Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи с параллельными валами называются цилиндрические (рис. 2.1), с пересекающимися валами – конические (рис. 2.2).

По расположению зубьев различают передачи с наружным (рис. 2.1 а - в) и внутренним зацеплением (рис. 2.1 г).

По профилю зубьев колес передачи подразделяют: на передачи с эвольвентным зацеплением, в котором профили зубьев очерчены эвольвентами; на передачи с циклоидальным профилем; на передачи с зацеплением Новикова. Далее в пособии будут описываться только передачи эвольвентного профиля с наружным зацеплением.

Цилиндрические зубчатые передачи бывают прямозубыми, косозубыми и шевронными.

Прямозубые колеса применяют преимущественно при невысоких и средних окружных скоростях, при большой твердости зубьев (когда динамические нагрузки от неточностей изготовления невелики по сравнению с полезными), в планетарных передачах, в открытых передачах, а также при необходимости осевого перемещения колес (в коробках передач).

а	б	в	г
Рис. 2.1. Виды цилиндрических зубчатых передач

Косозубые колеса обладают более высокой нагрузочной способностью (за счет большей длины зуба при одинаковой ширине зубчатого венца), повышенной плавностью и пониженной шумностью, поэтому их применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения – свыше 40 % объема применения всех цилиндрических колес в машинах.

Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерности износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания. В косозубом зацеплении возникает осевая сила, которую надо учитывать при проектировании опор и валов.

Шевронные колеса обладают всеми преимуществами косозубых колес, и при этом отсутствует вредная осевая сила, но технология их изготовления сложней.

Для прямозубых колес угол наклона зубьев b = 0°, для косозубых - b = 8...20°, для шевронных - b = 25...40°.

В косозубых передачах редукторов для шестерен рекомендуют принимать направление зуба левое, для колес – правое.

Среди конических зубчатых передач наибольшее распространение в машиностроении имеют передачи с прямыми зубьями. Также часто применяются передачи с круговыми зубьями. Гораздо реже – с тангенциальными и другими криволинейными зубьями.

	а	б
Рис. 2.2. Виды конических зубчатых передач

Прямозубые конические передачи (рис. 2.2 а) применяют при невысоких окружных скоростях (до 2…3 м/сек, допустимо до 8 м/сек), как наиболее простые в монтаже.

Конические передачи с круговыми зубьями (рис. 2.2 б) имеют более плавное зацепление и поэтому большие быстроходность и несущую способность. Они более технологичны.

 

 

2.3Конструкция зубчатых колес

Конструкция зубчатых колес зависит от их размеров, материала, технологии изготовления и эксплуатационных требований.

Рис. 2.3. Цилиндрические и коническая вал-шестерни.

Шестерни малых размеров, у которых диаметр окружности впадин зубьев близок к диаметру вала, выполняются за одно целое с валом (вал-шестерня) (рис. 2.3).

Колеса, допускающие посадку на вал, как правило, делаются насадными. Это дает возможность подбирать различные, наиболее подходящие материалы и термообработку для вала и колеса, упрощают технологию изготовления этих деталей, и позволяет после износа зубьев колеса производить его замену, сохраняя вал. Шестерни небольшого диаметра (D £ 200 мм) обычно изготовляются из круглого проката (£ 150 мм), кованных или штампованных заготовок в виде сплошного диска или с выступающей ступицей и др. (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Цилиндрические и коническая шестерни.

Колеса средних размеров (D £ 600 мм) изготовляются из поковок, штампованных или литых заготовок и большей частью имеют дисковую конструкцию (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Конструкция зубчатых колес.

Рис. 2.6. Цельнолитые цилиндрические зубчатые колеса.

Зубчатые колеса больших размеров можно изготовлять цельнолитыми, с одним или двумя параллельными дисками, подкрепленными ребрами, или со спицами (рис. 2.6).

Способы нарезания зубьев

Нарезание зубьев зубчатых колес можно производить методом копирования или методом огибания (обкатки).

По методу копирования впадина между зубьями образуется инструментом (дисковой фрезой (рис. 2.7 а), пальцевой фрезой (рис. 2.7 б), протяжкой, шлифовальным кругом), имеющим профиль впадины. Точность этого метода, особенно по шагу – пониженная. Метод копирования применяют для обработки крупномодульных шевронных колес, для нарезания и для шлифования колес в массовом производстве, а также в условиях ремонтных мастерских. Для нарезания колес с разным числом зубьев необходим комплект инструмента каждого модуля из 8…26 шт.

Методом копирования получают зубчатые колеса пониженной (9-ой) степени точности (см. ниже п. 2.5 «Нормы точности») без дополнительных отделочных операций. Колеса средней (8-ой) степени точности дополнительно отделываются или притираются в паре.

а	б	в	г
Рис. 2.7. Способы нарезания зубьев

Основное применение имеет метод огибания. По этому методу зубья нарезают инструментом в виде рейки-гребенки (рис. 2.7 в), червячной фрезы (рис. 2.7 г) или шестерни-долбяка. Нарезание происходит в процессе принудительного зацепления инструмента с заготовкой на зубофрезерном станке. Инструменту дополнительно сообщается движение, обеспечивающее резание.

Метод огибания обеспечивает повышенную производительность и точность по сравнению с методом копирования. Методом огибания изготавливают колеса 6 – 8 степени точности.

 

 

Нормы точности

Нормы точности (допуски и отклонения) для цилиндрических (ГОСТ 1643-81) и для конических (ГОСТ 1758-81) зубчатых передач предусматривают 12 степеней точности изготовления этих передач. Допуски на наиболее точные 1 и 2-ю степени (для конических передач – на 1 и 4-ю степени) пока не обусловлены, а на последнюю, наименее точную 12-ю степень не предусматривается, так как она относится к зубчатым колесам, не подвергающимся механической обработке.

Наибольшее практическое распространение имеют 6–9-е степени точности, соответствующие предельным окружным скоростям, приведенным в таблице 2.1. Если к зубчатым передачам предъявляются повышенные требования по плавности работы, бесшумности, более высокого к.п.д., степень точности может быть повышена.

Зубчатые передачи общего назначения обычно имеют 8-ю степень точности.

Зубчатые передачи для грубой работы, к которым не предъявляются требования нормальной точности (выполненные по конструктивным соображениям б о льшими, чем следовало по расчету и т.п.) имеют 9-ю степень точности.

Ответственные скоростные судовые и авиационные передачи имеют 5–7-ю степень и лишь для некоторых специальных прецизионных и высокоскоростных передач назначаются более высокие степени точности или их комбинации.

Таблица 2.1

Степени точности зубчатых колес

Степень точности	Характеристика передач	Окружные скорости колес v, м/с
цилиндрические	конические
прямо-зубые	непрямо-зубые	прямо-зубые	непрямо-зубые
	Высокоточные, работающие с большими скоростями и нагрузками	< 20	< 30	< 12	< 20
	Точные, работающие с высокими скоростями и умеренными нагрузками или наоборот	< 12	< 20	< 8	< 10
	Средней точности общего назначения	< 6	< 10	< 4	< 7
	Тихоходные пониженной точности	< 2	< 4	< 1,5	< 3