16. Цилиндрические косозубые передачи: область применения, силы в зацеплении и нагрузки, действующие на валы. Достоинства и недостатки косозубых передач в сравнении с прямозубыми.

Из-за наклонного расположения зуба силу нормального давления для удобства анализа раскладывают на 3 составляющие:

Выразим математически все составляющие силы нормального давления на зуб

У косозубых колес зубья располагаются не по образующей делительного цилиндра, а составляют с ней некоторый угол . Оси колес при этом остаются параллельными. Профиль косого зуба в нормальном сечении совпадает с профилем прямого зуба. В торцевом сечении параметры косого зуба изменяются в зависимости от угла .

окружной шаг

окружной модуль

делительный диаметр

Прочность зуба определяют его размеры и форма в нормальном сечении. Форму косого зуба в нормальном сечении принято определять через принято определять через параметры эквивалентного прямозубого колеса.

Увеличение эквивалентных параметров с увеличением угла является одной из причин повышения прочности косозубых передач. Вследствие наклона зубьев получается колесо больших размеров или при той же нагрузке уменьшаются габариты передачи.

параметры	прямозубая	косозубая
	0	8…18
	1,2	1
	1,14	1
	1,2	1
V
«+»	Простота изготовления и сборки, нет осевых нагрузок на валы.	Плавность хода, коэффициент торцевого перекрытия , большая длина зуба—больше нагрузочная способность, больше прочность по
«-»	При Vнеобходимо повышать прочность изготовления, иначе возможна большая динамика ( опасность удара)	Из-за наклона зуба появляется осевая нагрузка на вал и в зацеплении.

В отличие от прямых косые зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно. В отличие от прямозубого косозубое зацепление не имеет зоны однопарного зацепления. В прямозубом зацеплении нагрузка с двух зубьев на один или с одного на два передается мгновенно. Это явление сопровождается ударами и шумом. В косозубых передачах зубья нагружаются постепенно по мере захода их в поле зацепления, а в зацеплении находится минимум две пары. Плавность косозубого зацепления значительно понижает шум и дополнительные динамические нагрузки.

С наклонным расположением контактной линии связана целесообразность изготовления косозубой шестерни из материала, более прочного, чем у колеса. Ножки зубьев обладают меньшей стойкостью против выкрашивания, чем головки, т.к. у них неблагоприятно сочетание направления и перекатывания зубьев. Ножка зуба колеса, работающая с головкой зуба шестерни, начнет выкрашиваться в первую очередь. При этом, вследствие наклона контактной линии, нагрузка передается на головку зуба колеса, работающую с ножкой зуба шестерни. Слабая ножка зуба колеса разгружается и выкрашиввание прекращается. Дополнительная нагрузка ножки зуба шестерни позволяет дополнительно повысить нагрузочную способность косозубых передач до 25…30%.

17. зубчатые конические передачи: область применения, достоинства, недостатки. силы, действующие в зацеплении и на валы передачи. виды разрушения и условия прочности открытых и закрытых конических передач.

Конические зубчатые колеса применяются для передачи вращения от одного вала к другому при пересекающихся осях. Межосевой угол Σ может изменяться от 10°до 170°. Наиболее часто он равен 90° (ортогональная передача), т.к. при других значениях этого угла значительно усложняется конструкция и технология изготовления корпусных деталей передач, хотя на изготовление самих колес вели­чина межосевого угла Σ не влияет.

Конические колеса выполняют с прямыми, косыми, круговыми и другими криволинейными зубьями

Зуб передачу с пересекающимися осями, у кот началь и делительные пов-ти колес конические, наз конической.

П/з конич перед: + простота изгот, монтажа и регулир-е по пятну контакта

- оч чувствителны к ошибкам изгот-я и монтажа

К/з конич перед:

+ плавность хода, более производит проц изгот-я, больше нагрузочная спос-ть

Для удобства анализа сила нормального давления на зуб F_n может быть разложена на три взаимно перпендикулярные составляющие (на рис. 7.4).

Окружные силы F_ti направлены по касательной к средней де­лительной окружности диаметром d_mi. Для шестерни эта сила направлена навстречу её вращению. Для колеса окружная сила совпадает с направлением вращения колеса. Каждая окружная сила создаёт момент, противоположного знака относительно вращающего момента T_i, нагружающего вал.

Радиальные силы F_ri всегда направлены по радиусу от точки зацепления к оси колеса (шестерни).

Осевые силы F_аi всегда направлены вдоль оси колеса (шестерни) от вершины конуса к его основанию.

Соотношение сил в зацеплении конической передачи тако­во (см. рис. 7.4):

F_t2 = – F_t1 F_r2 = – F_a1 F_a2 = – F_r1

Сила нормального давления на зуб конического колеса F_n2, перпендикулярна профилю зуба и приложена в полюсе зацепления (рис. 7.5). Одновременно сила F_n лежит в плоскости NN, нормальной к образующей конуса и проходящей через сред­нее по длине зуба сечение.

Силы в зацеплении:

- окруж F_t=2T/dm

- радиальн F_r=(F_t tgα_wt)cosδ

- осев F_a=(F_t tgα_wt)sinδ

ВИДЫ РАЗРУШЕНИЯ И УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ ОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ КОНИЧ. ПЕРЕДАЧ.

Все зуб передачи делятся на 2 вида:

- открытые

- закрытые

ОТКРЫТЫЕ. Осн причина разрушения: поломка зуба из-за σ_изг.

Проектирование по условию:σ_F ≤ [σ_F]:m→a_w→геометрия. Проверочный расчет: σ_Н ≤ [σ_Н]

σ_Н-контактная прочность

ЗАКРЫТЫЕ.Основная причина разрушения: питтинг-процесс из-за σ_Н. Проектирование по условию:

σ_Н ≤ [σ_Н]: a_w→m→ геометрия. Проверочный расчет: σ_F ≤ [σ_F] - выносливость

7.5. Расчёт зубчатых конических колес на выносливость по контактным напряжениям

Площадь поперечного сечения зуба конического колеса и величина удельной силы нормального давления на зуб пропорциональны расстояниям от вершины делительного конуса до рассматриваемого се­чения. принято выполнять расчеты по среднему (по ширине зубчатого венца) сечению.

Здесь также, как и в цилиндрических передачах коэффициент

Z = Z_H · Z_m · z_ε и расчетный момент на шестерне: T_1H = T₁ · K_Hα · K_Hβ · K_Hv (7.29)

Вместе с тем, в отечественной практике большее применение сохранила иная расчётная зависимость [4, с. 184]:

(7.30)

где ν_H – экспериментальный коэффициент, учитывающий снижение прочности конического колеса в сравнении с цилиндрическим; для прямозубых конических колес ν_H = 0,85; для кривозубых колёс коэффициент ν_H назначают в зависимости от твёрдости контактных поверхностей зубьев [4, с. 184].

7.6. Расчет зубьев конических колес на выносливость

по напряжениям изгиба

(7.33)

где ν_F - коэффициент, учитывающий снижение прочности зубьев конического колеса по сравнению с эквивалентным ци­линдрическим; для прямозубого конического колеса ν_F = 0,85; для колеса с круговыми зубьями коэффици­ент ν_F назначают в зависимости от твердости ма­териала колеса [4, с. 184].

Следует иметь в виду, что расчету на прочность по напряжениям изгиба подвергают зуб того колеса, для которого соотношение [σ_F]/Y_F меньше.

Условие равной прочности на изгиб зубьев шестерни и колеса конической передачи:

(7.34)

Если условие (7.34) выполнено, то это означает, что материалы и термическая обработка для шестерни и колеса назначены правильно.

Виды разрушения:

Поломка зуба. Причина: удар или попадание инородных тел в зону зацепления. Меры предотвращения: защита от инород. тел, повышение поверхност прочности, увелич модуля, ув радиуса, скругление ножки зуба.

Питтинг-процесс (устолостное выкрашивание поверхности зуба). Причина: недостаточная поверх прочность. Меры: ув поверх твердости с помощью использования химически неактивных смазок. Зуб шестерни тверже зуба колеса, так как чаще попадает под нагрузку (в передаточное число раз). На поверхности зуба колеса в зоне зацепления образуются микротрещины. При окунании в смазку эти трещины наполняются ей. При повтор попадании под нагрузку масло ув трещины в глубь зуба. В рез-те длит работы на поверхности зуба образ-ся раковины, ямки.

Заедание. Меры: повышение поверх твердости, антизадир смазки, модификация зуба (фаски) При выдавливании смазки с контактной поверхности частицы менее тверд зуба привариваются к более тверд зубу. При послед зацеплении эти «лишние» частицы царапают сопряженные зубья в направлении от ножки к вершине зуба.

Образивный износ (только для открытых).Меры: повыш поверх твердости.

Пластическое течение при перегрузках. Причина:длит работа при перегркзках.