Передаточное число конической зубчатой передачи

Классификация зубчатых передач

Классификация зубчатых передач

Классификация пространственных зубчатых передач

Классификация пространственных зубчатых передач

Классификация Конических зубчатых передач

Классификация Конических зубчатых передач

Классификация Конических зубчатых передач

Коническая зубчатая передача относится к классу Пространственных зубчатых передач, которые применяются для передачи вращения между валами, оси которых пересекаются или скрещиваются. К ним относятся, также: смешанные конические передачи, гиперболические передачи, винтовые передачи, гипоидные передачи, червячные передачи, спироидные передачи.

Коническая зубчатая передача осуществляет передачи между валами с пересекающимися осями, у зубчатых колёс которых аксоидные начальные и делительные поверхности конические. В конической передаче начальные поверхности совпадают с аксоидами. Линии зубьев конической передачи могут быть прямыми, тангенциальными, круговыми наклонными, круговыми «зерол», паллоидными. Вершины конусов пары конических зубчатых колес должны совпадать с точкой пересечения их осей.

Коническая передача (рис. 2.1) состоит из шестерни 1, имеющей меньшее число зубьев z1 и колеса 2 с большим числом зубьев z2, относительное движение которых можно представить как качение без скольжения друг по другу их начальных конусов (аксоидов). Линии пересечения начальных конусов и боковых поверхностей зубьев называют линиями зубьев.

Прямозубая коническая передача

Прямозубая коническая передача. Дифференциал

Оси конических колес прямозубой зубчатой передачи составляют прямой угол, и их зубья обычно нарезаются по радиусам. Прямозубые конические колёса применяют при невысоких окружных скоростях (до 2. 3 м/с, допустимо до 8 м/с). Прямозубые конические передачи обеспечивают передаточное отношение до 3.

Тангенциальная коническая передача

Если зубья конических колес прямые, но идут не по радиусам, то они называются тангенциальными и могут работать с окружной скоростью до 12 м/с.

Конические передачи с криволинейными зубьями

Конические колеса с криволинейными зубьями бывают трех разновидностей:

1. Коническое зубчатое колесо с круговыми зубьями, нарезанными по окружности, линии зубьев которых имеют вид дуги окружности с углом наклона β n > 0 (этот угол называют углом спирали);
2. Коническое зубчатое колесо с эвольвентной линией зубьев – зубчатое колесо, теоретическими линиями зубьев которого на развертке делительного конуса являются эвольвенты концентрической окружности (Паллоидные);
3. Коническое зубчатое колесо с циклоидальной линией зубьев – зубчатое колесо, теоретическими линиями зубьев которого на развертке делительного конуса являются циклоидальные кривые.

Коническое зубчатое колесо с круговыми зубьями, у которого угол наклона зубьев (угол спирали) в одной из точек делительной средней линии зуба равен нулю называют, также, коническое зубчатое колесо с нулевым углом наклона зубьев или "Зерол".

Различают конические зубчатые колеса с внешним нулевым, средним нулевым и внутренним нулевым углом наклона круговых зубьев, у которых соответственно равны нулю внешний делительный, средний делительный и внутренний делительный углы наклона средней линии зуба конического зубчатого колеса с круговыми зубьями.

Конические зубчатые колёса с криволинейными зубьями обеспечивают более плавное зацепление, меньший шум, большую несущую способность и окружную скорость – до 35-40 м/с.

Благодаря наклону и бочкообразной форме зубьев конические колеса с круговым зубом, более прочны, бесшумны и допускают большие отклонения при монтаже, чем прямозубые.

Конические передачи с круговыми зубьями имеют в зацеплении одновременно не менее двух зубьев, обеспечивая за счет формы зуба непрерывный контакт, бесшумность и плавность даже при высоких скоростях вращения. При этом передаваемые мощности на 30 % больше, чем у прямозубых конических колес.

Колеса типа Зерол, как и прямозубые конические колеса, работают с минимальными осевыми нагрузками. Они легко шлифуются после термообработки, благодаря чему достигается высокая точность. Поэтому колеса типа Зерол применяют в высокоскоростных передачах (с окружной скоростью более 76 м/с), используемых в авиастроении. Их можно устанавливать также в приводах, где ранее применялись прямозубые колеса.

Гипоидные зубчатые передачи

Гипоидные зубчатые передачи

Гипоидные зубчатые передачи

Гипоидные колеса за счет увеличения угла наклона зубьев β n и коэффициента перекрытия работают более плавно и бесшумно, чем передачи с круговыми зубьями. Они широко применяются в автомобилестроении, так как благодаря смещению осей шестерни и колеса дают возможность конструировать низко опущенные кузова автомобилей.

Гипоидная зубчатая передача: 1 — ведомая шестерня, 2 — ведущая шестерня Гипоидная передача (гиперболоидная) — вид винтовой зубчатой передачи, осуществляемой коническими колёсами (с косыми или криволинейными зубьями) со скрещивающимися осями (обычно 90°). Гипоидная передача имеет смещение по оси между большим и малым зубчатыми колесами. Данный тип передачи характеризуется повышенной нагрузочной способностью, плавностью хода и бесшумностью работы. Часто используется как главная передача в приводах ведущих колёс автомобилей, сельскохозяйственной техники, а также в качестве привода в станках и прочих индустриальных машинах для обеспечения высокой точности при большом передаточном числе.

Отличается от спиральной тем, что ось ведущей шестерни смещена относительно оси ведомого колеса на величину гипоидного смещения.

Спироидные зубчатые передачи

Спироидные зубчатые передачи

Спироидные зубчатые передачи – это гипоидные зубчатые передачи, в которых начальные поверхности зубчатых колёс конические, шестерни имеют винтовые зубья, а зубчатые колеса имеют сопряженные поверхности зубьев с линейным контактом, если производящая поверхность для одного из них совпадает с главной поверхностью зубьев первого зубчатого колеса. По форме поверхности вершин витков червяка и способу его расположения относительно межосевой линии их разделяют на три вида: цилиндрические спироидные передачи, традиционно конусные наружного зацепления, обратноконусные внутреннего зацепления (рис. 8).

Типы станков для обработки конических колес

Колёса с прямыми зубьями обрабатывают, обычно, на зубодолбежных или зубострогальных станкахпо методу обкатки одним или чаще двумя резцами. На этих станках воспроизводится зацепление нарезаемого зубчатого колеса с воображаемым плоским производящим зубчатым колесом; при этом два зуба последнего представляют собой зубострогальные резцы, совершающие возвратно-поступательное движение, боковые поверхности каждого из зубьев нарезаемого зубчатого колеса формируются в результате движения резцов и обработки находящихся в зацеплении плоского и нарезаемого зубчатых колёс. Процесс нарезания зубьев происходит при движении резцов к вершине конуса заготовки, а обратный ход является холостым (в этот период резцы отводятся от заготовки).

Пример зубострогальных станков:

Конические зубчатые колёса с круговыми зубьями нарезаются на зуборезных станках методом обкатки с применением зуборезной резцовой головки, представляющей собой диск с вставленными по его периферии резцами, обрабатывающими профиль зуба с двух сторон (первая половина резцов обрабатывает одну сторону, вторая половина — другую).

Пример зуборезных станков:

Точность зубчатых колес и методы зубонарезания

Для зубчатых цилиндрических колес по ГОСТ 1643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски установлено 12 степеней точности: с 1-й по 12-ю. Чем меньше степень, тем точнее колесо. Степени точности 1-я, 2-я и 12-я пока не регламентированы.

Для каждой степени точности установлены нормы кинематической точности, плавности зацепления и контакта зубьев.

Нормы кинематической точности определяют величину наибольшей погрешности угла поворота зубчатых колес в зацеплении за один оборот. Эта погрешность возникает при нарезании зубчатых колес за счет погрешностей взаимного расположения заготовки и режущего инструмента, а также кинематической погрешности станка. Показателями погрешности кинематической точности являются: накопленная погрешность окружного шага и колебание длины общей нормали.

Нормы плавности зацепления колеса определяют величину составляющей полной погрешности угла поворота колеса, многократно повторяющуюся за один поворот колеса. Показателями плавности являются: циклическая погрешность (средняя величина размаха колебаний кинематической погрешности за цикл), предельные отклонения основного шага и погрешность профиля.

Нормы контакта зубьев определяют точность выполнения сопряженных зубьев в передаче в зависимости от относительных размеров пятна контакта в процентах по длине и высоте зуба.

Точность каждой степени характеризуется числовыми нормами по элементам сопряжения.

Устанавливается также величина наименьшего бокового зазора между зубьями и допуск на него.

Боковым зазором называется зазор между зубьями сопряженных колес в передаче, обеспечивающий свободный поворот одного колеса относительно другого. Для передач установлено четыре вида сопряжений с гарантированным зазором: С — с нулевым, Д — с пониженным, X — с нормальным и Ш — с повышенным.

Нормы бокового зазора назначают в соответствии с эксплуатационными требованиями передачи и не зависят от норм точности.

Условное обозначение норм точности зубчатых колес состоит из четырех знаков: первые три означают степень точности в порядке их перечисления, а четвертый характеризует сочетание по боковому зазору. Например: 7-8-8-X.

1. Ачеркан Н.С. Металлорежущие станки. Том 1. 1965.
2. Гальперин Е.И. Наладка зуборезных станков. 1960.
3. Кучер А.М. Киватицкий М.М. Покровский А.А. Металлорежущие станки. (Альбом общих видов, кинематических схем и узлов) 1972.
4. Руководящий материал для конструкторов, проектирующих технологическую оснастку. Основные данные и посадочные места металлорежущих станков. НИИМАШ, 1968.
5. Малахов Я.А. Зубообрабатывающие и резьбофрезерные станки и их наладка. 1972.
6. Мильштейн М.З. Нарезание зубчатых колес. Москва, 1972.
7. Лоскутов В.В. Ничков А.Г. Зубообрабатывающие станки. Москва, М. 1978.
8. Птицин Г.А. Кокичев В.Н. Зуборезные станки. 1957.

Станок зуборезный полуавтомат. Видеоролик.

45. Конические зубчатые передачи, достоинства и недостатки, Область применения. Типы зубчатых колес, основные геометрические параметры конического зубчатого колеса. Передаточное число конической зубчатой передачи.

Конические зубчатые передачи передают механическую энер­гию между валами с пересекающимися осями. Несмотря на сложность изготовления и монтажа, конические передачи получили ши­рокое распространение в редукторах общего назначения, в металлообраба­тывающих станках, вертолетах, авто­мобилях. (Это достоинства).

Недостатки: 1) необходимость регулировки передачи 2) меньшая нагрузочная способность 3) сложность изготовления и более высокие точности 4) большие осевые нагрузки.

Зацепление двух конических ко­лес можно представить как качение без скольжения конусов с углами при вершинах 2δ₁ и 2δ₂. Эти конусы назы­вают начальными. Линию касания этих конусов ОЕ называют полюсной линией или мгновенной осью в отно­сительном вращении колес. Основное

применение получили передачи ортогональные с суммарным углом между осями δ₁+ δ₂ = 90°. Конические зубчатые переда­чи выполняют без смещения исходного контура (x₁ = 0, х₂=0) или равносмещенными (х₂=-х₁). Поэтому начальные конусы совпадают с делительными.

Конические колеса обычно выполняют прямозубыми или с круговыми зубьями Прямозубые пе­редачи в основном применяют при окружных скоростях до 3 м/с, при более высоких скоростях применяют передачи с круговыми зубьями. Конические колеса с косыми зубьями применяют весьма редко из-за сложности изготовления и контроля.

Основные геометрические параметры.

К основным отно­сятся следующие геометрические параметры конических зуб­чатых колес.

Углы, делительных конусов связаны с их диаметрами (и числами зубьев z).

Модуль конического колеса меняется по длине зуба. За ос­новной принимают окружной модуль на внешнем торце m_te, который удобно измерять. Внешние делительные диаметры колес равны

Внешнее конусное расстояние

Конусное расстояние до середины зуба

, где – коэффициент ширины зубчатого венца.

Средний делительный диаметр и модуль находят из подобных треугольников

Диаметр вершин зубьев

При расчете на прочность конические колеса заменяют на равнопрочные им цилиндрические колеса. Диаметр эквивалентного зубчатого колеса равен

.

Эквивалентное число зубьев из зависимости равно

.

Для передач с круговыми зубьями приводят еще косозубое колесо к прямозубому

Понижающие конические передачи можно выполнять с передаточным отношением u=1…10. Обычно u 2 /с, — при произ­водстве масел. В литературе обычно приводят значение кине­матической вязкости масла при 40 °С (V₄₀), при 50 °С (V₅₀), при 100 °С (V₁₀₀). Связь вязкостей масла: μ = ρυ, где ρ — плотность смазочного масла (820+960 кг/м 3 ).

Смазочные масла обеспечивают снижение трения и изна­шивания, а также температуры трущихся поверхностей путем усиленного теплоотвода. Различают группы масел: моторные, индустриальные, трансмиссионные, специализированные, гидравлические. Моторные масла предназначены для смазы­вания двигателей внутреннего сгорания. Трансмиссионные масла используют для смазывания агрегатов трансмиссий раз­личной техники, включая механические передачи. Индустри­альные масла применяют для смазывания промышленного оборудования и технологических машин. Названия специали­зированных масел свидетельствуют об их особом назначении (энергетические, авиационные и др. масла). Гидравлические масла применяют в качестве рабочих жидкостей в гидросис­темах.

Пластичные смазочные материалы (ПСМ) состоят из жид­кой основы (смазочное масло) и загустителя (обычно мыла жирных кислот). Загуститель образует жесткий полимерный каркас, в ячейках которого удерживается жидкое масло. При небольших нагрузках ПСМ ведет себя как твердое тело — не растекается, удерживается на наклонных и даже вертикаль­ных плоскостях. Наиболее распространенными ПСМ являют­ся солидол жировой, литол-24, ЦИАТИМ-201.

Твердые смазочные материалы (ТСМ) обеспечивают сма­зывание трущихся поверхностей при трении в экстремальных условиях (низкие или высокие температуры, вакуум), когда применение других смазывающих материалов невозможно. В качестве ТСМ используют коллоидальный графит, дисуль­фид молибдена.

Способы смазки: отдушины в корпусах редукторов, в закрытых передачах используют масляный туман, «капельница» с маслом над зацеплением передачи, ну и сами что-нибудь придумайте.

Конические зубчатые передачи

Общие сведения о конических зубчатых передачах

Конические зубчатые колеса применяют в передачах, когда оси валов пересекаются под некоторым углом Σ . Обычно это связано с необходимостью изменить направление передаваемого вращающего момента. Наибольшее распространение получили ортогональные конические передачи, изменяющие направление вращающего момента под прямым углом (угол Σ = 90˚, см. рис. 3).

Конические передачи подразделяются не только по углу пересечения валов и осей зубчатых колес. Они бывают с прямыми и круговыми (спиралевидными) зубьями. Встречаются и конические передачи, у которых колеса выполнены с шевронными зубьями, но из-за сложности изготовления такие передачи широкого практического применения не нашли.

Прямозубые конические передачи имеют начальный линейный контакт в зацеплении, а передачи с круговыми зубьями – точечный контакт.

Основными преимуществами зубчатых колес с круговыми зубьями являются бόльшая несущая способность, относительная бесшумность и плавность работы. Недостаток – они сложнее в изготовлении, а, следовательно, дороже.

Нарезание кругового зуба производят резцовыми головками по методу обкатки (рис. 1). Угол наклона зуба β_n в середине ширины зубчатого венца выбирают, учитывая плавность зацепления. Рекомендуется принимать β_n = 35˚.

Сопряженные колеса с круговым зубом имеют противоположное направление линий зубьев – правое и левое, если смотреть со стороны вершины конуса. Шестерни выполняют с правым зубом, колеса – с левым (рис. 1 ).

В конических передачах шестерню, как правило, располагают консольно (рис. 2), при этом вследствие меньшей жесткости консольного вала и деформаций опор увеличивается неравномерность распределения нагрузки пол длине контактных линий в зацеплении. По этой причине конические колеса по сравнению с цилиндрическими работают с большим шумом.
С целью снижения деформаций зубьев вал устанавливают на конических роликовых подшипниках, выдерживая соотношение l/l₁ = 2,5 (рис. 2). Подшипники располагают в стакане для обеспечения возможности осевого перемещения узла конической шестерни при регулировании зацепления.

Передаточное число конической зубчатой передачи может быть определено из соотношений:

где d_e1 , d_e2 и δ₁ , δ₂ – соответственно внешние делительные диаметры и углы делительных конусов шестерни и колеса.

Для конической прямозубой передачи рекомендуемые значения передаточного числа u = 2…3, при колесах с круговыми зубьями – до 6,3.

Геометрия зацепления колес

Аналогами начальных и делительных цилиндров цилиндрических зубчатых передач в конических передачах являются начальные и делительные конусы. При вращении колес начальные конусы катятся друг по другу без скольжения (рис .3). В конических передачах угловая модификация не применяется, поэтому начальные и делительные конусы всегда совпадают.

Угол Σ между осями зубчатых колес равен сумме углов делительных конусов: Σ = δ₁ + δ₂ .

Эвольвентные зубья конического колеса профилируют на развертке дополнительного конуса, образующая которого перпендикулярна образующей делительного конуса. Дополнительные конусы можно построить для внешнего, среднего и внутреннего сечений зуба конического колеса.
Ширина b венца зубчатого колеса ограничена двумя дополнительными конусами – внешним и внутренним.

Зубья конических колес в зависимости от изменения размеров их нормальных сечений по длине выполняют трех осевых форм (рис. 4).

Осевая форма I – нормально понижающиеся зубья.
Вершины делительного конуса и конуса впадин совпадают. Применяют для прямых зубьев, а также для круговых зубьев при m ≥ 2 мм и √(z₁ 2 + z₂ 2 ) = 20…100.

Осевая форма II – нормально сужающиеся зубья.
Вершина конуса впадин располагается так, что ширина дна впадины колеса постоянна, а толщина зуба по делительному конусу растет с увеличением расстояния от вершины. По этой форме одним инструментом можно обработать сразу обе поверхности зубьев колеса, что повышает производительность при нарезании зубчатых колес. Осевая форма II является основной для колес с круговыми зубьями. Применяют в массовом производстве.

Осевая форма III – равновысокие зубья.
Образующие конусов делительного, впадин и вершин параллельны. Высота зубьев постоянна по всей длине. Применяют для круговых зубьев при √(z₁ 2 + z₂ 2 ) ≥ 60 и для неортогональных передач с углом Σ m_e – для прямозубых колес, и m_te – для колес с круговыми зубьями.

Внешний окружной модуль me или mte можно не округлять до стандартного, так как одним и тем же режущим инструментом можно нарезать колес с различными значениями модуля, лежащими в некотором непрерывном интервале.

Для повышения износостойкости и сопротивления зубьев заеданию конические зубчатые колеса выполняют с высотной модификацией., выравнивающей удельные скольжения зубьев шестерни и колеса. Коэффициенты смещения режущего инструмента х_e1 для прямозубой шестерни и х_n1 для шестерни с круговым зубом принимают по справочным таблицам.
Коэффициенты смещения для колес соответственно равны:

Для передач, у которых число зубьев z и передаточное число u отличаются от табличных значений, коэффициенты смещения х_e1 и х_n1 принимают с округлением в бόльшую сторону.

Основные геометрические соотношения конических зубчатых передач в соответствии с рисунком 4 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Геометрические соотношения конических зубчатых передач.