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.

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.

Модули для зубчатых колес

0,25	(0,7)	(1,75)	3	(5,5)	10	(18)	32
0,3	0,8; (0,9)	2	(3,5)	6	(11)	20	(36)
0,4	1; (1,125)	(2,25)	4	(7)	12	(22)	40
0,5	1,25	2,5	(4,5)	8	(14)	25	(45)
0,6	1,5	(2,75)	5	(9)	16	(28)	50

Допускается применение модулей 3,25; 3,75 и 4,25 мм для автомобильной промышленности и модуля 6,5 мм для тракторной промышленности
Распространяется на модули зубчатых колес цилиндрических, конических и червячных с цилиндрическим червяком.
Для цилиндрических колес с косым и шевронным зубом модуль определяется по нормальному шагу. В исключительных обоснованных случаях допускается определение модуля в торцовом сечении.
Для конических зубчатых колес модуль определяется по большему диаметру.
Для червячных колес с цилиндрическим червяком модуль определяется в осевом сечении червяка.
Значения модулей заключенные в скобки применять не рекомендуется

Основные параметры зубчатых цилиндрических передач

Стандарт распространяется на цилиндрические передачи внешнего зацепления для редукторов и ускорителей, в том числе и комбинированных (коническо-цилиндрических, цилиндро-червячных и др.), выполняемых в виде самостоятельных агрегатов.
Стандарт не распространяется на передачи редукторов специального назначения и специальной конструкции
Для встроенных передач стандарт является рекомендуемым

Межосевые расстояния

1 ряд	40	50	63	80	100	125	—	160	—	200	—	250	—	315	—	400
2 ряд	—	—	—	—	—	—	140	—	180	—	225	—	280	—	355	—
1 ряд	—	500	—	630	—	800	—	1000	—	1250	—	1600	—	2000	—	2500
2 ряд	450	—	560	—	710	—	900	—	1120	—	1400	—	1800	—	2240	—

1-й ряд следует предпочитать 2-му

Номинальные передаточные числа

1 ряд	1,0	—	1,25	—	1,6	—	2,0	—	2,5	—	3,15
2 ряд	—	1,12	—	1,4	—	1,8	—	2,24	—	2,8	—
1 ряд	—	4,0	—	5,0	—	6,3	—	8,0	—	10	—	12,5
2 ряд	3,55	—	4,5	—	5,6	—	7,1	—	9,0	—	11,2	—

1-й ряд следует предпочитать 2-му
Фактические значения передаточных чисел не должны отличаться от номинальных более чем на 2,5% при номинальном меньше 4,5 и на 4% при номинальном больше 4,5

Коэффициент ширины зубчатых колес (отношение ширины зубчатого колеса к межосевому расстоянию) должен соответствовать:
0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,315; 0,400; 0,500; 0,630; 0,800; 1,0; 1,25

Численные значения ширины зубчатых колес округляются до ближайшего числа из ряда R_a20 по ГОСТу 6636

При различной ширине сопряженных зубчатых колес значение коэффициента ширины зубчатых колес относится к более узкому из них

Коэффициент запаса прочности при работе зуба двумя сторонами

например: зубья реверсивных передач или зубья сателлитов в планетарных передачах

Материал колес и термо- обработка	Отливки стальные и чугунные без термо- обработки	Отливки стальные и чугунные с термо- обработкой	Поковки стальные нормали- зованные или улучшенные	Поковки и отливки стальные с поверх- ностной закалкой (сердцевина вязкая)	Стальные, нормали- зованные или улучшенные, а также с поверх- ностной закалкой	Стальные с объемной закалкой	Стальные, подверг- нутые цементации, азоти- рованию, циани- рованию и др.	Чугунные и пласт- массовые колеса
Коэфф.	1,9	1,7	1,5	2,2	1,4 — 1,6	1,8	1,2	1 — 1,2

Межосевые расстояния для двухступенчатых несоосных редукторов общего назначения

Быстроходная ступень	40	50	63	80	100	125	140	160	180	200	225	250	280	315
Тихоходная ступень	63	80	100	125	160	200	225	250	280	315	355	400	450	500
Быстроходная ступень	355	400	450	500	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600
Тихоходная ступень	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600	1800	2000	2240	2500

Межосевые расстояния для трехступенчатых несоосных редукторов общего назначения

Быстроходная ступень	40	50	63	80	100	125	140	160	180	200
Промежуточная ступень	63	80	100	125	160	200	225	250	280	315
Тихоходная ступень	100	125	160	200	250	315	355	400	450	500
Быстроходная ступень	225	250	280	315	355	400	450	500	560	630
Промежуточная ступень	355	400	450	500	560	630	710	800	900	1000
Тихоходная ступень	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600

Общие передаточные числа для двухступенчатых редукторов

1 ряд	6,3	—	8,0	—	10	—	12,5	—	16	—
2 ряд	—	7,1	—	9,0	—	11,2	—	14	—	18
1 ряд	20	—	25	—	31,5	—	40	—	50	—
2 ряд	—	22,4	—	28	—	35,5	—	45	—	56

Основные параметры конических зубчатых передач

Стандарт распространяется на конические передачи с углом пересечения осей, равным 90°, для редукторов (и ускорителей), в том числе и комбинированных (коническо-цилиндрических и др.), выполняемых в виде самостоятельных агрегатов.
Стандарт не распространяется на передачи редукторов специального назначения и специальной конструкции (авиационные, автомобильные, тракторные).
Для встроенных передач стандарт является рекомендуемым

Номинальные диаметры основания делительного конуса большего колеса должны соответствовать:
50, (56), 63, (71), 80, (90), 100, (112), 125, (140), 160, (180), 200, (225), 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1600
Номинальные диаметры заключенные в скобки, по возможности не применять

Номинальные передаточные числа

1 ряд	1,0	—	1,25	—	1,6	—	2,0	—	2,5	—	3,15	—	4,0	—	5,0	—	6,3
2 ряд	—	1,12	—	1,4	—	1,8	—	2,24	—	2,8	—	3,55	—	4,5	—	5,6	—

Передаточные числа 2-го ряда по возможности не применять
Фактические значения передаточных чисел не должны отличаться от номинальных более чем на 3%

Ширина зубчатых колес

Ширину зубчатых колес b выбирают
b = ψ _l l = (0,25 ÷ 0,30) l
где ψ _l — коэффициент длины зуба
l — длина образующей делительного конуса