40, 40Л и др., которые подвергают, как правило, термообработке для повышения нагрузочной способнос­ти.

Колеса малонагруженных передач в машинах общего назначения, а также колеса передач, габариты которых не ограничены, подверга­ют объемной закалке с высоким отпуском до твердости 300-350 НВ при диаметре колес до 150 мм. Колеса диаметром свыше 150 мм имеют твердость не менее 200 НВ. Зубья колес, подвергнутых такой обра­ботке, имеют приблизительно одинаковую твердость по всему сечению и могут быть нарезаны после термообработки; благодаря этому отпа­дает необходимость выполнения доводочных операций.

Для предотвращения заедания рабочих поверхностей нижний пре­дел твердости шестерни (меньшего колеса), как показывает практика, должен быть на 30-50 единиц выше верхнего предела твердости коле­са.

Колеса высоконагруженных передач в транспортных машинах и передач ограниченных габаритов должны иметь твердость зубьев более 400 НВ.

18. Сведения о методах изготовления зубчатых колес

В условиях промышленного производства изготовление зубчатых колес осуществляется преимущественно методом обкатки, методом деления (копирования) и методом горячего или холодного накатывания. При изготовлении методом накатки используются такие инструменты, как червячная фреза, гребенка или долбяк. Червячная фреза нарезает зуб за счет взаимного движения заготовки и инструмента, соответствующего червячному зацеплению. Гребенка (зубчатая рейка с режущей кромкой по контуру зубьев) совершает сложное возвратно-поступательное движение вдоль оси заготовки, которая при этом вращается с постоянной скоростью. Долбяк – зубчатое колесо с режущими кромками. Принцип действия зубодолбежного станка основан на возвратно-поступательном движении инструмента относительно заготовки, при этом после каждого двойного хода заготовка и инструмент поворачиваются на один шаг.

Изготовление зубчатых колес методом деления производится на универсальных фрезерных станках, оснащенных делительной головкой. Нарезка зуба производится дисковой или пальцевой фрезой.

Метод горячего и холодного накатывания используется тогда, когда требуется изготовление зубчатых колес высокой точности. Поверхностный слой заготовки нагревается индукционными токами на глубину, несколько большую, чем высота нарезаемых зубьев. Затем нагретый до пластического состояния металл обрабатывается зубонакатным инструментом. Как правило, этот процесс выполняется в несколько этапов, последним из которых является обкатка уже полученных зубьев для получения заданной формы.

19.Выбор материала и опр.доп конт. Напр. И напр изгиба при рас зубч перед.

При выборе материала для изготовления зубчатой пары для обеспечения одинаковой долговечности обоих колес и ускорения их приработки твердость материала шестерни следует назначать больше твердости материала колеса. Разность твердостей для колес с Н_НВ < 350 НВ рекомендуется: у прямозубых – (20–50) НВ; косозубых (20–70) НВ; при Н_НВ > 350 НВ – (4–6) HRC.

Твердость колес и вариант термической обработки выбирают в зависимости от вида, условий эксплуатации и требований к габаритам передачи.

Для редукторов, к размерам которых не предъявляют особых требований, на практике применяют следующие марки сталей и варианты термической обработки колес:

I (стали 45, 40Х, 40ХН и др.) – термическая обработка колеса – улучшение, твердость 235–262 НВ; термическая обработка шестерни – улучшение, твердость 262–302 НВ;

II (стали 40Х, 40ХН, 35 ХМ и др.) – термическая обработка колеса – улучшение, твердость 269–302 НВ; термическая обработка шестерни – улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности определяется маркой стали 45–53 HRC (табл. 3.4);

III (стали 40Х, 40ХН, 35 ХМ и др.) термическая обработка колеса и шестерни – улучшение с последующей закалкой токами высокой частоты (ТВЧ). Твердость поверхности зубьев 45–53 HRC;

IV – термическая обработка колеса – улучшение с последующей закалкой ТВЧ, твердость поверхности определяется маркой стали (40Х, 40ХН, 35 ХМ и др.) 45–53 HRC (табл. 3.4), термическая обработка шестерни – улучшение, цементация и закалка, применяемые стали 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 25ХГМ, твердость поверхности зубьев после термообработки 56–63 HRC;

V (стали 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 25ХГМ и др.) – термическая обработка колеса и шестерни – улучшение, цементация и закалка, твердость поверхности зубьев после термообработки 56–63 HRC.

Допускаемые напряжения определяются для шестерни и колеса по формуле.

, σ_{Н lim b} – предел контактной выносливости σ_{Н lim b} = 2H_НВ + 70

S_H-коэф.запаса прочности; Z_N- коэф.долговечности, Z_R-коэф учит. Влияние шероховатости пов. Зубьев; Z_V- коэф.учит влияние скорости

при и при

Допускаемые напряжения изгиба при расчете на выносливость σ_FP определяются по формуле

σ_{F lim b} – предел выносливости зубьев при изгибе

_{Yt- коэф. Учит.технологию изготовления;YZ-коэф. Учит.способ изготовления заготовки}

_{Yg-коэф. Учитывающий влияния шлифования переходной поверхности зуба}

_{Yd- коэф.учитывающий влияние деформиров.упрочнения}

_{YA-коэф.учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки}