Зубчасті передачі. Загальні відомості

Зубчастою (зубчатою) передачею називають триланковий механізм, у якому два рухомі зубчасті (зубчаті) колеса (або рухоме колесо і рейка) утво­рюють із нерухомою ланкою обертову (або обертову і поступальну) пару, а між собою — вищу пару.

У таких механізмах передача руху здійснюється ме­ханічним зачепленням — зубів вхідного колеса за зуби вихідного колеса замість сил тертя, як це має місце у фрикційних передачах. Обидва колеса (рис. 13.4) мають виступи (зуби) і западини такої форми, що зуби одного колеса входять у западини другого, утворюючи при цьому вищу кінематичну пару. Кожний зуб колеса можна розглядати як ок­ремі кулачки.

Зубчасте колесо передачі з меншим числом зубів (при їх рівності — вхідне зубчасте колесо) на­зивають шестірнею, друге зубчасте колесо передачі — колесом.

У найпростішому випадку зубчасту передачу можна уявити собі як два циліндричні котки (по­верхні) з радіусами і , що котяться один по одному без ковзання, маючи точку дотику П. По­верхні, що перекочуються відносно одна одної без ковзання, називаються початковими, відповідно й кола радіусами і називають так само.

Точку П дотику цих кіл називають полюсом зубча­стого зачеплення, а лінію, що проходить через точку П паралельно осям обертання коліс і яка є миттєвою віссю відносних швидкостей зубчастих коліс, називають по­люсною лінією. Початкові по­верхні зубчастих коліс є аксоїдами у відносному русі (аксоїдами називають поверхні, які описує миттєва вісь від­носного руху коліс передачі у системі координат кожного з коліс).

Відстань між осями обер­тання двох зубчастих коліс, що перебувають у зачепленні, на­зивають міжосьовою відстан­ню. Як видно з рис. 13.4:

(13.12)

Передаточне відношення кутових швидкостей зубчастих коліс виражається, як і у фрикційних передачах, формулою:

(13.13)

Рис. 13.4.

Якщо виразити довжину початкового кола через початковий крок р_w, тобто , і підставити значення радіусів по­чаткових кіл у залежність (13.13), то можна записати передаточне відношення через числа зубів коліс:

(13.14)

Знак "+" приймають для внутрішнього зачеплення, а "–" — для зовнішнього.

Коловим кроком зубчастого зачеплення р називають відстань між однойменними точками профілів двох сусідніх зубів (рис. 13.4), виміряних по будь-якому колу. Коловий крок:

(13.15)

де d — діаметр кола, на якому виміряний крок; z — число зубів колеса.

Значення кроку р залежить від діаметра (радіуса) кола, на якому його виміряють, а тому, щоб розрізняти значення кроку на різних колах, вказують нижні індекси, як це, наприклад, ви­конано для початкового кроку р_w.

Зубчасті передачі складають найбільш розповсюджену й важливу групу механічних передач. Особливо доцільне викори­стання зубчастих передач, коли необхідно забезпечити стале пе­редаточне відношення або передати великі потужності.

Переваги зубчастих передач: а) малі габарити; б) високий ККД; в) висока надійність у роботі та простоту в обслуговуванні; г) сталість передаточного відношення через відсутність проков­зування; д) можливість використання у широкому діапазоні мо­ментів, швидкостей і передаточних відношень.

Недоліки зубчастих передач: вимоги ви­сокої точності виготовлення, шум при роботі з великими швид­костями обертання коліс і можливість появи вібрацій та ударних навантажень при недостатній точності виготовлення, немож­ливість плавного регулювання передаточного відношення.