лекции / конспект / DM3

Зубчатые цилиндрические передачи.

1.Механические передачи. Основные характеристики.

2.Общие сведения о зубчатых передачах (область применения, классификация, достоинства и недостатки).

3.Основные параметры зубчатых колес.

Вопрос 1.

Механической передачей называют механизм, который преобразует параметры движения двигателя при передаче энергии исполнительным органам машины. Пример : автомобильный двигатель работает устойчиво только в определенном диапазоне изменения вращающего момента и угловой скорости. Поэтому необходимо еще и согласовывать работу двигателя с режимом работы исполнительных органов, в данном примере – ведущих колес автомобиля (2 назначение).В некоторых случаях передачи выполняют еще и другую ( 3) функцию: преобразовывают вращательное движение в поступательное (винт – гайка, шестерня – рейка).

Все механические передачи разделяют на две основные группы : передачи, основанные на использовании трения (передачи трением) и зацепления (передачи зацеплением).

Основные характеристики передач:

1.Мощность на входе и выходе (входном и выходном валах) Р₁,Р₂ квт, вт.Эта характеристика определяет нагрузочную способность передачи. 2.Частота вращения входного и выходного валов n₁, n₂ об/мин=мин^-1или угловая скорость ω ₁, ω₂ рад/сек= сек^-1. Эта характеристика определяет быстроходность передачи.

Производные характеристики.

1. Коэффициент полезного действия - к.п.д.-η = Р₂/Р₁.

2. Передаточное отношение i =ω₁/ω₂ = n₁/n₂ , i ›1 – редукторы, i ‹ 1 – мультипликаторы.

Передаточное отношение обозначается только буквой [i] . По ГОСТ 16532-70 определено понятие передаточного отношения [u], которое всегда положительно и находится как отношение болшего числа зубьев к меньшему : u =z₂/z₁.Применяют его тоько к одной паре.

Зависимости, о которых нужно помнить:

Т = Р/ω Т₂ = Т₁iη

Вопрос 2.

Простейшая зубчатая передача состоит из двух колес с зубьями, посредством которых они сцепляются между собой. Вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого колеса путем нажатия зубьев первого на зубья второго. Меньшее зубчатое колесо передачи называют шестерней, большее – колесом.

Классифицируют зубчатые передачи по следующим признакам:

1.По расположению осей валов: передачи с параллельными осями, которые бывают внешнего и внутреннего зацепления, передачи с пересекающимися осями (коническая), с перекрещивающимися осями (цилиндрические винтовые, конические гипоидные, червячные). Кроме того, применяют передачи между зубчатым колесом и рейкой.

2.По расположению зубьев на колесах различают: прямозубые, косозубые, шевронные.

3.По форме профиля зубьев различают эвольвентный (Эйлер в 1760 г), круговой профиль зуба (Новиков в 1954 г), позволяющий повысить несущую способность в 1.5…2 раза.

Достоинства.

1.Высокая нагрузочная способность и как следствие малые габариты. При одинаковых параметрах передачи ременная передача имеет шкив диаметром 3 м, а зубчатое колесо – диаметром 0.67 м, при этом межосевое расстояние зубчатой передачи в 11…12 раз меньше, чем ременной передачи.

2,Большая долговечность и надежность работы (ресурс редукторов общего назначения составляет 30000 ч – 3.4 года работы без перерыва).

3,Постоянство передаточного отношения (отсутствие проскальзывания) i=6.3;8 – в одной ступени, но в некоторых специальных случаях и до 12.

4,Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей.

Недостатки.

1.Повышенные требования к точности изготовления.

2.Шум при больших скоростях.

3.Высокая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.

Зубчатые передачи применяют не только в виде пары зубчатых колес, но и в более сложных сочетаниях, образующих многоступенчатые зубчатые передачи. Наиболее распространены цилиндрические и конические зубчатые передачи. Цилиндрические и конические зубчатые передачи обычно используют при скоростях от 3 до 15 м/с (прямозубые) и свыше 15 м/с – косозубые аналогичные. Шевронные передачи применяют при больших нагрузках. Передача с внуртенним зацеплением компактнее передачи с внешним, но ее изготовление и монтаж сложнее.

Вопрос 3.

Рассмотрим эвольвентное зубчатое зацепление.

d_W1 = d₁ = mz₁

d_a1 =d₁ + 2m

d_f = d₁ – 2.5m

d₁ – диаметр делительной окружности , то есть окружности, покоторой колесо обкатывается по инструменту в момент нарезания.

Зацепление зубчатых колес эквивалентно качению без скольжения окружностей с диаметрами d_W1 и d_W2, которые называются начальными окружностями. Вообще кривая эвольвента получается при качении без скольжения прямой NN по окружностям с диаметрами d_B1 = d_W1cos α_W , или d_B2 = d_W2cos α_W, d_B1 , d_B2 – диаметры основных окружностей (поверхностей), α _W – угол зацепления.

При увеличении числа зубьев до бесконечности эвольвента превращается в прямую, а зубчатое колесо – в рейку с трапециевидным профилем зубьев, удобную для изготовления и контроля .

В качестве основного параметра зубчатого зацепления принят модуль зубьев m =Р/π, где Р – шаг исходного контура (производящей рейки). Значение модулей стандартизовано в диапазоне 0.05…100 мм.

Исходный контур:

Параметры исходного контура стандартизованы – ГОСТ 13755-81. α =20^о

угол профиля.h₃ – глубина захода зубьев h_з = 2m

Зубчатые колеса можно нарезать со смещением и без смещения исходного контура. В связи с этим могут изменяться размеры зубьев. На рис приведены основные геометрические характеристики и приведены формулы для их определения при нарезании зубьев без смещения.

К основным кинематическим параметрам относят:

1.Передаточное число u =z₂/z₁.

2.Коэффициент торцового перекрытия.

Прямозубые передачи характеризуются наличием зоны однопарного зацепления.

1-1^/ - зона двухпарного зацепления, 1^/ - 2 – зона однопарного зацепления, 2 – 2^/ - зона двухпарного зацепления. Размер зоны 1^/ - 2 зависит от значения коэффициента

торцового перекрытия ε_α =(1.88…3.2)(1/z₂ +_ 1/z₁)

+ - для внешнего зацепления

• - для внутреннего зацепления

Для прямозубых передач он должен быть обязательно больше 1 (иначе зацепления не будет). Чем больше ε_α, тем плавнее работает передача. Коэффициент торцового перекрытия равен отношению угла поворота зубчатого колеса от входа в зацепление торцового профиля его зуба до выхода из зацепления к угловому шагу 2π/z.

В прямозубых передачах в зацеплении нагрузка с двух зубьев на один или с одного на два передается мгновенно, что сопровождается шумом и ударами.