Изучение передач цилиндрическими зубчатыми колесами

Цель работы: изучение конструкции редуктора и отдельных его элементов; определение основных параметров зубчатых колес; вы- полнение рабочего чертежа одного из зубчатых колес.

Оборудование и принадлежности

1. Цилиндрический редуктор.

2. Набор ключей.

3. Измерительная линейка.

4. Штангенциркуль.

Теоретические положения

Классификация зубчатых передач. Общие требования

Зубчатым колесом называется зубчатое звено с замкнутой систе- мой зубьев, обеспечивающее непрерывное движение другого зубча- того звена (ГОСТ 16530). Зубчатые колеса предназначаются для пе-

редачи вращательных движений или моментов сил с одного вала на другой с заданным отношением угловых скоростей, а также для пре- образования вращательного движения в поступательное и наоборот.

В зависимости от формы колес и взаимного расположения осей валов зубчатые передачи делят:

- на цилиндрические с внешним и внутренним зацеплением (оси параллельны);

- конические (оси пересекаются);

- червячные (оси перекрещиваются);

- реечные (ось колеса параллельна исходной производящей ли- нии рейки).

В зависимости от расположения и формы зубьев зубчатые колеса подразделяют:

- на прямозубые;

- косозубые;

- шевронные;

- с криволинейными зубьями.

Профиль зубьев может быть эвольвентным, циклоидальным, треу- гольным круговой формы (передача Новикова) и др. Кроме того, в крановых механизмах применяются зубчатые колеса с нессимет- ричным профилем зуба.

Наибольшее распространение получили эвольвентные цилин- дрические зубчатые передачи.

Выбор вида зацепления в зубчатых передачах приборных устройств определяется чаще всего не требованиями, предъявляе- мыми к прочности их элементов, а кинематическими, конструктив- ными, технологическими и рядом других требований, например, к точности передачи движения. Лишь в отдельных случаях произво- дят расчет элементов зубчатой передачи на прочность. Как правило, такой расчет является проверочным.

Особенностями зубчатых механизмов приборов являются:

- мелкомодульные передачи с m < 1 мм;

- большие передаточные отношения (до 15 в одной паре зубча- тых колес);

- соизмеримость погрешностей изготовления мелкомодульных колес с размерами колес, что вызывает необходимость учета по- грешностей уже на стадии геометрического расчета;

- передачи с увеличенными боковыми и радиальными зазорами между зубьями для компенсации погрешностей изготовления, особен- но тех из них, которые приводят к сближению зубчатых венцов колес;

- малые диаметры посадочных поверхностей по сравнению с диа- метрами делительных поверхностей и т. д.

В большинстве случаев к зацеплениям, применяемым в приборо- строении, предъявляются повышенные требования к сохранению постоянства передаточного отношения. Передача вращения должна быть по возможности непрерывной, т. е. зацепление очередной па- ры зубьев должно начинаться до окончания зацепления впереди иду- щей пары зубьев. Отсюда следует, что коэффициент перекрытия должен быть больше или по крайней мере равен единице.

В передачах с ускорением вращения, например, в часовых меха- низмах, получаемые на выходных валах моменты вращения весьма малы и едва превышают моменты торможения. При этих условиях трение между зубьями и в подшипниках должно быть очень малым, поэтому цапфы валов должны иметь как можно меньшие диаметры и быть достаточно прочными, а рабочие поверхности зубьев и цапф должны быть хорошо отполированы. Относительное скольжение про- филей зубьев, находящихся в зацеплении, должно быть по возмож- ности минимальным и равномерным.

К зубчатым передачам, работающим с реверсированием вращения, дополнительно предъявляются требования уменьшения мертвого хода. Уменьшение времени реверсирования связано с минимизацией момен- тов инерции зубчатых колес, т. е. с облегчением конструкции колес.

Во многих случаях обязательным является требование долговеч- ности работы. Срок службы колес приборов доходит сейчас до 50 000 часов при одноразовой смазке. Это накладывает требование устойчивости элементов зубчатых колес к износу. При этом во из- бежание потери точности, уменьшения КПД, возникновения доба- вочных динамических нагрузок требуется обеспечение устойчивых форм износа.

Минимальных потерь на трение достигают как путем выбора со- ответствующего вида зацепления (наименьшие потери на трение характерны для циклоидального и некоторых особых видов зацеп- ления), так и путем тщательной обработки рабочих поверхностей зубьев (Ra = 1,25–0,63 мкм).

Выбором соответствующих материалов и покрытий обеспечива- ется устойчивость элементов передач к коррозии.

Следует иметь в виду, что для нормальной работы многих зубча- тых передач не требуется полного выполнения всех перечисленных требований.