3.12. Нормирование точности зубчатых колес

Материал изложен в соответствие с литературными источниками [3-6] и нормативной документацией.

Условные обозначения:

Нижний индекс 1 – параметры шестерни;

2 – параметры ведомого колеса;

' – параметры, контролируемые при однопрофильном зацеплении;

˝ – параметры, контролируемые при двухпрофильном зацеплении;

F – параметры (отклонения) кинематической точности;

f – контрольные параметры (отклонения) плавности;

t - индекс величин, относящихся к окружному (торцовому) сечению;

b – индекс величин, относящихся к основной окружности;

о– показатели зубчатой передачи;

r – реальное отклонение.

Классификация

По взаимному расположению осей ведущего и ведомого колес:

• цилиндрические колеса с параллельными осями валов;

• конические колеса с пересекающимися осями валов;

• винтовые колеса со скрещивающимися осями валов (червячные);

• передача, осуществляемая шестерней и рейкой (для преобразования вращательного в поступательное движение и наоборот).

По расположению зубьев относительно образующей колеса:

• прямозубые;

• косозубые;

• шевронные;

• криволинейные.

По относительному вращению колес и расположению зубьев:

• передача с внешним зацеплением.

• передача с внутренним зацеплением.

ГОСТ 1643 распространяется на эвольвентные цилиндрические зубчатые передачи внешнего и внутреннего зацепления с прямыми, косыми и шевронными зубчатыми колесами, исходный контур которых выполнен в соответствии с ГОСТ 13755. Делительный диаметр достигает 6300 мм и модуль от 1 до 56 мм. И ширина венца до 1250 мм.

Основные параметры колеса:

d_a – диаметр окружности выступов;

d_f – диаметр окружности впадин;

d_в – диаметр основной окружности;

d – диаметр делительной окружности;

а – межосевое расстояние;

w – длина общей нормали;

P_b (P_α) – основной шаг (по основной окружности) или шаг зацепления;

Р_t – окружной шаг (шаг по делительной окружности);

m - модуль, число, показывающее, сколько миллиметров диаметра делительной окружности приходится на один зуб зубчатого колеса;

Делительная окружность (поверхность) делит зуб на головку и ножку.

h_a - высота головки - расстояние между делительной окружностью колеса и окружностью вершин (выступов) зубьев; h_a = m;

h _f - высота ножки – расстояние между делительной окружностью колеса и окружностью впадин; h _f = 1,25m ;

h – полная высота зуба h = 2,25 m.

3.12.1. Степени точности цилиндрических зубчатых колес

Зубчатые колеса изготовляют с погрешностями, вызываемыми погрешностями профиля зубообрабатывающих инструментов (фрез, долбяков), неточностью их установки на станке, отклонениями размеров и формы заготовки, а также неточностью установки заготовки на станке, погрешностями в кинематических цепях станка. Совместное действие перечисленных погрешностей приводит к кинематической погрешности колеса, отсутствию плавности его работы и нарушению прилегания поверхностей зубьев, как по длине, так и по высоте зуба. Предельные отклонения параметров зубчатого колеса ограничены системой допусков.

По точности изготовления зубчатые колеса разделяют на 12 степеней точности в порядке убывания точности: 1, 2, 3, … , 12.

Степень точности – заданный уровень допустимого несоответствия значений их действительных параметров расчетным (номинальным) значениям.

Допуски установлены для степеней точности от 3-ей до 12-й. Степени 1 и 2 – резервные, для них допуски и отклонения не установлены.

В машиностроении, например, применяют зубчатые передачи следующих степеней точности: 3 - 6-й – в редукторах; 3- 8-й – в металлорежущих станках; 4 – 7-й - в авиадвигателях; 5 – 8-й – в легковых автомобилях; 8 – 11-й – в грузоподъемных и сельскохозяйственных машинах. Измерительные или образцовые колеса изготавливают по 3- 5-й степени точности.

Для дифференциации точности колес в зависимости от их служебного назначения зубчатые передачи подразделяют на четыре вида: отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения:

• к отсчетным относят передачи с высокой кинематической точностью (кинематические). Основные требования – кинематическая точность, то есть соответствие угла поворота ведущего и ведомого колес. Это часовые, индикаторные, счетно-решающие устройства, делительные механизмы, колеса координатных измерительных машин, следящих устройств и т.д.

• к скоростным относят передачи станков, автомобилей, двигателей, турбин. Важнейшим требованием их работы является плавность и бесшумность работы при высоких частотах вращения.

• к силовым относят передачи грузоподъемных машин, тракторов, штампов, землеройных машин и экскаваторов. Основным требованием в таких передачах является полнота контакта зуба.

В соответствии с перечисленными группами передач построена система допусков на зубчатые колеса. Все показатели точности передач и колес сгруппированы в три нормы точности, характеризующих кинематическую точности, плавность работы и контакт зубьев.

Каждая степень содержит три вида норм:

• Нормы кинематической точности зубчатого колеса и передачи.

• Нормы плавности работы зубчатого колеса и передачи.

• Нормы контакта зубьев колеса и передачи.

Нормы кинематической точности – определяют точность передачи вращения с одного вала на другой, то есть величину полной погрешности (ошибки) угла поворота ведомого зубчатого колеса в пределах его полного оборота. Обычно выражается величиной длины дуги делительной окружности в линейных единицах измерения.

Нормы плавности – характеризуют равномерность вращения или степени плавности изменения кинематических погрешностей передачи. Выражается погрешностью по шагу при повороте на один номинальный угловой шаг.

Нормы контакта – отражают полноту прилегания поверхностей зубьев, сопряженных колес передачи. Характеризуются величиной и расположением пятна контакта сопряженной пары.

Степени точности назначают для каждого вида норм точности дифференцированно с учетом того, к какой группе относится данная передача, т.е. три вида норм могут комбинироваться и назначаться из разных степеней точности с учетом ограничений, приводимых в стандартах.

Для передач общего назначения для всех норм точности назначают одинаковую степень точности, например 7-ю степень.

Критерием для выбора степени точности по норме плавности является окружная скорость (табл.13).

Таблица 13