5.6 Конические передачи

Это передачи с пересекающимися осями колёс. Продольные линии зубьев этих зацеплений могут быть как прямолинейными, так и криволинейными. В первом случае зацепление называется прямозубым.

5.6.1 Прямозубое эвольвентное зацепление

Боковые поверхности зубьев конических колёс формируют в принципе так же, как и цилиндрических. Разница лишь в том, что основные цилиндры заменяют основными конусами – B₁ и B₂ (рис. 5.19, а).

Рис. 5.19. Образование конического эвольвентного зацепления

Основания конусов лежат на сфере , ограничивающей зацепление снаружи. По конусам перекатывается без скольжения плоскость , несущая рисующую линию . В пространстве каждого из конусов точка этой прямой описывает эвольвенты Э₁, Э₂, лежащие на сфере . Прочие точки прямой описывают эвольвенты, лежащие на сферах меньшего радиуса. Совокупность всех таких эвольвент образует боковые поверхности конического прямозубого эвольвентного зацепления.

Рисующая прямая оказывается одновременно линией контакта зубьев. Точка – полюс зацепления, прямая – полюсная линия, по ней касаются друг друга аксоиды A₁, A₂ , они же – начальные конусы. Дуга – линия зацепления, – угол зацепления, плоскость его отсчёта перпендикулярна межосевой плоскости .

Передаточное отношение. Как и в плоском зацеплении, передаточное отношение определяют числа зубьев, а также радиусы основных и начальных окружностей. В коническом зацеплении передаточное отношение определяют также углы , начальных конусов (рис. 5.19, б):

.

Как правило, межосевой угол . При этом (рис. 5.21, в):

; .

5.6.2 Изготовление зацепления

Аналогом производящего реечного контура, известного по плоскому зацеплению, является при этом контур ПК, построенный на сфере (рис. 5.20, а).

При изготовлении зацепления без коррекции делительная линия ДЛ производящего контура лежит в плоскости так называемого большого круга, проходящего через центр сферы. Этот круг обкатывается по аксоидам (начальным конусам) , производимого зацепления и, следовательно, является ещё одним аксоидом – (5.20, б).

Рис. 5.20. Образование конического зацепления, близкого к эвольвентному (октоидального)

Каждый производящий профиль лежит в плоскости своего большого круга. Если смотреть на плоскость этого круга с ребра, то профиль будет выглядеть прямолинейным. Таким образом, сферический производящий контур в некотором смысле прямобочный. Соединяя точки излома контура с центром сферы, получают плоское производящее колесо с плоскими боковыми сторонами.

Основные параметры сферического производящего контура такие же, как у плоского. В частности, угол профиля , шаг . Модуль по-прежнему выбирают из стандартного ряда предпочтительных чисел, при этом радиус сферы , ограничивающей зацепление снаружи, подчиняют уравнению .

На первый взгляд, зацепление, произведённое прямобочным колесом, должно быть эвольвентным, но это не так. Производящая плоскость ПП (см. рис. 5.20, б), вмещающая производящий профиль, располагается наклонно (под углом к вертикали) и составляет единое целое с аксоидом . Аксоид обкатывается по аксоидам и производимого зацепления П₁, П₂. Для простоты рисунка профиль П₂, а также аксоид не показаны.

Контактная линия производящей и обеих производимых поверхностей есть линия пересечения производящей плоскости ПП и плоскости , перпендикулярной ПП. Перпендикулярность вытекает из основной теоремы плоского зацепления: нормаль к профилям зубьев проходит через полюс зацепления. В роли нормали (перпендикуляра к ) выступает здесь дуга .

Нетрудно видеть, что по мере удаления точки от угол возрастает. Ввиду переменности угла линия зацепления ЛЗ (см. рис. 5.20, а) не лежит в плоскости большого круга, как это имеет место в эвольвентном зацеплении, а имеет вид восьмёрки. Отсюда рассматриваемое зацепление называется октоидальным (от латинского octo – восемь).

Вблизи полюса, где реально взаимодействуют зубья, октоидальное зацепление практически не отличается от эвольвентного. Отсюда оно называется квазиэвольвентным. Приставка квази- означает почти. Октоидальное зацепление, как и эвольвентное, имеет постоянное передаточное отношение, но не сохраняет этого постоянства при изменении межосевого угла .