Основные характеристики зубчатых колес

Зубчатые колеса и зубчатые зацепления широко применяются в современном машиностроении для передачи движения и мощности с одного вала машины на другой.

В зависимости от взаимного расположения валов в машине применяются следующие зубчатые передачи:

при валах с параллельными осями - передачи с цилиндрическими зубчатыми колесами (рис.75), зубья которых могут быть прямыми (а), косыми (б) или шевронными (в);

при валах с пересекающимися осями (валы лежат в одной плоскости) - передачи с коническими зубчатыми колесами (рис.76), зубья которых могут быть прямые (а), косые (б)или круговые (в);

плоско-цилиндрические передачи, состоящие из цилиндрического колеса и сопряженного с ним плоского колеса, зубья которого имеют сложную форму (рис.77);

при валах с перекрещивающимися осями (валы лежат в разных плоскостях) - передачи с винтовыми колесами, которые имеют цилиндрическую форму и снабжены винтовыми зубьями (рис.78). Оси колес могут скрещиваться под любым углом; передачи с гипоидными колесами, которые представляют собой конические винтовые колеса. Передачи с гипоидными колесами применяются главным образом в автомобилях; червячные передачи, состоящиеиз цилиндрического винта (червяка) и сопряженного сним зубчатого (червячного) колеса (рис.79). Ось червяка перпендикулярна оси червячного колеса.

Рис. 86

В машиностроении часто используются реечные передачи для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Реечные передачи различных типов получаются из зубчатых при обращении одного колеса в рейку.

Зацепление зубчатых колес может быть наружным или внутренним.

Ввиду больших скоростей и больших удельных давлений, применяемых в современных машинах, изготовление шестерен (зубчатых колес) представляет собой сложную технологическую задачу, а процесс изготовленияих достаточно трудоемок.

Для создания плавного зацепления и равномерной передачи движения применяют эвольвентный профиль зубчатого зацепления, предложенный более 200 лет назад русским академиком Леонардом Эйлером.

Эвольвента - траектория точки прямой, катящейся по окружности без скольжения (рис.80).

Основными параметрами зубчатого колеса являются (рис.81):

- диаметр вершин зубьев зубчатого колеса - d_x;

- диаметр впадин зубьев колеса –d_в;

- диаметр делительной окружности зубчатого колеса – d, на котором толщина зуба и ширина впадины равны. Делительные диаметры сопряженной пары зубчатых колес соприкасаются в точке, лежащей на прямой, соединяющей центрыих осей, и катятся один по другому без скольжения;

- окружной шаг Р - это толщина(мм) одного зуба вместе с впадиной, измеренная по делительной окружности;

- модуль зацепления – отношение шага зацепления к числу π

,

- где z – число зубьев колеса;

- головка зуба – часть зуба, выступающая за пределы начальной окружности. Высота головки зуба h₁ = m

- ножка зуба – часть зуба, расположенная внутри начальной окружности.

- высота ножки зуба h₂ = 1, 25m;

- высота зуба h – это радиальная высота между окружностями вершин и впадин зубьев.

Если h₁ = m → d_k = d + 2m, т.к.

 

 

Свойства эвольвентного зацепления.

1. Зубчатое колесо определенного модуля может сцепляться с колесом того же модуля, имеющим любое число зубьев.

2. Передаточное отношение , где z₁ и z₂ – число зубьев ведущего и ведомого колеса; n₁ и n₂ – соответствующие частоты вращения колес.

3. При изменении расстояния между центрами колес правильность зацепления не нарушается, передаточное число сохраняется постоянным.