7.15. Особенности конического зацепления

Зубья конического колеса расположены на боковой поверхности усеченного конуса, образование которых можно представить себе так, как показано на рис. 87, а.

Рис. 87. Коническое зацепление

Если к основному конусу (r_b) провести касательную плоскость Q и на ней взять некоторую прямую MN, то при наматывании плоскости на боковую поверхность конуса все точки прямой MN будут описывать кривые, называемые сферическими эвольвентами (так как SM = const, SN = const и т. д.). Совокупность таких эвольвент, ограниченных конусами выступов и впадин, образует боковой профиль зуба конического колеса.

Если прямая MN проходит через вершину конуса S, то получается прямозубое коническое колесо, в остальных случаях – косозубое. Роль делительной окружности в процессе нарезания конического колеса играет делительный конус (рис. 87, б), имеющий у основания окружность радиусом .

Так как высота зуба и модуль переменны по длине образующей L, то за стандартный принимают наибольший модуль m_max.

Высота зуба h в наибольшем сечении (рис. 87, б), мала по сравнению с длиной образующей делительного конуса L (конусным расстоянием), поэтому можно считать, что сферическая эвольвента профиля зуба приближенно располагается на боковой поверхности дополнительного конуса, образующие которого перпендикулярны образующим делительного конуса.

Если развернуть поверхность дополнительного конуса на плоскость, то получим сектор с отпечатками зубьев конического колеса (рис. 87, в). Число зубьев на секторе равно числу зубьев конического колеса. Из такого сектора можно образовать полное цилиндрическое зубчатое колесо с числом зубьев z_Э, эквивалентное по профилю зубьев и качественным характеристикам коническому (с тем же модулем m_max). Если обозначить угол между образующей делительного конуса и осью через , то и, следовательно,

. (7.26)

Конические колеса применяются для передачи движения между осями, пересекающимися под любым углом (рис. 88).

Рис. 88. К определению передаточного отношения конического зацепления

Передаточное отношение такого зацепления

, (7.27)

что позволяет по заданным и i₁₂ определить углы и :

(7.28)

7.16. Свойства конического зацепления

Можно отметить следующие свойства конического зацепления:

• коническое зацепление имеет больший коэффициент перекрытия, чем цилиндрическое внешнее зацепление, так как соответствует цилиндрическому (эквивалентному) зацеплению с большим числом зубьев;

• коническое колесо можно нарезать без подреза с меньшим числом зубьев (меньше 17);

• коническое зацепление может быть нулевым и смещенным, но чаще всего применяют нулевое зацепление. Геометрический расчет ведется по эквивалентным колесам;

• профиль зубьев конических колес – переменный по длине, поэтому коническое зацепление чувствительно к точности монтажа и правильности установки;

• при одинаковых числах зубьев коническое зацепление менее нагрузоспособное и износостойкое, чем цилиндрическое;

• качественные характеристики конического зацепления такие же, как у зацепления эквивалентных цилиндрических колес, которые при этом имеют большее передаточное отношение.

Например, если , то

.

В частности, при коническое зацепление с i₁₂ = 3 имеет характеристики цилиндрического зацепления с i_12Э = 9. Поэтому для конических зацеплений принимают меньшие передаточные отношения.