Зубчатые передачи

        Содержание                                                                                                                       

 

 

Введение.                                                                                                  2

1. Четыре основные группы зубчатых передач 3

2. Изготовление зубчатых  колес                                                             5

3. Материалы зубчатых  колес                                                                 7

4. Кинематическая точность передачи 8

5. Плавность работы  передачи 9

6. Контакт зубьев в  передаче 11

7. Виды сопряжений зубьев колёс в передаче 12

8. Обозначение точности колёс и передач 14

Заключение.                                                                                              15

Список использованной литературы 16

 

 

Введение

 

Зубчатая передача —  это механизм или часть механизма  в состав которого входят зубчатые колёса.

Зубчатая передача — передача с использованием зубчатого зацепления. Один из старейших способов передачи вращения между валами, широко применяемый и в настоящее время, особенно в тех случаях, когда требуются постоянные отношения частот вращения.

Передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся и скрещивающиеся оси.

 

Назначение:

преобразование вращательного  движения в поступательное и наоборот.

 

При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с  помощью зубьев. Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом. Пара зубчатых колёс имеющих одинаковое число зубьев в этом случае ведущее зубчатое колесо называется шестернёй, а ведомое — колесом.

Зубчатые колеса и  передачи классифицируют по различным  признакам, например по виду поверхностей, на которых располагаются зубцы (цилиндрические и конические, внутренние и внешние), по направлению зубцов (прямозубые, косозубые, винтовые, шевронные), по профилю зубцов (эвольвентные, циклоидальные, часовые, цевочные, Новикова), по направлению осей вращения (цилиндрические – с параллельными осями, конические – с пересекающимися, винтовые и червячные – со скрещивающимися). Среди множества классификаций важнейшими для определения точностных параметров являются те, которые определяют функциональное назначение передачи

 В большинстве машин и механизмов применяют зубчатые передачи с внешним зацеплением, т. е. с зубчатыми колёсами, имеющими зубья на внешней поверхности, реже — с внутренним зацеплением, при котором на одном колесе зубья нарезаны на внутренней поверхности.

 

 

 

 

1. Четыре основных  группы зубчатых передач.

 

  По эксплуатационному назначению можно выделить четыре основные группы зубчатых передач: отсчётные, скоростные, силовые и общего назначения.

 

 К отсчётным относятся зубчатые передачи измерительных приборов, делительных механизмов металлорежущих станков и делительных машин, счётно-решающих механизмов и т.п. В большинстве случаев колёса этих передач имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и скоростях. Основным эксплуатационным показателем делительных и других отчётных передач является высокая кинематическая точность, т.е. точная согласованность углов поворота ведущего и ведомого колёс передачи.

  Кинематическая точность передачи определяет постоянство передаточного отношения за полный оборот зубчатого колеса

  Для реверсивных отсчётных передач весьма существенное значение имеет боковой зазор в передаче и колебание этого зазора.

Колеса этих передач  в большинстве случаев имеют  малый модуль и работают при малых  нагрузках и низких скоростях.

  Скоростными являются зубчатые передачи турбинных редукторов, двигателей турбовинтовых самолётов и др. Окружные скорости зубчатых колёс таких передач достигают 60 м/с при сравнительно большой передаваемой мощности (до 40 МВт). Их основной эксплуатационный показатель - плавность работы, т.е. отсутствие циклических погрешностей, многократно повторяющихся за оборот колеса. С увеличением частоты вращения требования к плавности работы повышаются. Передача должна работать бесшумно и без вибраций, что может быть достигнуто при минимальных погрешностях формы и взаимного расположения зубьев. Для тяжело нагруженных скоростных зубчатых передач имеет значение также полнота контакта зубьев. Колёса таких передач обычно имеют средние модули. Для них часто ограничивают также шумовые характеристики работающей передачи, вибрацию, статическую и динамическую неуравновешенность вращ ающихся масс и т.п.

 Плавность работы  передачи зависит от колебания  мгновенных передаточных отношений,  то есть от разностей передаточных  отношений в каждый момент зацепления, которые многократно воспроизводятся за один оборот зубчатого колеса. Основными источниками неплавности работы являются такие погрешности зубчатых колес, как неправильное взаимное расположение зубьев (погрешности шага) и неточность формы рабочих поверхностей (погрешности формы профиля зубьев).

 

Колеса скоростных передач, как правило, имеют средние модули и передают не слишком большие  моменты, однако их зубья могут подвергаться значительным динамическим воздействиям.

  Достаточно часто встречаются в технике и "силовые" или тяжело нагруженные зубчатые передачи, к которым не предъявляют высоких требований точности вращения (передачи в домкратах, лебедках, прессах и т.д.). При передаче больших крутящих моментов требуется хороший контакт боковых поверхностей зубьев в передаче и максимальное использование площади рабочих поверхностей зубьев.

  К силовым относят зубчатые передачи, передающие значительные крутящие моменты при малой частоте вращения (зубчатые передачи шестерённых клетей прокатных станов, подъемно-транспортных механизмов и др.). Колёса для таких передач изготовляют с большим модулем. Основное точное требование к ним - обеспечение более полного использования активных боковых поверхностей зубьев, т.е. получение наибольшего пятна контакта зубьев.

Деление зубчатых передач  на "отсчетные" и "силовые" достаточно условно, поскольку все они передают крутящие моменты и все должны обеспечить пропорциональность углов  поворота. Например, передачи в механических или электронно-механических часах вполне могут оказаться "силовыми", если малые по абсолютному значению крутящие моменты передаются узкими зубцами с мелким модулем.

Если у зубчатых передач  нет явно выраженного эксплуатационного  характера, их относят к передачам общего назначения.

К передачам общего назначения не предъявляют повышенных требований по точности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Изготовление зубчатых колес

 

Заготовки зубчатых колес  получают литьем, ковкой в штампах или свободной ковкой в зависимости от материала, формы и размеров. Зубья колес изготовляют накатыванием, нарезанием, реже литьем.

Накатывание зубьев. Применяется в массовом производстве. Предварительное формообразование зубьев цилиндрических и конических колес производится г о р я ч и м    н а к а т ы в а н и е м.

Зубонакатывание — высокопроизводительный метод изготовления колес, резко сокращающий отход металла в стружку.

Нарезание зубьев. Существует два метода нарезания зубьев: копирование и обкатка.

 М е т о д    к  о п и р о в а  н и я заключается в прорезании впадин между зубьями модульными фрезами ( рис.1): дисковыми или пальцевыми (б). После прореза-ния каждой впадины заготовку поворачивают на шаг зацепления. Профиль впадины представляет собой копию профиля режущих кромок фрезы, отсюда и название — метод копирования. Метод копирования — малопроизводительный и неточный, применяется преимущественно в ремонтном деле.

 

 

 

 

 

 

Нарезание зубьев м е  т о д о м   о б к  а т к и основано на воспроизведении зацепления зубчатой пары, одним из элементов которой является режущий инструмент — червячная фреза (рис. 2, а), долбяк (рис.2, б) или реечный долбяк — гребенка.                            

Червячная фреза имеет в осевом сечении форму инструментальной рейки. При нарезании зубьев заготовка и фреза вращаются вокруг своих осей, обеспечивая непрерывность процесса.

 

 

 

Рис. 2. Нарезание зубьев методом обкатки

Нарезание зубьев червячными фрезами широко применяют для изготовления

цилиндрических колес  с внешним расположением зубьев. Для нарезания колес с внутренним расположением зубьев применяют долбяки. Гребенками нарезают прямозубые и косозубые колеса с большим модулем зацепления.

Нарезание зубьев конических колес методом обкатки производится строганием (рис.3, а), фрезерованием (рис.3, б), инструментом с прямобочным профилем или резцовыми головками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отделка зубьев. Зубья точных зубчатых колес после нарезания подвергают отделке шевингованием, шлифованием, притиркой или обкаткой.

Ш е в и  н г о в а н и е    применяют для тонкой обработки незакаленных колес.         Ш л и ф о в а н и е   применяют для обработки закаленных зубьев. Выполняют шлифовальными кругами способом копирования или обкатки.

П р и т и р  к у   используют для отделки закаленных зубьев колес. Выполняют притиром – чугунным точно изготовленным колесом с использованием притирочных абразивных паст.

О б  к а т к  а   применяется для сглаживания шероховатостей на рабочих поверхностях зубьев незакаленных колес. В течение 1…2 мин зубчатое колесо обкатывается под нагрузкой с эталонным колесом большой твердости.

 

 

 

 

3. Материалы зубчатых колес

 

Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения передачи и условий ее работы. В качестве материалов колес применяют стали, чугуны и пластмассы.

Стали. Основными материалами для зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали. В зависимости от твердости стальные зубчатые колеса делятся на две группы.

П е р в а я    г р у п п а  -  колеса с твердостью поверхностей зубьев Н ≤ 350 НВ. Применяются в слабо- и средненагруженных передачах. Материалами для колес этой группы служат углеродистые стали 35, 40, 45, 50, 50Г, легированные стали 40Х, 45Х, 40ХН и др.

В т о р а я   г р у п п а — колеса с твердостью поверхностей Н>350 НВ^*. Высокая твердость рабочих поверхностей зубьев достигается объемной и поверхностной закалкой, цементацией, азотированием, цианированием. Эти виды термообработки позволяют в несколько раз повысить нагрузочную способность передачи по сравнению с улучшенными сталями.

Зубья колес с твердостью поверхностей Н>350 НВ не прирабатываются. Для неприрабатывающихся зубчатых передач обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса не требуется.

насквозь, что делает его хрупким и сопровождается короблением. Для них используют стали 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ. Колеса с твердостью Н > 350 НВ нарезают до термообработки. Отделку зубьев производят после тармообработки.

Выбор марок сталей для  зубчатых колес. Без термической обработки механические характеристики всех сталей близки, поэтому применение легированных сталей без термообработки недопустимо.

Стальное литье. Применяют при изготовлении крупных зубчатых колес (d_a ≥ 500 мм). Употребляют стали 35Л...55Л. Литые колеса подвергают нормализации.

Чугуны. Применяют при изготовлении зубчатых колес тихоходных открытых передач. Рекомендуются чугуны СЧ18...СЧ35. Зубья чугунных колес хорошо прирабатываются, но имеют пониженную прочность на изгиб.

Пластмассы. Применяют в быстроходных слабонагруженных передачах для шестерен, работающих в паре с металлическими колесами. Зубчатые колеса из пластмасс отличаются бесшумностью и плавностью хода. Наиболее распространены текстолит, лигнофоль, капролон, полиформальдегид.

 

4. Кинематическая точность передачи.

 

Для обеспечения кинематической точности предусмотрены нормы, ограничивающие кинематическую погрешность передачи и кинематическую погрешность колеса.

Кинематической точностью передачи F_К.П.П. называют разность между действительным j₂ и номинальным j₃ углами поворота ведомого зубчатого колеса 2 (рис. 2.1.) передачи, выраженную в линейных величинах длиной дуги его делительной окружности, т.е. F_К.П.П.=(j₂-j₃)´r, где r - радиус делительной окружности ведомого колеса; j₃=j₁´z₁/z₂; j₁ – действительный угол поворота ведущего колеса; z₁ и z₂ – числа зубьев соответственно ведущего 1 и ведомого 2 колёс. Наибольшая кинематическая погрешность передачи F'_ir определяется наибольшей алгебраической разностью значений кинематической погрешности передачи за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колёс.