Общая классификация деталей машин.
Передачи – механизмы, предназначенные для передачи энергии с одного вала на другой, как правило, с увеличением или уменьшением их угловых скоростей и соответствующим изменением крутящих моментов.
Детали, обслуживающие вращение (детали передач).
Соединения служат для изготовления машин из различных деталей, вызываются необходимостью соединения их между собой.
Передачи.
Машина состоит из двигателя, передачи, исполнительного механизма и системы управления.
Двигатели, исполнительные механизмы и элементы управления имеют много специфического и изучаются в специальных курсах. Наиболее общей частью всех машин является передача. Она служит для передачи движения от двигателя к исполнительному механизму, изменения скорости, направления и характера движения, изменения и распределения крутящего момента и др. функций.
В современном машиностроении применяются механические, гидравлические, электрические и пневматические передачи. В курсе «Детали машин и основы конструирования» рассматриваются механические передачи, которые имеют наибольшее распространение. Они широко применяются как отдельно, так и в составе гидромеханических, электромеханических и других сложных передач.
В свою очередь механические передачи разделяются на:
1. Передачи зацеплением;
2. Передачи трением.
Передачи могут быть с постоянным передаточным числом (редукторы, ускорители) и с переменным передаточным числом (коробки перемены передач и др.).
Редукторы более распространены, чем ускорители.
Коробки передач могут быть со ступенчатым и бесступенчатым регулированием передаточного числа (автоматические).
Исходные параметры, характеризующие кинематику и динамику передачи: Nд,nд,u,η. (рис 1).
Рис. 1
Другие, интересующие конструктора параметры, являются производными:
Основные направления развития механических передач:
1. повышение и расширение диапазона передаваемой мощности и скорости;
2. повышение надежности и долговечности;
3. повышение КПД, снижение массы и габаритов;
4 расширение автоматизации работы и управления.
Зубчатые передачи. Основные достоинства:
1. высокая нагрузочная способность;
2. надежность и высокий КПД;
3. постоянство передаточного числа и широкий диапазон его изменения;
4. возможность передавать большие мощности и иметь большую частоту вращения;
5. компактность, малые нагрузки на валы и опоры.
Недостатки зубчатых передач:
1. потребность в высокой точности изготовления и монтажа для снижения вибраций, шума при больших скоростях вращения;
2. большие габариты при больших потребных межосевых расстояниях.
Пути совершенствования зубчатых передач:
1. оптимизация схемы передачи (тип, многопоточность и др.);
2. высокопроизводительные методы изготовления (накатка, протяжка и др.);
3. термохимическое и механическое упрочнение;
4. точность доводочных операций;
5. новые материалы и новые виды зацеплений;
6. точность расчетов и др.
Классификация зубчатых передач.
По взаимному расположению осей валов: цилиндрические, конические, гипоидные, винтовые. Наиболее распространены цилиндрические, как более простые и надежные. Конические, гипоидные и винтовые применяют для передачи вращения между перекрещивающимися или пересекающимися валами.
По форме зубьев: с прямыми, косыми, шевронными и криволинейными зубьями. Прямые зубья вытесняются косыми, шевронными и криволинейными как более перспективными.
По перемещению осей валов в пространстве: не планетарные, (простые) и планетарные. Применение планетарных передач расширяется.
Наибольшее распространение имеет эвольвентное зацепление благодаря простоте нарезания, возможности смещения по профилю, малой чувствительности к некоторому изменению межосевого расстояния.
Различают передачи также по точности изготовления, скорости, числу ступеней, материалу, наличию корпуса и др. особенностям.
Нормы точности изготовления зубчатых колес.
Точность зубчатых передач регламентируется по ГОСТ 1643-81 для цилиндрических зубчатых передач и ГОСТ 1758-81 для конических зубчатых передач (табл. 1)
Степень точности изготовления зубчатых колес
Таблица 1
Примечание. Зубчатые передачи редукторов должны изготовляться не ниже степени точности 8 - 7 - 7 - В (ГОСТ 1643 81).
Шероховатость рабочих поверхностей: зубьев шестерен с модулем до 5 мм – не ниже 7-го класса, зубьев колес – не ниже 6-го класса. При большем модуле – на один класс ниже.
Степень точности выбирается в зависимости от назначения и условий работы передач. Основной критерий – окружная скорость. Для общепромышленных передач с прирабатывающимися колесами (НВ≤350) степени точности выбирается по табл. 2.
Значения степени точности Таблица 2
Передача |
Окружная скорость, [м/с] |
|||
<5 |
5…8 |
8…12,5 |
12,5…20 |
|
Степень точности |
||||
Цилиндрические прямозубые |
9 |
8 |
7 |
6 |
Цилиндрические косозубые |
9 |
9 |
8 |
7 |
Конические прямозубые |
8 |
7 |
6 |
- |
Прямозубые передачи можно применять при V<2 м/с, а также тогда, когда осевая сила совершенно недопустима. Нужно учитывать, что в равных условиях косозубые передачи передают нагрузку в 1,35 раза большую, чем прямозубые.
Каждая степень точности характеризуется тремя нормами:
а) норма кинематической точности;
б) норма плавности работы;
в) норма контакта.
Норму кинематической точности можно принимать по таблице 2 на одну степень грубее. Например: при степени точности 7, норму кинематической точности можно принять 7 или 8.
Норма плавности работы определяет виброакустические характеристики передачи и её надо выбирать не ниже табличной. В редукторах - не грубее 8-й степени.
Пятно контакта определяет несущую способность передачи. Норму контакта принимают по таблице 2 или на одну степень выше. При, например, степени точности 8 норму контакта можно взять 8 или 7. В редукторах норму контакта - не грубее 8-й степени. В передачах с твердостью шестерни и колеса >НВ 350, с окружной скоростью 12,5 м/с следует принимать степень точности не ниже 9 - 8 - 7 - В. При скорости от 12,5 до 20 м/с не ниже 8 - 7 - 7 - В.
Независимо от степени точности стандартизирован вид сопряжения колес в порядке увеличения бокового зазора: H, E, D, С, B, A.
В сопряжениях Н – минимальный боковой зазор = 0. В передачах рекомендуют сопряжение В.
Примеры обозначения:
а) 9 - 8 - 7 - В ГОСТ 1643-81, где
9 – норма кинематической точности;
8 – норма плавности;
7 – норма контакта;
В – вид сопряжения.
б) 8 - В ГОСТ 1643-81, если по всем трём нормам назначена одна степень точности.