3. Выбор типа зубьев колес

По форме профиля боковой поверхности различают эвольвентные и круговые зубья. Эвольвентный профиль зуба был предложен Л. Эйлером в 1760 г., а круговой — М. Новиковым в 1954 г.

Основное применение до настоящего времени имеют эвольвентные зубья. Это обусловлено тем, что эвольвентное зацепление, будучи достаточно простым геометрически, имеет существенные технологические и эксплуатационные преимущества: эвольвентные зубья могут быть весьма точно нарезаны относительно простым инструментом с прямолинейными режущими кромками, причем одним инструментом можно нарезать колеса с различным числом зубьев; эвольвентные передачи нечувствительны к отклонениям межосевого расстояния от его теоретического значения; они допускают модификацию профиля зубьев, сводящуюся к выбору оптимальных участков эвольвенты, обеспечивающих наилучшие работоспособность, к.п.д. и другие характеристики; удобны для контроля точности их изготовления.

Передачи Новикова имеют повышенную (в 1,5...2 раза), по сравнению с эвольвентными, контактную несущую способность, но пониженную изгибную выносливость. Они нарезаются инструментом, имеющим исходный контур сложной конфигурации (рис. 3.1), чувствительны к изменению межосевого расстояния и, как следствие, имеют несколько худшие шумовые и вибрационные показатели, у них бóльшие осевые габариты, что увеличивает технологические погрешности при их изготовлении.

Рис. 3.1. Исходные контуры зубьев колес передачи Новикова

Все это и предопределило более широкое распространение эвольвентных зубьев. В связи с этим, в данной работе рассматриваются только эвольвентные передачи.

По виду расположения поверхности, на которой размещаются зубья, различают наружные (рис. 3.2, а-в) и внутренние (рис. 3.2, г) зубья, а по расположению их относительно образующих основного цилиндра колес – прямые (рис. 3.2,а), косые (рис. 3.2,б), шевронные (рис. 3.2,в). По направлению косые зубья бывают правые (у шестерни на рис. 3.2,б) и левые (у колеса на рис. 3.2,б).

Шевронные колеса по виду шеврона бывают с непрерывным шевроном (рис. 3.2,в) и имеющие между полу-шевронами канавку для выхода режущего инструмента. Шевронные колеса без канавки нарезают долбяком или гребенкой со специальной заточкой на специальных малопроизводительных и дорогих станках. В связи с этим, основное применение получили шевронные колеса с канавкой для выхода режущего инструмента.

Рис. 3.2. Основные виды зубьев цилиндрических зубчатых

колес

В передачах редукторов основное применение получили косозубые колеса. По сравнению с прямозубыми они из-за большего числа зубьев, находящихся одновременно в зацеплении, обладают большей несущей способностью и, следовательно, более компактны, имеют более плавное зацепление и, как следствие, меньше шумят из-за снижения динамичности взаимодействия зубьев. Однако в косозубых передачах действует осевая составляющая F_a нормального усилия зацепления, F_n, дополнительно нагружающая валы и подшипники передачи (рис. 21.1). Для ограничения величины этой составляющей (чтобы иметь возможность применить самый распространенный и дешевый вид подшипников — радиальные шарикоподшипники) угол наклона зубьев принимают в пределах  = 8...20⁰ , а в раздвоенных ступенях редукторов, для лучшей самоустановки,   30⁰.

В связи с большей сложностью изготовления и монтажа, шевронные колеса, не передающие на подшипники осевые нагрузки, применяют только в мощных (Р  150 кВт) редукторах. Для этих колес, согласно [1, с. 156], принимают  = 25...45⁰.

Прямозубые колеса применяют преимущественно в планетарных передачах, открытых передачах, а также в коробках скоростей при осевом перемещении колес, необходимом для переключения скорости.