Зацепление эвольвеитного зубчатого колеса с рейкой. Понятие о корригировании

Если увеличить диаметр основной окружности колеса до беско­нечности, то зубчатое колесо превратится в зубчатую рейку с прямо­линейным профилем зубьев (рис. 58). При указанной модификации зубчатого колеса эвольвентный профиль зуба колеса превращается в трапециевидный профиль зуба основной рейки с углом профиля, равным 2а. Прямолинейный профиль зуба рейки удобен для изме­рения и изготовления режущего инструмента, применяемого при нарезании зубьев методом обкатки (см. ниже). Зацепление зубчатого колеса с рейкой дает возможность преобразовать вращательное дви­жение колеса в поступательное движение рейки, и наоборот. Пря­мая CD, проходящая через полюс зацепления Я и перекатывающаяся без скольжения по делительной окружности зубчатого колеса, на­зывается начальной прямой.

При нарезании зубьев инструментом реечного типа (гребенкой) некорригированное зацепление получается в том случае, когда на­чальная прямая рейки совпадает со средней линией профилей ее зубьев (средняя линия трапеции, см. рис. 58). Если начальная пря­мая не совпадает со средней линией профиля зуба рейки, но парал­лельна ей, то нарезаемые ею зубья называются корригированными.

Коррекцией (корригированием) зубчатого зацепления называют преднамеренное изменение профилей зубьев (рабочий профиль зуба очерчивается различными участками эвольвенты в процессе зубона-резания), приводящее к изменению соотношения высоты головки и ножки зуба, а также угла зацепления.

Корригирование выполняют для повышения прочности и износо­стойкости зубьев и улучшения других качественных показателей зубчатого зацепления. Оно не сложнее и не дороже некорригиро-ванных зубчатых колес.

* Зубчатые передачи с зацеплением Новикова

В 1955 г. д-ром техн. наук М. Л. Новиковым была создана новая, круговинтовая система зацепления, при которой зубья имеют начальный (без нагрузки) точечный контакт.

Рис. 59

На рис. 59, а показаны зубчатые колеса с зацеплением Нови­кова, а на рис 59, б— профилирование зубьев по кривым, близким к дугам окружности.

При одинаковых основных параметрах и качественных характе­ристиках (материал, термообработка) зубчатых колес круговинтовая система зацепления с круговым профилем зуба дает возможность увеличить нагрузочную способность передачи в 1, 4 ... 2 раза по сравнению с эвольвентой. Вследствие увеличения масляного слоя между зубьями при точечном контакте потери на трение в зацеп­лении зубчатых колес уменьшаются примерно в два раза по срав­нению с потерями в эвольвентном зацеплении. Кроме того, благо­даря точечному контакту значительно уменьшается влияние деформа­ции вала на равномерность распределения нагрузки по длине зуба. Таким образом, круговинтовая (точечная) система зацепления ока­зывает благоприятное влияние не только на увеличение нагрузочной способности передачи, но и на повышение ее КПД и усталостной долговечности.

К достоинствам зубчатых колес по системе зацепления Новикова следует отнести также возможность значительного увеличения пере­даточного отношения вследствие резкого сокращения количества

Рис. 60

зубьев шестерни (теоретически доказана возможность изготовления передачи с одним зубом на шестерне).

Точечная система зацепления с круговым профилем зуба пригодна для передачи с параллельными, пересекающимися и скрещивающи­мися осями валов. На рис. 60, а показаны цилиндрические, а на рис 60, б—конические зубчатые колеса с одной линией зацепления; профиль зуба шестерни выпуклый, а колеса —вогнутый. Передачи с двумя линиями зацепления (головки зубьев шестерни и колеса имеют выпуклый профиль, а ножки —вогнутый) обладают большей несущей способностью, менее чувствительны к смещению осей, рабо­тают с меньшим шумом и технологичнее передач с одной линией зацепления.

К недостаткам передач с зацеплением Новикова относится то, что они не допускают значительных колебаний нагрузки и пере­грузок, а также обладают повышенной чувствительностью к изме­нению межосевого расстояния. Неодинаковые профили зубьев шестерни и колеса (см. рис. 59, б и 60) требуют двух типоразмеров зуборезного инструмента при изготовлении одной зубчатой пары. Профилирование круговых профилей зубьев ведется по винтовой линии (а не по образующей, как это делается в прямозубых эвольвентных колесах) на начальной поверхности кругового цилиндра—это и со­здает ряд технических трудностей при изготовлении зубчатых колес рассматриваемой системы зацепления. Конечно, прямозубые передачи для этой системы зацепления невозможны (е_а = 0).

Зубчатые колеса системы зацепления Новикова изготовляют на обычных зуборезных станках с помощью специальных червячных фрез. В настоящее время наша промышленность освоила выпуск редукторов с зубчатыми колесами зацепления Новикова.

Помимо указанных двух систем зацепления в специальных слу­чаях (зубчатые колеса часов и точных приборов) применяют цикло­идальную систему зацепления, которая обеспечивает высокую точ­ность зацепления при существенном ограничении нагрузочной спо­собности передачи.