5.5 Геометрические параметры колёс и червяков цилиндриче­ских червячных передач

5.5.1 Червячная передача содержит винт, называемый червяком, и червячное колесо, представляющее собой разновидность косозубого цилиндрического колеса. Оси червяка и червячного колеса не пересека­ются, а скрещиваются. Угол скрещивания может быть любым, но преоб­ладает угол 90^о. Резьба червяка может быть правой или левой, одноза­ходной или многозаходной. Преобладает резьба с числом заходов 1, 2 и 4. Нестандартные червяки могут иметь иное число заходов.

Различают два основные вида червячных передач: цилиндриче­ские или просто червячные передачи (с цилиндрическим червяком) и глобоидные (с глобоидным червяком), иллюстрированные рисунком 5.4.

а – передача с цилиндрическим червяком; б – передача с глобоид­ным червяком.

1 – червяк; 2 – колесо червячное.

Рисунок 5.4 – Иллюстрация цилиндрической и глобоидной червячных передач

В машиностроении преобладают цилиндрические червячные пере­дачи в основном по причине более простой технологии изготовления. Глобоидные передачи применяются реже, хотя они отличаются при оди­наковых с цилиндрическими габаритах большей в 1,5…2 раза нагру­зочной способностью. Это объясняется сравнительно большей поверх­ностью контакта между витками червяка и зубьями колеса.

Ведущим звеном червячной передачи, за редким исключением, яв­ляется червяк. КПД червячных передач значительно меньше, чем КПД зубчатых передач. Причина этого в относительно большой скоро­сти скольжения зубьев в зацеплении передачи. К достоинствам червяч­ных передач относится возможность получения большого передаточного числа в одной паре (8…80 и более), плавность работы и сравнительная малошумность.

5.5.2 Основные параметры цилиндрической червячной передачи стандартизованы. Расстояние р, измеренное между одноименными точками двух соседних витков профиля, называется расчетным шагом червяка и червячного колеса (рисунок 5.5 а). Отношение этого шага р к числу π является главнейшим стандартным параметром пе­редачи – расчётным (осевым) модулем, который измеряется в миллиметрах, т.е.

m = p / π .

Заметим, что цилиндрический червяк – это винт, поэтому его шаг р постоянный и не зависит от того, на каком диаметре он измерен. У чер­вячного колеса, как у всех зубчатых колес, шаг зависит от того, на каком диаметре он измерен. Поэтому червячное колесо имеет такой же шаг р, как и червяк, на одном единственном диаметре d₂, именуемом дели­тельным.

Стандартные значения модулей m в миллиметрах для цилинд­рических червячных передач по ГОСТ 19672-74 приведены ниже:

– 1-й ряд (предпочтительный): 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5 и т.д.;

– 2-й ряд: 1,5; 3,0; 3,5; 6,0; 7,0; 12,0;

– 3-й ряд: 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 4,5; 9,0; 11,0; 14,0; 18,0; 22,0.

Червячные колеса нарезаются червячными фрезами (рисунок 5.5 б). Очертания режущих кромок фрезы должно соответствовать очерта­ниям витков червяка, который будет зацепляться с нарезаемым коле­сом. Стандартизация модулей ограничивает только величины шагов, ведь сколько разных модулей предусматривает стандарт, столько разных ша­гов могут иметь червячные передачи. Вместе с тем, червяки одного мо­дуля могут быть нарезаны на разных диаметрах. Чтобы ограничить ещё

а)
б)
в)

а – иллюстрация геометрических параметров цилиндрического червяка; б – схема нарезания зубьев червячного колеса; в - иллюстра­ция геометрических параметров червячного колеса.

1 – фреза; 2 – заготовка червячного колеса.

Рисунок 5.5 – Иллюстрация геометрических параметров цилиндри­ческого червяка и червячного колеса

и диаметры червяков, а следовательно и количество типов и размеров фрез для нарезания червячных колес, упомянутым выше стандартом, вводятся значения безразмерного параметра q, именуемого коэф­фициентом диаметра червяка. Параметр q определяет число моду­лей в делительном диаметре червяка d₁, т.е. d₁ = m∙q. Таким образом, других произвольных значений делительного диаметра d₁ стандартные червяки иметь не могут.

Стандартом установлено два ряда значений q:

- 1-й ряд (предпочтительный): 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0;

- 2-й ряд: 7,1; 9,0; 11,2; 14,0; 18,0; 22,4.

Для дополнительного ограничения разнообразия диаметров червя­ков (и разнообразия зуборезного инструмента) не допускается произ­вольное сочетание стандартных значений модулей m и относительных диаметров q. ГОСТ 2144-76 предписывает каждому стандартному мо­дулю только ограниченное количество значений q (не более 6).

В числе стандартных параметров назовём ещё осевой угол про­филя витка червяка (см. рисунок 5.5а), высоту головки зуба и высоту ножки зуба (см. рисунки 5.5в и 5.6). ГОСТ 2144-76 устанав­ливает также стандартные значения межосевых расстояний и переда­точных чисел u. Придерживаются их, однако, лишь при наличии соответствующего требования в задании на проектирование передачи.

Изучаемые в лабораторной работе геометрические параметры червячной передачи представлены в таблице 5.6, которая иллюстрируется рисунками 5.5 и 5.6.

Таблица 5.6 Основные геометрические параметры некорригиро­ванной цилиндрической червячной передачи

№ п/п	Параметры		Обозна­чения		Формулы
1	Число	заходов червяка	Z1
		зубьев колеса	Z2
2	Передаточное число		u	u
3	Направление линии витка червяка и линии зуба колеса			Может быть левое или правое
4	Шаг рас­четный (осевой для червяка и окружной для колеса)

Таблица 5.6 – Продолжение

№ п/п	Параметры		Обозна­чения	Формулы
5	Модуль расчетный червяка и колеса
6	Ход витка червяка
7	Диаметр делительный	червяка
		колеса
8	Диаметр окружности вершин	червяка
		колеса
9	Диаметр окружности впадин	червяка
		колеса
10	Коэффициент диаметра червяка
11	Угол подъёма витков (резьбы) червяка
12	Высота головки зуба колеса и витка червяка
13	Высота ножки зуба колеса и витка червяка
14	Высота зуба колеса и витка червяка
15	Межосевое расстояние де­лительное
16	Радиальный зазор
17	Ширина венца червячного колеса
18	Наибольший диаметр чер­вячного колеса

Рисунок 5.6 – Геометрические элементы цилиндрической червячной передачи