16. Основы конструирования механизмов и отдельных деталей передач

1. . Конструирование зубчатых колес

Зубчатые колеса могут изготовляться заодно с валом (вал-шестерня) или насадными. Конструкцию вал-шестерня применяют в механизмах РЭС, когда наружный диаметр зубчатого колеса d_a2d. Зубья цилиндрических зубчатых колес нарезаются на выступающей части (рис. 16.1, а) или могут быть углублены в тело вала (рис. 16.1, б) в зависимости от соотношения размеров d_a и d. При углублении звеньев из общей длинны нарезной части L рабочей является длина l, а на концах имеются нерабочие участки для входа и выхода фрезы.

Цельная конструкция вал-шестерня более рациональна по сравнению с составной, повышается жесткость такой конструкции, повышается точность зацепления колес, снижается стоимость изготовления. Недостатком такой конструкции является необходимость замены всего вала при износе или поломке зубьев.

Конструкция насадных цилиндрических зубчатых колес зависит от их размеров, материала и технологии изготовления, способа соединения с валом. На рис. 16.2 показаны основные типовые конструкции. Мелкомодульные колеса относительно небольшого диаметра выполняют с односторонней ступицей (рис. 16.2, а), конструкция с двухсторонней ступицей менее технологична. Крепление таких колес на валу осуществляется с помощью штифта, а посадка выполняется с зазором H7/h7.

Мелкомодульные тонкие колеса (b_w6 мм) большого диаметра, а также колеса из цветных сплавов и неметаллических материалов делают простыми (рис. 16.2, б, в, г), посадку на вал часто осуществляют с натягом H7/p6. В месте посадки колеса на вал имеется специальный надрез, с помощью которого материал развальцовывают, обеспечивая дополнительное крепление колес.

В дисках широких колес для уменьшения массы и момента инерции, повышения их технологичности делают двусторонние проточки (рис. 16.2, в). проточки делают при ширине венца b>3 мм и принимают С=0,20,4 b, толщину обода S (2,53,5) мм. Кроме проточек в диске допускают отверстия.

Диаметр отверстий d₀=(d_a-D)/S; но не менее 5…6 мм, диаметр окружности центров отверстий D_a(d_a+D)/2.

Рис. 16.1. Конструкции вала-шестерни

В реверсивных механизмах настройки РЭС существует боковой зазор между сопряженными зубьями колес, что вызывает появление мертвого хода.

Для устранения мертвого хода, вызванного боковым зазором, применяют люфтовыбирающие зубчатые колеса. Колеса делают составными (рис. 16.2, д).

При нарезании зубьев оба колеса соединяют, затем одну часть колеса со ступицей закрепляют жестко на валу, а другая образует со ступицей подвижное соединение.

Оба колеса соединяют пружиной и подвижную часть поворачивают на 36 зубьев. Под действием пружины поверхность зубьев одного колеса прижимают к боковым поверхностям зубьев другого колеса, этим устраняют люфт мертвого хода.

Вращающий момент Т с ведущего колеса на ведомое передаётся за счёт момента создаваемого пружиной

, (16.1)

где  =1,5…3 коэффициент запаса. Для пружины растяжения или сжатия, расположенной на расстоянии r₁ от оси колеса

необходимое условие определяют зависимостью

(16.2)

где n-число пружин.

Удлинение пружины, необходимое для создания силы определяют формулой

λ = k_zπ m r₁ /r₂ (16.3)

где k_z =3…6 – число зубьев, на которое смещается подвижная часть люфтовибирающего колеса, m- модуль зацепления, r- радиус начальной окружности. Размеры пружин выбирают по

значениям F_пр и .

Недостатком колёс содержащих пружины, является увеличение потерь на трение в зацеплении, так как одновременно контактируют обе стороны зуба.

На рабочем чертеже зубчатого колеса, кроме размеров его конструктивных элементов, должны быть указанны параметры его зацепления в зуборезной таблице в правом верхнем углу деталировочного чертежа (рис. 16.3), шероховатость боковых поверхностей зубьев.