11.12. Конические зубчатые передачи

до его разрушения при действии вращающего момента Ti). Ступенчатые циклограммы (см. рис. 11.21) приближенно заменяют кривыми линиями. Согласно приложению к ГОСТ 21354–87, принято шесть типовых режимов нагружения. В частности, режим 1 характерен длягорных машин, режим 2— для многих интенсивно работающих машин, режим 3— для большинства универсальных машин, режим 4— для широкоуниверсальных станков с большим диапазономрегулирования скоростей.

11.12. Конические зубчатые передачи

Конические зубчатые передачи передают механическую энергию между валами с пересекающимися осями (см. рис. 11.1, д и е, рис. 11.23). Несмотря на сложность точного изготовления колес и

Рис. 11.23. Схема конической зубчатой передачи

монтажа, конические передачи получили широкое распространение в редукторах общего назначения, в металлообрабатывающих станках, вертолетах, автомобилях.

Зацепление двух конических колес можно представить как качение без скольжения конусов с углами при вершинах 2 1 и 2 2. Эти конусы являются начальными. Линию ОЕ касания этих конусов( рис. 11.24) называютполюсной линией, илимгновенной осью, при относительном вращении колес. Основное применение получили ортогональные передачи с суммарным углом между осями1 + 2 = 90°. Конические зубчатые передачи изготовляют без сме-

253

11.12. Конические зубчатые передачи

Рис. 11.25. Формы зубьеввид( на коническое колесо с торца):

a — прямые; б— круговые

Модуль конического колеса изменяется по длине зуба. За основной принимают окружной модуль на внешнем торце mte , кото-

рый удобно измерять. Внешние делительные диаметры колес (см.

рис. 11.24).

255

Диаметрвершин зубьев (см. рис. 11.24)

dae de 2hae cos ,

гдеh ae — высотаголовки зуба на дополнительном конусе.

При расчете на прочность конические колеса заменяют равнопрочными цилиндрическими. Поскольку размеры зуба в поперечном сечении конического колеса изменяются вдоль длины зуба, прочность зуба также изменяется вдоль оси. Вцелях упрощения расчетов конических зубчатых колес на контактную и изгибную прочность конические колеса заменяют цилиндрическими с размерами зубьев,

z zV cos .

Для передач с круговыми зубьями по аналогии с цилиндрическимикосозубымипередачами

*f 0,2 (угол профиля, коэффициенты высоты головки и ножки

и уголнаклона зуба m (рис. 11.25, б).

Нарезание зубьев прямозубых колес осуществляют двумя резцами, имеющими профиль впадины исходного контура и движущимися возвратно-поступательно вдоль зуба. Каждый резец обрабатывает одну сторону зуба и движется в противофазе с другим

256

11.12. Конические зубчатые передачи

резцом. Направляющие резцов разводят при настройке станка на угол, соответствующий окружному модулю mm на дополнительном

с диаметром планшайбы d0 (см. рис. 11.25, б). На планшайбе резцы установленыжестко . Резаниеосущ ествляютпри вращении резцовой головки. При нарезании происходит обкатка заготовки с плоским производящим колесом, форму которого воспроизводит режущий инструмент. Числозубьев плоского колеса

придвижении отторца к вершине конуса зубчатого колеса, режущие

нического колеса. Например, на рис. 11.24 представлены пропорционально понижающиеся зубья, в этом случае вершины конусов делительного и впадин совпадают. Такую форму применяют для прямых икруговы хзубьев с mm 2,5 мм. Угол наклона зубьев назначают на середине длины зуба( см. рис. 11.25, б). Увеличение угла наклона круговыхзубьев m повышает плавность работы, но увеличивает осевую нагрузку, действующую в зацеплении. Преимущественно применяют m 35 .

Понижающие конические передачи можно выполнять с пере-

Число зубьев шестерни следует выбирать больше zmin по графикам на рис. 11.26. Число зубьев колеса z2 z1u. Для достижения равнопрочности зубьев шестерни и колеса по изгибу применяют высотное корригирование: увеличивают расчетную толщину зуба шестерни и на такую же величину уменьшают толщину зуба колеса. Дляшестерни принимают положительноесмещение

257

а — c круговымзубом ; б — прямозубой

При определении сил, действующих в прямозубом зацеплении, результирующую силу Fn на среднем делительном диаметре зубчатого колеса, нормальную к поверхности зуба, раскладывают на составляющие: окружную Ft, радиальную Fr, осевую Fa. При известном вращающем моменте T1 определяют окружную силу на среднем делительном диаметре шестерни, затем другие составля-

ющие (рис. 11.27):

Дляшестерни прямозубой передачи

Fr1 FV cos 1 Ft1tg cos 1;

Fa1 FV sin 1 Ft1tg sin 1.

Для шестерни передачи с круговыми зубьями радиальную и осевуюсилы определяют по зависимостям

Fr1 Ft1 tg n cos 1 sin m sin 1 cos m ;

Fa1 Ft1 tg n sin 1 sin m cos 1 cos m.

Знак «+» принимают при совпадениинаправлен ийвинтовойлинии зуба шестерни и ее вращения вокруг оси, идущей от вершины ко-

нуса. Направление линии зуба шестерни выбирают таким, при которомсила F a1 направлена к основанию конуса.

258

Рис. 11.27. К расчету контактной прочности и сил в зацеплении коническихпередач

Дляколеса Ft2 Ft1, Fr 2 Fa1, Fa2 Fr1.

Расчет на прочность конических зубчатых передач проводят как расчет цилиндрической зубчатой передачи с эквивалентными

учитывающий снижение нагрузочной способности прямозубых конических передач по сравнению с цилиндрическими, вызванное

где KH KH KHV — коэффициент нагрузки. Для передач с круго-

вым зубом H определяют по эмпирическим формулам в зависи-

Затем определяют основные геометрические параметры передачи

260