4.3. Конструирование цилиндрических зубчатых колес

Основные конструктивные элементы колеса — обод, сту­пица и диск.

Обод воспринимает нагрузку от зубьев и должен быть дос­таточно прочным и в то же время податливым, чтобы способ­ствовать равномерному распределению нагрузки по длине зуба. Жесткость обода обеспечивает его толщина q.

Ступица служит для соединения колеса с валом и может быть равна ширине обода (рис. 4.3.1, а) и расположена несим­метрично (рис. 4.3.1, б) или симметрично (рис. 4.3.1, в) отно­сительно обода. На рисунке 4.3.1 показаны также установоч­ные базы.

а	б	в

Рис. 4.3.1. Виды ступиц зубчатых колес:

а — длина ступицы равна ширине венца; б, в — длина ступицы больше ширины венца; x, y, z — установочные базы

Это определяется технологическими или конструктивными условиями.

Диск соединяет обод и ступицу. Его толщина с определя­ется в зависимости от способа изготовления колеса. Иногда в дисках колес выполняют отверстия, которые используют при транспортировке и обработки колес, а при больших размерах и для уменьшения массы. Острые кромки на торцах ступицы и углах обода притупляют фасками n, размеры которых выби­рают по таблице 4.3.1.

Таблица 4.3.1

Стандартные размеры фасок, мм

Диаметр ступицы или обода	Размер фаски n
Свыше 20 до 30	1,0
Свыше 30 до 40	1,2
Свыше 40 до 50	1,6
Свыше 50 до 80	2,0
Свыше 80 до 120	2,5
Свыше 120 до 150	3,0
Свыше 150 до 250	4,0
Свыше 250 до 500	5,0

4.3.1. Конструкции зубчатых колес.

В проектируемых приводах колеса редукторов получаются относительно небольших диаметров, их изготавливают из круглого проката или поковок. Ступицы колес цилиндриче­ских редукторов располагают симметрично относительно обо­да.

Заданные параметры:

d_а — диаметр вершин зубьев; b — ширина венца; m — мо­дуль; материал зубчатого колеса; d_вал — диаметр вала.

Конструкция шестерни и колеса выбирается в зависимости от диаметра вершин зубьев d_а:

— если d_а < 2 d_вал, то рекомендуется конструировать вал-шестерню (рис. 4.3.2);

— если d_а = 2 d_вал и выше, то выбираются либо кованые (рис. 4.3.3), либо штампованные или сварные (рис. 4.3.4), либо литые (рис. 4.3.5) колеса.

d_а < 2 d_вал

Рис. 4.3.2. Конструкция вала шестерни

а

б

в

Рис. 4.3.3. Конструкции кованых колес в зависимости от d_а

а б

Рис. 4.3.4. Конструкции колес: а — штампованных; б — сварных

Рис. 4.3.5. Конструкции литых колес

(Размеры для конструируемых колес выбираются по таблице 4.3.2.)

Таблица 4.3.2

Определение размеров цилиндрических зубчатых колес

Элемент колеса	Размер	Способ получения заготовки
		Круглый прокат, ковка	Ковка, штамповка	Сварка, литье
Обод	Диаметр	dа < 100 мм	dа = 100…500 мм	dа > 500 мм
	Толщина	q = 2,2 m + 0,05 b (q ≥ 8 мм)		q = (2,5…4)m ≥ 10 мм
	Ширина	b1(2) — таблица 4.2.10
Ступица	Толщина	qст = 0,3 dвал	qст =(0,3…0,35) dвал	qст = (0,35…0,45) dвал≥ 10 мм
	Диаметр	dст = dвал +2 qст
	Длина	Lст = (1,0…1,8) dвал; (Lст ≥ b)
Диск	Толщина	с = (0,4…0,45)b ≥ 10мм	с = (0,4…0,5) b ≥ 10мм
	Радиусы закруглений	R ≥ 1	R ≥ 6	R ≥ 10
	Диаметр расположения отверстий	Dотв = 0,5 (dа — 4,5m — 2q + dст) Dотв — округлить до целых чисел
	Диаметр отверстий	dотв = (0,35…0,4) (dа — 4,5m — 2q — dст) dотв — округлить до целых чисел
Примечание: 1. При определении длины ступицы Lст числовой коэффициент перед dвал принимают ближе к единице при посадке колеса на вал с натягом и ближе к верхнему пределу — при переходной посадке. 2. На торцах зубьев выполняют фаски размером n = (0,6…0,7)m с округлением до стандартного значения по таблице 4.3.1.

4.3.2. Оформление рабочих чертежей зубчатых колес.

1. Параметры цилиндрических колес.

На чертеже цилиндрического зубчатого колеса в соответ­ствии с ГОСТ 2.403—75 должны быть указаны размеры и по­мещена следующая таблица параметров зубчатого венца (рис. 4.3.6).

Рис. 4.3.6. Параметры зубчатого колеса

2. Поля допусков и посадки.

На чертеже зубчатого колеса отклонения заготовки для диаметра вершин зубьев h8 представить численно (рис. 4.3.7).

Рис. 4.3.7. Поля допусков и посадки

3. Допуски формы и расположения (рис.4.3.8).

3.1. Допуск радиального биения (мкм) поверхности за­готовки под диаметр вершин зубьев относительно поверхно­сти А (табл. 4.3.3).

3.2. Допуск осевого биения (мкм) ступицы колеса и ба­зовых поверхностей венца относительно поверхности А (табл. 4.3.4).

Рис. 4.3.8. Допуск формы и расположения

Таблица 4.3.3