2. Зубчатые передачи. Общие сведения

2.1. Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи (рис. 2.1) относятся к передачам зацеплением с непосредственным контактом между ведущим и ведомыми звеньями.

Меньшее колесо принято называть шестерней, большее – коле­сом. Термин «зубчатое колесо» относят как к шестерне, так и к колесу.

Зубчатые передачи служат для преобразования вращательных движений или вращательного движения в поступательное.

а

б в г

Рис. 2.1. Основные типы зубчатых передач:

a – цилиндрическая с внешним зацеплением;

б – цилиндрическая с внутренним зацеплением;

в – коническая; г – червячная;

д – зубчато - реечная.

д

Зубчатые передачи – наиболее распространенный тип передач в современном машиностроении.

Достоинства:

– постоянство передаточного числа;

– высокий КПД (97…99 %);

– высокая нагрузочная способность;

– компактность;

– высокая долговечность и надежность в широких диапазонах мощностей.

Недостатки:

– необходимость высокой точности изготовления и монтажа;

– возможность возникновения шума и вибраций при недостаточ­ной точности изготовления и сборки;

– невозможность бесступенчатого регулирования частоты вра­щения ведомого вала.

Область применения зубчатых передач:

– передаваемые мощности до 300 МВт;

– окружные скорости до 250 м/с;

– передаточные числа – до нескольких сотен.

Зубчатые передачи классифицируют по следующим признакам:

– по взаимному расположению осей зубчатых колес (рис. 2.2);

Рис. 2.2. Классификация зубчатых передач

по взаимному расположению осей зубчатых колес

– по расположению зубьев на ободе зубчатых колес (рис. 2.3);

Рис. 2.3. Классификация зубчатых передач

по расположению зубьев на ободе зубчатых колес

– по взаимному расположению зубчатых колес (рис. 2.4);

Рис. 2.4. Классификация зубчатых передач

по взаимному расположению зубчатых колес

– по конструктивному исполнению (рис. 2.5);

Рис. 2.5. Классификация зубчатых передач

по конструктивному исполнению

– по окружной скорости колес (рис. 2.6);

По окружной скорости колес

Рис. 2.6. Классификация зубчатых передач

по окружной скорости колес

– по форме профиля зуба (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Классификация зубчатых передач

по форме профиля зуба

Профили зубьев должны быть технологичными, т.е. такими, чтобы их можно было получить в производственных условиях наибо­лее простыми методами. Из теоретически возможных наибольшее применение получили эвольвентные профили, так как их проще обработать и обладают большими преиму­ществами. Эвольвентный профиль зубьев, предложенный Л. Эйлером более 200 лет назад, по сравнению с другими имеет следующие преимущества: при изменении межосевого расстояния не нарушается правильность зацепления (не изменяется передаточное число); про­стота и точность изготовления методом обкатки.

Рабочими профилями зубьев колес в эвольвентном зацеплении служит эвольвента.

Эвольвента – кривая линия – траектория некоторой точки прямой NN, которая перекатывается по основной окружности без скольжения (рис. 2.8).

Л

Рис. 2.8. Образование

эвольвентного профиля

инию NN называют произво­дя­щей прямой, а окружность диа­метра , по которой эта прямая пе­рекатывается, – основной окружно­стью. Так как перекатывание про­изводящей прямой по основной ок­ружности происходит без скольже­ния, то в каждый данный момент точка их касания является мгновен­ным центром скоростей и центром кривизны эволь­венты, следова­тельно, производящая прямая в ка­ждом своем положении будет нор­малью к эвольвенте, иначе говоря, нормаль эвольвенты всегда явля­ется касательной к основной окружности.

Из способа образования эвольвенты следует, что эта кривая не может существовать внутри основной окружности. Если перекатывать производящую прямую в противоположном направлении, то получим другую ветвь эвольвенты – левую (эвольвенты, изображенные на

рис. 2.8 жирной линией, правые). Каждый зуб колеса с эвольвентным зацеплением очерчивается участками правой и левой эвольвент, форма зубьев внутри основной окружности определяется профилем зуборез­ного инструмента.

Все эвольвенты одной основной окружности эквидистантные (равноудаленные), т. е. расстояние между эвольвентами равно длине дуги основной окружности между началом эвольвент.

При увеличении диаметра основной окружности радиусы кри­визны эвольвенты будут увеличиваться, а в пределе при эволь­вента обращается в прямую линию.

В зацеплении М.Л. Новикова рабочие профили зубьев очерчены дугами окружностей. При этом профиль зуба одного из парных зубча­тых колес является выпуклым, а другого вогнутым. В передачах с за­цеплением Новикова использован точечный контакт боковых поверх­ностей соприкасающихся зубьев. По сравнению с эвольвентными пе­редачи Новикова могут при одних и тех же габаритных размерах пере­давать в 1,5 – 2 раза большую мощность. Ввиду сложности изготовле­ния и монтажа эти передачи нашли применение только в специальном машиностроении. Благодаря высокой несущей способности зацепление М.Л. Новикова весьма перспективно.

Циклоидальное зацепление наиболее дорогое в изготовлении и весьма чувствительное ко всяким ошибкам в профиле, поэтому широ­кого применения не получило. Циклоидальное зацепление в настоящее время сохранилось в приборах и часах.