Зубчатые передачи: классификация, основные кинематические соотношения.

Зубчатая передача – передача, в которой движение между зубчатыми колесами передается с помощью последовательно зацепляющихся зубьев.

Классификация зубчатых передач.

1. по расположению осей валов

а) передачи между параллельными валами осуществляются цилиндрическими колесами с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Существуют передачи внешнего зацепления (прямозубые, косозубые, шевронные) и передачи внутреннего зацепления (прямозубая).  

б) передачи между валами с пересекающимися осями осуществляются коническими колесами с прямыми и круговыми зубьями, реже с тангенциальными зубьями.

в) зубчатые передачи для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот осуществляются цилиндрическими колесом и рейкой.

г) для валов с перекрещивающимися осями применяют зубчато-винтовые, гипоидные и червячные передачи.

2.

а) закрытые (в корпусе и в масляной ванне)

 

б) открытые

3.

а) предназначенные для понижения угловой скорости (редукторы)

б) предназначенные для повышения угловой скорости (мультипликаторы)

Достоинства зубчатых передач.

1) КПД = 0,98

2) постоянство передаточного числа из-за отсутствия проскальзывания

3) большая надежность в работе

Недостатки зубчатых передач.

1) требования высокой точности изготовления

2) шум при работе со значительными скоростями

3) ограниченность ряда передаточных чисел, вследствие того, что число зубьев – целое.

4) передача не предохраняет механизм от перегрузки.

Меньшее колесо (ведущее) – шестерня.

Большее колесо (ведомое) – колесо

Профили зубьев:

1) циклоидальный

2) дуговой

3) эвольвентный (наиболее применяющийся)

Основные кинематические соотношения.

Зубчатая передача состоит из двух колес z₁ и z₂, расположенных на валах. Основными характеристиками передачи являются мощности на валах P₁ и P₂ в кВт, угловые скорости ω₁ и ω₂ в с^-1 (или частоты вращения n₁ и n₂ в мин^-1), окружная скорость на делительном целиндре V в м/с, вращающие моменты T₁ и T₂ в Н*м, передаточное отношение U и коэффициент полезного действия η.

U = ω₁/ω₂ = n₁/n₂ = d₂/d₁ = z₂/z₁; z_i – число зубьев.

U > 1 – понижающая передача

U < 1 – повышающая передача

 

Зубчатые передачи: формирование эвольвентного профиля зубьев.

Зубчатые колеса в основном используются с эвольвентным зацеплением, которое обеспечивает постоянное передаточное отношение, малые скорости скольжения и несложное изготовление. Так как в передаче преобладает трение качения, а трение скольжения мало, то она имеет высокий КПД. В эвольвентном зацеплении рабочая поверхность зуба имеет форму эвольвенты. Эвольвента – кривая, которую описывает точка прямой, катящаяся по окружности без скольжения.

 

Геометрические элементы и характеристики зубчатого зацепления.

Делительная окружность: если в цилиндрической передаче диаметры вершин каждого колеса мысленно уменьшить на одинаковую величину до их взаимного касания, получим две окружности, которые перекатываются друг по другу без скольжения.

1) модуль зацепления – часть диаметра делительной окружности, приходящийся на один зуб.

m = d/z

z – число зубьев колеса

2) длина делительной окружности.

l = πd = p_tz

p_t – шаг (расстояние между одноименными точками)

d = p_tz/π = mz

m = p_t/π

3) число зубьев.

z₁

z₂

4) передаточное число.

U = ω₁/ω₂ = n₁/n₂ = d₂/d₁ = z₂/z₁

5) межосевое расстояние

a_w = (d₁+d₂)/2 = m(z₁+z₂)/2

 

Кинематические и геометрические характеристики прямозубой зубчатой передачи.

Элементы зубчатого колеса.

d_f – внутренний диаметр (диаметр окружности впадин зубьев)

d – делительный диаметр

d_a – внешний диаметр (диаметр выступов зубьев)

p_t – шаг

s_t – ширина зуба

ε_t – впадина (глубина зуба)

Основная окружность – окружность, разверткой которой являются эвольвенты зубьев.