9 Передачи шевронными зубчатыми колесами

Шевронные зубчатые колеса представляют собой разновидность косозубых колес.

Цилиндрическое зубчатое колесо, венец которого по ширине состоит из участков с правыми и левыми зубьями (рис. 15), называют шевронным колесом. Часть венца зубчатого колеса, в пределах которого линии зубьев имеют одно направление, называют полушевроном. Шевронные передачи обладают всеми преимуществами косозубых, при этом осевые силы противоположно направлены и на подшипник не передаются. В этих передачах допускают большой угол наклона зубьев (. Ввиду сложности изготовления шевронные передачи применяют реже, чем косозубые, т. е. в тех случаях, когда требуется передавать большую мощность и высокую скорость, а осевые нагрузки нежелательны.

Рисунок 15 – Шевронные передачи

9.1 Особые свойства

1. Больший ( = 25...40°).

2. - для шеврона и - для полушеврона. Меньшие значения используют при несимметричном или консольном расположении колеса относительно опор вала, а также при твердости зубчатых колес . При этом должно выполняться условие .

3. Взаимное уничтожение осевых сил.

4. Один из валов выполняется «плавающим» в осевом направлении, что обеспечивается специальной конструкцией опор соответствующего вала.

5. Расчеты выполнять как для косозубых передач в предположении, что передаваемая нагрузка делится поровну между полушевронами: [1-11].

10 Передачи между пересекающимися валами коническими зубчатыми колесами

10.1 Общие сведения

Зубчатую передачу с пересекающимися осями, у которой начальные и делительные поверхности колес конические, называют конической. Коническая передача состоит из двух конических зубчатых колес (рис. 16) и служит для передачи вращающего момента между валами с пересекающимися осями под углом . Наиболее распространена в машиностроении коническая передача с углом между осями , но могут быть передачи и с . Колеса конических передач выполняют с прямыми, косыми, круговыми зубьями [1-11].

Рисунок 16 - Передача коническими колесами

По стоимости конические передачи дороже цилиндрических при равных силовых параметрах. Их применение диктуется только необходимостью передавать момент при пересекающихся осях валов (табл. 11).

Таблица 11 - Достоинства и недостатки

Достоинства	Недостатки
Изменение направления кинематического потока	Дороги в производстве. Сложны в монтаже. Большая собственная динамика. Меньшая прочность зуба. Сложность финишной обработки

10.2 Основные параметры прямозубого конического зубчатого колеса

Вершины начальных и делительных конусов прямозубой конической передачи находятся в точке пересечения осей валов О (рис. 17). Высота и толщина зубьев уменьшаются по направлению к вершинам конусов.

Геометрические параметры конической передачи:

• начальные конусы;

• полууглы начальных конусов и ;

• угол пересечения осей ;

• делительные конусы;

• внешние делительные диаметры делительных конусов во внешнем торцевом сечении (, выбирают из стандартного ряда), мм

;

• шаг во внешнем торцевом сечении ;

• модуль во внешнем торцевом сечении (выбирают из стандартного ряда);

• конусное расстояние во внешнем торцевом сечении ;

• ширина зубчатого венца , мм (b = f(d₂;U));

• степень полноты зуба (коэффициент ширины зубчатого венца) ;

• передаточное число U

₍₇₄₎

где ; ;

• коэффициент переменности шага .

Рисунок 17 - Параметры прямозубого конического зубчатого колеса

В конической передаче может быть бесчисленное множество делительных окружностей. Для расчета в машиностроении принимают только внешнюю и среднюю делительные окружности. Из условия, что в конической передаче модуль и делительный диаметр связаны теми же соотношениями, что и в цилиндрических передачах, т. е. , определяют средний делительный диаметр:

. (75)

10.3 Силы в зацеплении

Рисунок 18 - Силы в зацеплении конических передач

;

;

(76)

10.4 Расчеты на прочность

Расчет производят по аналогии с расчетом цилиндрической прямозубой передачи. Опытным путем установлено, что нагрузочная способность конической передачи ниже, чем цилиндрической.

10.4.1 Формулы для расчетов прямозубых конических зубчатых колес на контактную прочность

Так как в коническом зацеплении стандартный, расчет ведут по колесу

(77)

Формула для предварительного расчета -

, (78)

где

.

10.4.2 Формулы для расчетов прямозубых конических зубчатых колес на изгибную прочность

,(79)

Формула для расчета минимально возможного модуля

(80)

10.4.3 Проверочные расчеты на статическую прочность в условиях возможных нагрузок как для цилиндрических зубчатых колес

Рекомендуемый порядок расчета передач коническими зубчатыми колесами

Исходные данные: , режим нагружения.

Проектировочный расчет

1. Назначить материалы зубчатых колес, рассчитать допускаемые напряжения. Допускаемые напряжения рассчитываются раздельно для шестерни и колеса. В дальнейшем используется меньшее из двух.

2. Назначить коэффициенты . При назначении иметь в виду .

3. Из условия контактной прочности рассчитать диаметр колеса d₂, (например, для пары сталь-сталь

(81)

и округлить до стандартного значения.

4. Назначить модуль. Лучше всего задаться ориентировочным числом зубьев шестерни ().

5. Тогда с округлением до стандартного значения так, чтобы было целым числом.

6. Рассчитать число зубьев зубчатых колес:

-желательно так назначить модуль, чтобы было целое число . Рассчитать , оно не должно отличаться от номинального более, чем на 2,5% (4%).

7. Рассчитать геометрические параметры зубчатых колес:

Отклонение от стандартного значения может достигать 2,5% (4%).

8. Назначить степень точности. Окружную скорость рассчитывают на среднем диаметре

. (82)

Проверочный расчет

1. Уточнить исходные данные: и т.д.

2. Уточнить коэффициенты:

3. При расчете под понимать ; под понимать .

Проверка контактной выносливости

(83)

Проверить изгибную выносливость:

Выявить слабый элемент. Для него

(84)

Проверить на контактную прочность при перегрузках:

. (85)

Проверить на изгибную прочность при перегрузках

. (86)

10.5 Краткие замечания по расчетам косозубых и с криволинейным зубом конических зубчатых колес

10.5.1 Косозубые

Проектировочный расчет [1]

1. Дополнительно назначить (рекомендации аналогичны рекомендациям для цилиндрических зубчатых колес). .

2. Воспользоваться формулами для прямозубых, но уменьшить для расчета нагрузку в 1,3-1,4 раза.

3. У косозубых конических стандартным принимается модуль торцевой.

4. Проверить условие перекрытия .

Проверочный расчет

1. Воспользоваться формулами для прямозубых , но уменьшить для расчета нагрузку в 1,3-1,4 раза.

2. выбирать по , ввести дополнительно .