Конические зубчатые передачи.

Общие сведения и характеристика

Конические зубчатые колеса применяют в передачах, у которых оси валов пересекаются под некоторым углом . Наиболее распространены передачи с углом .

Конические передачи сложнее цилиндрических в изготовлении и монтаже. Для нарезания конических колес требуются специальные станки и специальный инструмент. Кроме допусков на размеры зубьев, здесь необходимо выдерживать допуски на углы , , а при монтаже обеспечивать совпадение вершин конусов. Выполнить коническое зацепление с той же степенью точности, что и цилиндрическое, значительно труднее. Пересечение осей валов затрудняет размещение опор. Одно из конических колес располагают консольно. При этом увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. В коническом зацеплении действуют осевые силы, наличие которых усложняет конструкцию опор. Все это приводит к тому, что нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет цилиндрической передачи. Несмотря на отмеченные недостатки, конические передачи имеют широкое применение, когда по условиям компоновки механизмов требуется располагать валы под углом.

Рисунок 15 - Геометрические параметры конических передач

Геометрические параметры и передаточное число

Аналогами начальных и делительных цилиндров цилиндрических передач в конических передачах являются начальные и делительные конусы с углами и . При коэффициентах смещения инструмента начальные и делительные конусы совпадают. Конусы, образующие которых перпендикулярны образующим делительных конусов, называют дополнительными конусами. Сечение зубьев дополнительным конусом называют торцовым сечением. Различают внешнее, внутренне и среднее торцовые сечения. Размеры, относящиеся к внешнему торцовому сечению, сопровождают индексом .

и - внешнее и среднее конусные расстояния, - ширина зубчатого венца.

Размеры по внешнему торцу удобнее для измерения, их указывают на чертежах. Размеры в среднем сечении используют при силовых расчетах. Зависимости размеров в среднем и торцовом сечениях:

, , .

Где m_te- модуль по среднему диаметру дополнительного конуса d_e.

m_tm- модуль по внешнему диаметру дополнительного конуса (торцовый модуль).

Для прямозубых передач d_e=m_te*z, m_te- используют стандартное значение.

Как и у цилиндрических передач, передаточное число равно .

Кроме того, выразив и через конусное расстояние и углы делительных конусов и , получим и при , .

Силы в зацеплении прямозубой конической передачи

В зацеплении конической передачи действуют силы: окружная , радиальная и осевая .

Рисунок 16 - Силы в зацеплении прямозубой конической передачи

По нормали к зубу действует сила , которую раскладывают на и . В свою очередь, раскладывается на и . Здесь

,

,

,

,

.

Эти формулы справедливы для сил, приложенных к шестерне. Для колеса направление сил противоположно. При этом - радиальная, - осевая силы.

Приведение прямозубого конического колеса к эквивалентному прямозубому цилиндрическому колесу

Параметры эквивалентных колес используют при расчетах на прочность. При этом диаметры эквивалентных колес

,

Выражая диаметры через и , запишем или числа зубьев эквивалентных колес , .

Рисунок 17 - Приведение прямозубого конического колеса к эквивалентному прямозубому колесу