14.2 Специфіка геометрії, роботи та розрахунку косозубих циліндричних коліс

Зубці направлені по відношенню до твірної початкового циліндра під кутом β.

Для нарізання коліс використовується той же інструмент, що й для прямозубих коліс (плакат). Нахил зубців виконується відповідним нахилом інструмента.

Через це в нормальному перерізі n-n (рис.1) профіль косозубого зуба співпадає з профілем прямого, і модуль - також, він стандартний і позначається m_n. Нормальний крок зубців p_n косозубого колеса в перерізі n-n співпадає з прямозубимm_n=p_n/π

Торцевий крок ; і відповідно торцевий модуль. Ділильний діаметр. Міцність косого зубця залежить від його розмірів та форми в нормальному перерізі.

У косозубих коліс по довжині контактної лінії мають місце різні фази зачеплення. Нахил контактної теоретичної лінії (кут λ, рис. 2) буде тим більшим, чим більше кут β.

Внаслідок нахилу лінії контакту зубців по відношенню до поздовжньої осі зуба під кутом λ контакт спряжених зубців наступає до моменту навантаження зубця по всій лінії контакту (а у прямозубих коліс - зразу), і тому зачеплення плавніше, менші динамічні навантаження, ніж у прямозубих при тій же швидкості обертання.

Зусилля в зачепленні

В нормальному перерізі n-n (рис. 3, б) картина зусиль буде така ж, як для прямозубих коліс (зусилля діють в одній площині). Нормальне зусилля зачеплення F_n має дві складові: F′_t i F_r.

(14.2.1)

(14.2.2)

F_r -це радіальне зусилля, і тут все співпадає з прямозубою передачею. Що стосується складової F′_t, то вона лежить в площині перерізу n-n і, отже, не є коловим зусиллям, як це було б в прямозубому зачепленні (вектор колового зусилля дотичний до початкового кола, а тут це не так- рис. 3, а).

Згідно з рис.3, а:

; (3)

(14.2.4). Звідси:

(14.2.5)

(14.2.6)

а колова сила .

З розгляду визначених зусиль зачеплення косозубої циліндричної передачі витікає, що осьове зусилля F_a, яке додає допоміжних навантажень на вали та опори, буде тим більше, чим більше кут нахилу зубів β. Із цієї точки зору збільшувати його не слід.

З іншого боку, косозубі колеса працюють плавніше завдяки нахилу зубців. Вони входять в зачеплення без ударів (під кутом λ, різні фази зачеплення, тобто не зразу по всій довжині лінії контакту, рис.2). І тому збільшувати кут β з цієї точки зору вигідно. Як відомо, застосування косозубих коліс вперше запропонував англієць Роберт Гук наприкінці сімнадцятого століття.

Його привабили саме ті переваги косого зуба, про які вже вище згадано. Звичайно β = 8...15? . Прагнення зберегти переваги косого зубця і разом з тим уникнути негативного впливу осьового зусилля, привели до застосування так званих шевронних коліс.

Як бачимо з рис.4, осьові зусилля взаємно урівноважуються.

Завдяки цьому тут береться кут нахилу зубців β від 20? до 45?, в той час як у косозубих β =8…15? (рідко до 23?).