06 семестр / Книги и методические указания / Детали машин. Курсовое проектирование. Дунаев, Леликов 2004

А-А

Рис. 4.6

зацепление скашивают фаской/ = (0,6 ... 0,7)/w под углом (рис. 4.6, а) и закругляют радиусом R\ = 0,8/w фис. 4.6, б сечение А-А). Скашивание производят также по криволинейному профилю (выносной элемент Б, рис. 4.6, б). Со стороны входа в зацепление скашивают и закругляют также сопряженные зубчатые колеса.

4.4. Конические зубчатые колеса

Конструктивные формы конических зубчатых колес с внешним диаметром вершин зубьев dae ^ 120 мм показаны на рис. 4.7. При угле делительного конуса 5 < 30® колеса выполняют по рис. 4.7, а, а при угле 5 > 45® по рис. 4.7, б. Если угол делительного конуса находится между 30 и 45®, то допускают обе формы конических колес. Размеры dcj и /ст ступицы определяют по соотношениям для цилиндрических зубчатых колес. Рекомендуют принимать =(1,2 ... \ A)d,

f

f

Рис. 4.

90

f-0,5т^^

На рис. 4.8 показаны формы конических зубчатых колес при внешнем диаметре вершин зубьев dac > 120 мм. По рис. 4.8, а конструируют колеса при единичном и мелкосерийном производстве.

Колеса меньших диаметров изготовляют из прутка, больших - свободной ковкой с последующей токарной обработкой. По рис. 4.8, б

обрабатывая колеса по внешнему диаметру dac параллельно оси посадочного отверстия. Торец зубчатого венца шириной S используют для установки заготовки при нарезании зубьев. Для уменьшения

91

Рис. 4.10

объема точной механической обработки выполняют выточки глубиной 1 ... 2 мм.

При внешнем диаметре dae > 180 мм с целью экономии дорогостоящих сталей колеса иногда выполняют составными. В зависимости от размеров колеса зубчатый eeneij крепят к стачьному центру болтами, установленными без зазора - "под развертку" (рис. 4.9, а), или к фланцу вача заклепками (рис. 4.9, б). Зубчатый венец располагают так, чтобы осевая сила Fa, действующая в зацеплении, была направлена на опорный фланец.

Широкое применение имеют конические колеса с круговыми зубьями, которые нарезают резцовыми головками, закрепляя заготовку на оправке. Чтобы такое нарезание можно было осуществить, необходимо предусмотреть свободный выход инструмента -

размер а > (рис. 4.10), где - внешний окружной модуль.

4.5. Валы-шестерни

Возможны два конструктивных исполнения шестерен зубчатых передач: за одно целое с валом (вал-шестерня) и отдельно от него {насадная шестерня). Более рациональной конструкцией является вал-шестерня. Изготовляют вал-шестерню из поковки. Качество (жесткость, точность, надежность) вала-шестерни оказывается выше, так как нет соединения шестерни с валом и, следовательно, меньше возможных погрешностей и источников отказов. При этом стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни.

92

у

[

Ш

Рис. 4.11

Именно поэтому все шестерни редукторов выполняют за одно целое с валом. Насадные шестерни применяют в тех случаях, когда по каким-либо причинам их нельзя сделать за одно целое с валом (например, по условиям работы шестерня должна быть подвижной вдоль оси вала).

При изготовлении вала-шестерни зубья цилиндрической зубчатой передачи нарезают на валу. При небольших передаточных числах обеспечивается нарезание зубьев со свободным входом и выходом инструмента. При больших передаточных числах наружный диаметр шестерни, как правило, мало отличается от диаметра вала, и валы-шестерни конструируют по рис. 4Л\,а,б. Выход фрезы Свых, мм) определяют графически по диаметру фрезы Д. (мм), который в зависимости от модуля т (мм) принимают по табл. 4.4.

В конструкциях с врезной шестерней (рис. 4.11, усложнено зубофрезерование и шлифование зубьев. По возможности следует предусмотреть вход инструмента со стороны заплечика вала (рис. 4.11,6).

Конструкция вала в месте нарезания зубьев зависит от передаточного числа и межосевого расстояния передачи (см. разд. 12.3).

93

4.4. Диаметры фрез для нарезания наружных зубьев цилиндрических колес

Выступающим концам валов-шестерен придают в основном коническую форму, хотя возможна и цилиндрическая.

4.6. Червячные колеса

Основные геометрические размеры червячного колеса определены из расчета (см. с. 39). Чаще всего червячные колеса изготовляют составными: центр колеса - из серого чугуна или из стали,

Рис. 4

94

зубчатый венец - из бронзы. Соединение венца с центром должно

вячного колеса и способ соединения венца с центром зависят от объема выпуска. При единичном и мелкосерийном производстве,

когда годовой объем выпуска менее 50 шт., и небольших р а з м е р а х колес (doMi <300 мм) зубчатые венцы соединяют с центром посадкой с натягом. Посадку выбирают по методике, изложение й в разд. 5.3. Конструктивно это соединение оформляют так, как показано на рис. 4.12, а, б. При постоянном направлении в р а щ е н и я червячного колеса на наружной поверхности центра можно предусмотреть бортик, на который направляют осевую силу (рис. 4.12^ а). Однако наличие бортика усложняет изготовление и центра, и зенца. Целесообразнее соединение венца с центром вьшолнять без бостика (рис. 4.12, б), а посадку выбирать по методике, изложение й в гл. 5. При этом устанавливать винты в стык зубчатого венца и ос'^ада центра не требуется.

При больших размерах колес {dam ^ 300 мм) крепление венца к центру можно осуществлять болтами, поставленными без зазора (рис. 4.12, в). В этом случае венец предварительно центрируют по диаметру Z); сопряжение центрирующих поверхностей выполнжют по переходной посадке. Окончательно положение зубчатого вешца определяет сопряжение его отверстий со стержнями болтов, поставленных без зазора. В этой конструкции необходимо предусматривать надежное стопорение гайки от самоотвинчивания,

пружинные стопорные шайбы применять не рекомендуют.

Частота вращения червячных колес, как правило, невелик:а и их балансировку не проводят. Поэтому нерабочие поверхности обода, диска, ступицы колеса оставляют необработанными и делают конусными с большими радиусами закруглений. Острые кромки на торцах венца притупляют фасками / » 0,5/w с окру1глением до стандартного значения (см. табл. 4.1), где т - модуль зацепления. Размеры других основных конструктивных элементов (рис. 4.12):

Остальные конструктивные элементы червячных колес следует принимать такими же, как для цилиндрических зубчатых колес (см. с. 85).

95

При серийном производстве (годовой объем выпуска более 100 шт.) экономически выгоднее применять наплавленный венец: снижаются требования к точности обработки сопрягаемых поверхностей венца и центра, не нужны мощные прессы для их со-

заливают расплавленной бронзой. При остывании между центром и венцом возникает натяг, вызываемый усадкой затвердевающего жидкого металла венца. На ободе центра предусматривают 6 ... 8 углублений различной формы; после наплавки образуются выступы, которые дополнительно воспринимают как окружную, так и осевую силы.

Толщину наплавленного венца принимают 8ц « 2т. Наружную поверхность центра получают либо обработкой ре-

занием, либо при отливке в кокиль.

Конструктивные варианты исполнения наплавленных венцов показаны на рис. 4.13, а-г.

Рис. 4.3

96

На рис. 4. 13, а-в показаны конструкции червячных колес, центры которых получены обработкой резанием. Вогнутую поверхность центра (рис. 4.13, а, б) получают обработкой на токарном станке. Различие между этими двумя вариантами - в форме поперечных пазов. Пазы получают радиальной подачей фрезы: а - дисковой (ось вращения фрезы перпендикулярна к оси вращения колеса); б - цилиндрической (ось вращения фрезы параллельна оси вращения колеса). Размеры пазов: b » (0,3 ... 0,5)^2; h = (0,3 ... 0,4)6. По технологичности и трудоемкости оба варианта равноценны. По рис. 4.13, в углубления на ободе центра высверливают.

На рис. 4.13, г показана конструкция, в которой на поверхности центра выполнена кольцевая проточка и 6 ... 8 поперечных пазов. Центр колеса в этом случае получен отливкой в кокиль. Механическую обработку наружной поверхности не проводят. Перед заливкой бронзой центр очищают от жировых и оксидных пленок химической обработкой. Кокиль состоит из отдельных сегментов, число которых соответствует числу пазов. Такая сложная конструкция кокиля обусловлена необходимостью извлечь заготовку после затвердевания металла. Размеры b и h пазов центра назначают такими же, как и при обработке резанием.

Зубья червячных колес имеют вогнутую дугообразную форму. Поэтому оптимальна форма наружной поверхности центра, повторяющая форму зубьев, такая, например, как на рис. 4.13, а, б или на рис. 4,13, г. Но на практике в равной степени применяют и остальные формы.

При любой конфигурации зубчатого венца механическую обработку и нарезание зубьев выполняют после соединения венца с центром.

Размеры других конструктивных элементов принимают по приведенным выше зависимостям (см. с. 95).

97

4.7. Конструктивные формы червяков

Червяки выполняют стальными и чаще всего за одно целое с валом. Геометрические размеры червяка, в том числе длина Ь\ нарезанной части и ориентировочное расстояние / между опорами, известны из расчетов и эскизного чертежа редуктора.

Размеры выступающего из редуктора конца вала-червяка согласуют с соответствующими размерами вала электродвигателя и соединительной муфты. Затем определяют диаметр вала в месте установки подшипников. Рекомендации по этим вопросам приведены в гл. 3 и 12.

На рис. 4.14, а-в приведены возможные конструкции цилиндрических червяков. Одним из основных требований, предъявляемых к ним, является обеспечение высокой жесткости червяка. С этой целью расстояние / между опорами стараются делать как можно меньшим.

98

Диаметр вала-червяка в ненарезанной части назначают таким, чтобы обеспечить по возможности свободный выход инструмента при обработке витков и необходимую величину упорного заплечика для подшипника. На рис. 4.14, а, б диаметр вала-червяка перед нарезанной частью удовлетворяет условию свободного выхода инструмента при обработке витков. На рис. 4.14, а высота заплечика при этом достаточна для упора подшипника, а по рис. 4.14, б - мала. Поэтому для упора подшипника предусмотрен специальный заплечик большей высоты.

При малом диаметре червяк приходится вьшолнять по рис. 4.14, е. В этом случае высоту упорного заплечика в местах установки подшипников согласуют с наружным диаметром червяка. При необходимости заплечики выполняют так, как показано на рис. 4.14. е.

4.8. Установка колес на валах

При разработке конструкции узла с зубчатыми или червячными колесами необходимо обеспечить точную установку колеса на валу и передачу вращающего момента от колеса к валу или от вала к колесу, решить вопросы, связанные с осевым фиксированием колес на валах и при необходимости предусмотреть регулирование осевого положения колес.

Рис. 4.