5 Зубчатые передачи

5.1 Передача зацеплением и трением, их общая характеристика

Выбор механической передачи для привода является одной и типичных инженерных задач, решаемых при разработке проекта машины или аппарата на основе технико-экономического сопоставления (табл. 3). Исходными данными для этого служат внешние характеристики передачи: тип машины и назначение передачи, передаваемая мощность и частоты вращения входного и выходного валов, взаимное расположение, расстояние между этими валами, условия технического обслуживания, ресурс привода и др. Варианты передач сравнивают по КПД, массе, габаритам, стоимости проектирования, производства и эксплуатации. На принимаемые решения существенное влияние оказывают накопленный в машиностроении опыт проектирования, производства и эксплуатации [1‑8].

Таблица 3 – Анализ передач трением и зацеплением

Передачи зацеплением	Передачи трением
Более компактны	Более просты и дешевы
Большой КПД	Предохраняет от поломок при перегрузках
Более долговечны и надежны	Смягчают ударные нагрузки, погашают вибрации
Имеют	Разрешают плавное регулирование скорости

5.2 Классификация передач зацеплением

1. По форме профиля зуба:

• эвольвентные;

• неэвольвентные.

Из теоретически возможных профилей преимущественное применение получили эвольвентные профили, так как такие профили проще обработать и они обладают большими преимуществами. Эвольвентное зацепление предложено Эйлером более 200 лет назад. Это зацепление по сравнению с другими имеет следующие преимущества: при изменении межосевого расстояния не нарушается правильность зацепления (не изменяется передаточное число); это зацепление может быть использовано и в сменных колесах. Зубчатые колеса раньше изготовляли с профилем зуба, очерченным циклоидальными кривыми. Зацепление в этом случае называют циклоидальным: головка зуба очерчивается эпициклоидной, ножка — гипоциклоидной. По сравнению с эвольвентным зацеплением циклоидальное имеет недостатки: сложность изготовления профиля зуба; не допускает отклонения межосевого расстояния.

В зацеплении М.Л.Новикова торцовые профили зубьев очерчены дугами окружностей. По сравнению с эвольвентными передачи с зацеплением Новикова могут при одних и тех же габаритных размерах передавать в 1,5-2 раза большую мощность. Ввиду сложности изготовления и монтажа передачи с зацеплением Новикова нашли применение только в специальном машиностроении.

2. По расположению осей валов в пространстве:

• с параллельными осями (цилиндрические, рис. 4,а-г);

• с пересекающимися осями (конические, рис. 4, д, е);

• со скрещивающимися осями (винтовые, рис. 4, ж).

а б в г

д е ж з

Рисунок 4 - Зубчатые передачи

3. По расположению зубьев в передаче и колесах - внешнее, внутреннее (см. рис.4, г) и реечное зацепление (см. рис. 4, з).

4. По расположению зубьев относительно образующих колес—прямозубые (см. рис.4,а,г,д,з), косозубые (см. рис.4,б), шевронные (см. рис.4,в), с криволинейными зубьями (см. рис. 4, е).

Из перечисленных выше зубчатых передач наибольшее распространение получили цилиндрические прямозубые и косозубые передачи, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации. Конические передачи применяют только в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины; винтовые — лишь в специальных случаях.

5. По конструктивному оформлению — закрытые, работающие в корпусах, заполненных смазкой, и открытые.

6. По окружной скорости — тихоходные (до 3 м/с), для средних скоростей (3...15 м/с), быстроходные (более 15 м/с).

7. По числу ступеней — одно- и многоступенчатые.

8. По точности зацепления. Стандартом предусмотрено 12 степеней точности. Практически передачи общего машиностроения изготовляют от шестой до десятой степени точности. Передачи, изготовленные по шестой степени точности, используют для наиболее ответственных случаев.

9. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев (или от их термообработки) стальные зубчатые колеса можно разделить на две основные группы:

• с твердостью до НВ 350 - зубчатые колеса нормализованные или улучшенные;

• с твердостью более НRС 38 — колеса с зубьями, подвергнутыми поверхностной закалке с помощью ТВЧ, а также цементованные, цианированные и нитроцементованные зубчатые колеса с последующей закалкой и низким отпуском.