Указания к самостоятельной подготовке

1. Изучить §§ 8.3-8.7 по учебнику [1], §§ 7.1-7.3 по учебнику[2].

2. Ознакомиться в лаборатории с плакатами по методам изготовления зубчатых колес.

3. Подготовить к лабораторной работе форму отчета.

Контрольные вопросы

1. Какой из методов изготовления зубчатых колес является наиболее распространенным?

2. Какое зубчатое зацепление называется эвольвентным?

3. Чем отличается контур инструментальной рейки от контура основной рейки?

4. Что называется средней линией инструментальной рейки? Начальной прямой? Когда они совпадают?

5. Охарактеризуйте начальный и делительный диаметры зубчатых колес.

6. Какое зацепление называется нормальным? Корригированным? С какой целью применяют корригированние?

Параметры зубчатых колес

О Таблица 1 пределяемые параметры зубчатых колес	Формулы	Значение параметров
		Нормаль-ного	корригированного
Число зубьев
Минимальный коэффициент смещения
Абсолютное смещение рейки, мм.
Начальный диаметр, мм
Диаметр впадин, мм.
расчетный
измеренный
Шаг по делительной окружности мм.
расчетный
измеренный
Окружная толщина зуба по хорде делительной окружности, мм:
расчетная
измеренная

Лабораторная работа № 3 определение параметров зубчатых колес

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с основными параметрами зубчатых колес, изучить методику их измерения и расчета, освоить фактический материал для проведения уроков в школе по тематике механических передач.

Общие сведения

Простейшая зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес; меньшее из колес называется шестерней, а большее -колесом. В нормативно-технической документации всем параметрам шестерни присвоен индекс "1", а всем параметрам колеса - индекс "2".

Различают цилиндрические и конические зубчатые колеса. Цилиндрические колеса делятся на прямозубые, косозубые и шевронные. Конические колеса также бывают с прямыми, косыми (тангенциальными) и круговыми (криволинейными зубьями).

Прямозубые колеса применяют преимущественно при невысоких и средних окружных скоростях, при большой твердости зубьев (когда динамические нагрузки от неточностей изготовления невелики по сравнению с полезными), в планетарных передачах, в открытых передачах, а также при необходимости осевого перемещения колес для переключения скорости (коробки передач), Косозубые колеси применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения — свыше 30 % объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания(Рис. ).

Рис 5. Конструкции зубчатых колёс

Угол наклона зубьев косозубых колес в большинстве конструкций β = 8...22°, в раздвоенных ступенях редукторов для лучшей самоустановки β ≥30°.

В косозубых передачах редукторов для шестерен рекомендуют принимать направление зуба левое, для колес — правое.

В мощных редукторах применяют шевронные колеса, не передающие на подшипники осевые нагрузки. У шевронных колес β = 25...45°.

Шестерни с диаметром впадин, близким к потребному диаметру вала, изготовляют преимущественно за одно целое с валом (в редукторах при u>3,15). Шестерни небольшого диаметра (d<200 мм) выполняют преимущественно в виде дисков со ступицами или без ступиц (рис. 5, а...ж), иногда с проточками по торцам для лучшего базирования. В коробках передач применяют блоки шестерен (рис. 6). Шестерни в форме сплошных дисков изготовляют из проката (при диаметре до 150 мм) или из поковок. Зубчатые колеса со ступицами и блоки шестерен в зависимости от серийности Производства изготовляют штамповкой, ковкой или точением из прутка. Коэффициент использования металла при точении таких шестерен из прутка равен в среднем 1/3, при штамповке в закрытых штампах он в 2 раза выше.

Рис. 6 Блоки шестерен передвижные шестерни

Колеса средних диаметров с d_a<600 мм выполняют преимущественно коваными (в подкладных или закрытых штампах) облегченной конструкции.

Внутренняя поверхность обода и наружная поверхность ступицы, не обрабатываемые механически, имеют уклоны. Зубчатые колеса с твердыми зубьями преимущественно делают с небольшими выемками по торцам. Технологичная конструкция штампованного колеса показана на рис. 5, г.

Число потребных типоразмеров колес сильно возрастает из-за многообразии форм ступиц, диаметров валов и т. д. Поэтому было предложено стандартизовать и централизованно изготовлять зубчатые венцы, которые потом присоединять к ступицам (рис. 10.8, а). Это также позволяет шлифовать зубья блоков шестерен без увеличения их осевых габаритов (рис. 10.8, б).

Рис. 7 Клееные зубчатые колеса

Рассмотрим конструкции крупных колес.

1. Цельнолитые колеса имеют распространение как наименее трудоемкие.

По своей несущей способности они уступают колесам с кованым или прокатанным ободом. До диаметра 900 мм их преимущественно выполняют одно дисковыми (рис. 8, а,..в), а при больших диаметрах и ширине двухдисковыми (рис. 8, г).

2. Бандажированные колеса (рис. 8, д), в которых стальной бандаж посажен с натягом на стальной (реже чугунный) центр, обеспечивают экономию качественной стали, но более дороги в изготовлении. Бандаж куют или прокатывают. Широкие колеса (при ширине более500 мм) делают с двумя бандажами. Толщина бандажа от впадины зубьев(7...8) т,,

Болтовые конструкции, в которых обод и центр стягивают крепежными болтами, устанавливаемыми под развертку, имеют такую же несущую способность, как и бандажированные, но легче последних (рис. 8, е).

Сварные колеса применяют в индивидуальном производстве. Обод выполняют целым или вальцованным из полос со сваркой во впадине между зубьями (рис. 8, ж)

Рис. 8 Крупные зубчатые колеса; а—г — цельнолитые; 3 – бандажированное; ж – сварное

Термины, определения и обозначения, относящиеся к геометрии и кинематике зубчатых передач, установлены стандартами.

На рис.1 представлено зацепление двух зубчатых колес с обозначениями элементов геометрии прямозубого цилиндрического колеса.

Прямая NN является линией зацепления, т.е. траекторией общей точки контакта сопряженных зубьев при ее движении. Угол α_ω между линией зацепления и прямой, перпендикулярной межосевой линии, называется углом зацепления.

Окружным делительным шагом P_t называют расстояние между одноименными сторонами двух соседних зубьев, взятое по дуге делительной окружности.

Л инейная величина, в раз меньшая окружного шага P_t, называется окружным делительным модулем зубьев

Модуль зубьев у пары зацепляющих колес, а также шаг должны быть одинаковыми.

Для унификации зуборезного инструмента и взаимозаменяемости зубчатых колес модули стандартизированы (первый ряд предпочтительнее):

1 ряд: 1,0; 1,25; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25.

2 ряд: 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,5; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7,9; 11; 14; 18; 23; 28.

Все основные параметры зубчатых колес выражают через окружной модуль.

Шаг зубьев –

Диаметр делительной окружности -

Эта формула позволяет определить модуль как часть диаметра делительной окружности, приходящиеся на один зуб колеса

d_a - диаметр окружности вершин зубьев;

Рис.1 Основные геометрические параметры зацепления

d_f - диаметр окружности впадин зубьев;

d - диаметр делительный окружности колеса;

d_b - диаметр основной окружности колеса;

d_w - диаметр начальной окружности колеса;

h_a - высота головки зуба;

h_f - высота ножки зуба;

с - радиальный зазор;

P_t - окружной шаг зубьев;

а_ω - угол зацепления.

Для прямозубых цилиндрических колес:

высота головки зуба h_a = m;

высота ножки зуба h_f = 1,25m,

где С = 0,25m - радиальный зазор, необходимый для нормальной эксплуатации зацепления.

Диаметр вершин зубьев:

Диаметр впадин зубьев:

Окружной модуль зубьев можно найти, измерив диаметр окружности вершин зубьев:

После вычислений его округляют до ближайшего стандартного значения.

Косозубые колеса изготавливают тем же инструментом, что и прямозубые, поэтому стандартные параметры косозубых колес задаются в нормальном к зубу сечении (сечение 1-1 на рис.2)

В расчетах косозубых колес участвуют два шага: нормальный шаг зубьев Р_n (в нормальном сечении 1-1) и окружной шаг P_f (измеренный по торцу колеса). При этом:

Соответственно шагам имеем два модуля зубьев - нормальный m_n и окружной m_t.