§ 8. Конические зубчатые передачи.

Устройство и основные геометрические и силовые соотношения

Зубчатую передачу с пересекающимися осями, у кото­рой начальные и делительные поверхности колес конические, называют конической. Коническая передача состоит из двух конических зубчатых колес и служит для передачи вращающего момента между валами с пересекаю­щимися осями под углом 90° , но могут быть передачи и с ≥≤90°. Колеса конических передач выполняют с прямыми, косыми, круговыми зубьями.

Передачу с коническими колесами для передачи вращаю­щего момента между валами со скрещивающимися осями называют гипоидной. Эта передача находит применение в автомобилях.

По стоимости конические передачи дороже цилиндриче­ских при равных силовых параметрах. Их применение диктуется только необходимостью передавать момент при пересекающихся осях валов. Передаточное число одной пары и≤6,3.

Вершины начальных и делительных конусов кони­ческой передачи находятся в точке пересечения осей валов О. Высота и толщина зубьев уменьшаются по направлению к вершинам конусов. Геометрические параметры конической передачи :

АОВ — делительный конус шестерни;

ВОС - делительный конус колеса;

А0₁В -делительный дополнительный конус шестерни;

ВО₂С - делительный дополнительный конус колеса;

δ₁ -угол делительного конуса шестерни; δ₂-угол делительного конуса колеса;

д_е1—внешний делительный диаметр шестерни; д_е2 — то же, колеса;

д₁—средний делительный диаметр шестерни; д₂ —то же, колеса;

в— ширина зубчатого венца (длина зуба);R_е — внешнее делительное конусное расстояние (или длина дистанции).

Передаточное число конической передачи определяется так:

i = ω₁ /ω₂ = п₁/ п₂ = д_е2/ д_е1 = z₂/z₁ = 1/tgδ₁ = tgδ₂

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. d = тz опреде­ляют внешний d_е и средний d делительные диаметры:

d_e = т_ez d = тz

где т_е — внешний окружной модуль; m — средний окружной модуль.

Внешний окружной модуль обычно выбирают из стандартного ряда. Округление внешнего модуля до стандартного значения не является обязательным требованием. Этот модуль называют производственным и по его зна­чению определяют все геометрические параметры зубчатых колес (задают размеры зубьев на внешнем торце, на котором удобно производить измерения).

Средний окружной модуль т рассчитывают в зависимости от внешнего окружного модуля т_е. По среднему окружному модулю производят расчет передачи на прочность при изгибе.

Стандартизован внешний делительный диаметр конического колеса, а модуль может быть нестандартны

§ 9. Зубчатые передачи с зацеплением Новикова.

Устрой­ство, основные геометрические соотношения

Передачи с зацеплением Новикова состоят из двух цилиндрических косозубых колес или кониче­ских колес с винтовыми зубьями и служат для передачи момента между валами с параллельными или пересекающимися осями.

А - площадка контакта

Особенность зацепления Нови­кова состоит в том, что в этом зацеплении первоначальный линейный контакт заменен точечным, превращающимся под нагрузкой в контакт с хорошим приле­ганием. Простейшими профилями зубьев, обеспе­чивающими такой контакт, являются профили, очерченные по дуге окружности или близкой к ней кривой.

Обычно профиль зубьев шестерни делается выпуклым, а про­филь зубьев колес вогнутым или наоборот, но могут быть передачи и с профилем зубьев шестерни и колеса смешанной формы. Такая конструкция зубьев увеличивает нагрузочную способность данной передачи по сравнению с эвольвентной передачей при равных условиях. В зацеплении Новикова контакт зубьев теоретически осуществляется в точке, в эвольвентном зацеплении соприкос­новение зубьев происходит по линии. Однако при одинаковых габаритных размерах передачи соприкосновение зубьев в зацеплении Новикова значительно лучше, чем соприкосновение в эвольвентном зацеплении.

Достоинства и недостатки передач с зацеплением Новикова. Высокая нагрузочная способность является основ­ным достоинством передач с зацеплением Новикова. При твердости рабочих поверхностей до НВ 350 можно принимать допускаемую нагрузку примерно в 2,5 раза больше до­пускаемой нагрузки для эвольвентных прямозубых передач тех же основных размеров, выполненных из тех же материалов, с той же термической обработкой (сравнение допускаемых нагрузок произведено при коэффициенте нагрузки К = 1). Благодаря большей нагрузочной способности передачи с зацеплением Новикова более компактны: имеют почти в 2 раза меньшие габариты по сравнению с передачами с эвольвентным зацеплением при одинаковой передаваемой мощ­ности. Передачи с зацеплением Новикова допускают большее пе­редаточное число, а вследствие хорошо удерживающейся масля­ной пленки между соприкасаю­щимися зубьями уменьшается из­нашивание зубьев, повышается КПД передачи (потери на трение в зацеплении Новикова примерно в 2 раза меньше, чем потери в эвольвентном зацеплении). Шум во время их работы значительно ниже.

Недостатками являются боль­шая (чем в эвольвентных зацеплениях) чувствительность к изменению межосевого расстояния; с увеличением нагрузки в зацеплении возрастает осевая составляющая, что, в свою очередь, усложняет конструкцию применяемых подшипнико­вых узлов; при ухудшении контакта (например, в случае перекоса валов и изменения межосевого расстояния) вся нагрузка, действующая на зубья, может сосредоточиться па небольшом участке длины зубьев, в результате чего зубья могут оказаться сильно перегруженными; необходимость иметь Две специальные фрезы для нарезания зубьев (для шестерни и колеса).