Зубчатые передачи.

Самое широкое применение в машинах и приборах находят зубчатые передачи которые позволяют передавать вращательные движения от одного вала к другому с заданными угловыми скоростями.

Зубчатые передачи получили наибольшее распространение в машиностроении благодаря следующим достоинствам:

а) практически неограниченной передаваемой мощности,

б) малым габаритам и весу,

в) стабильному передаточному отношению,

г) высокому КПД, который составляет в среднем 0,97 - 0,98.

Недостатком зубчатых передач является шум в работе на высоких скоростях, который однако может быть снижен при применении зубьев соответствующей геометрической формы и улучшении качества обработки профилей зубьев.

При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно, что и обеспечивает относительно бесшумную ра­боту. Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий, которые дополнительно нагружают подшипники. Этот недостаток можно устранить, применив сдвоенные шестерни с равнонаправленными спиралями зубьев или шевронные шестерни. По­следние, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко - обычно лишь для уникальных передач большой мощности. При малых угловых скоростях враще­ния применяются конические прямозубые шестерни, а при больших - шестерни с круговым зубом, которые в настоящее время заменили конические косозубые шестерни, применяемые ранее. Конические гипоидные шестерни тоже имеют круговой зуб, однако оси колес в них смещены, что создает особенно плавную и бес­шумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 3 - 5.

В зависимости от расположения осей валов, между которыми осуществ­ляется вращательное движение при постоянном значении передаточного отно­шения, различают передачи:

- При параллельных валах.

- При пересекающихся валах.

- При скрещивающихся валах.

1) На рис.1.33 показаны цилиндрические колеса с внешним зацеплением, а на рис.1.34 изображены цилиндрические колеса с внутренним зацеплением, где зубья одного из колес расположены по внутренней поверхности.

Рис.1.33. Зубчатый механизм с внешним зацеплением

Рис.1.34. Зубчатый механизм с внутренним зацеплением

Наряду с прямозубыми, широкое распространение получили зубчатые колеса с косыми и шевронными зубьями.

Зубчатая передача с реечным зацеплением имеет в составе зубчатую рейку 1 и зубчатое колесо 2 (рис.1.35).

Рис.1.35.Зубчатый механизм с реечным зацеплением

2) При пересекающихся валах применяют конические колеса (рис.1.36) с прямыми зубьями, а также с косыми, криволинейными и круглыми.

Рис.1.36.Коническая зубчатая передача

3) При скрещивающихся валах используется червячная передача (рис.1.37), у которой входным звеном является червяк 1, а также могут применяться винтовые конические (гипоидные) колеса и винто­вые цилиндрические (геликоидальные) колеса. Это передачи со скрещивающимися осями. Отличаются полно­стью бесшумной работой и большим передаточным отношением в одной паре, которое в среднем составляет 16 - 25. Серьезным недостатком червячных передач, ограничивающим их приме­нение при значительных мощностях, является низкий КПД, обусловленный большими потерями на трение в зацеплении. Как следствие низкого КПД - при работе передачи под нагрузкой, выделяется большое количество тепла, которое надо отводить во избежание перегрева. Средние значения КПД первичной передачи составляют 0,7 -0,8.

Рис.1.37. Червячная передача

По форме зуба передачи классифицируются:

- зубчатые передачи с эвольвентным профилем зубьев;

- передачи с циклоидным профилем зуба;

- косозубые передачи с зацеплением Новикова М.Л., имеющем в нормальном сечении круговой профиль зуба.

Зубчатые передачи осуществляются не только в виде отдельной пары зубчатых колес в одноступенчатой передаче, но и в более сложных комбинациях, образуя сложные передачи. Различают два вида таких передач: многоступен­чатые зубчатые передачи с неподвижными осями и зубчатые передачи сколесами, имеющими подвижные оси.

Многоступенчатые зубчатые передачи с неподвижными осями подразделяются на рядовые и ступенчатые зубчатые передачи.

1. Рядовое соединение зубчатых колес представляет собой последовательное соединение нескольких зубчатых колес (рис.1.38).

Рис.1.38. Рядовое соединение зубчатых колес

Рис.1.39. Двухступенчатая зубчатая передача

В ступенчатых зубчатых передачах последовательно соединяются несколько пар колес (рис.1.39), так что на осях может быть помещено более одного колеса.

2. Специальные многоступенчатые передачи имеют некоторые зубчатые колеса с подвижными осями (рис.1.40). Здесь на подвижной оси О₂ находится колесо 2, которое при вращении водила Н вокруг центральной оси О₁ обегает неподвижное (опорное) колесо 3 и вращается вокруг собственной оси.

Рис.1.40.Планетарный зубчатый механизм

Колеса 1 и 3 называются центральными колесами (солнечным и корончатым), колесо 2 сателлит или планетарное колесо. Рассматриваемая зубчатая передача называется планетарной и имеет одну степень подвижности, т.к. имеется неподвижное колесо 3. Достаточно задать закон движенияодному звену, чтобы все остальные звенья двигались определенно и целесообразно.

Рис.1.41. Дифференциальный механизм

Иными словами работу передачи следует описать так: центральное колесо 1 сообщает движение сателлиту 2, который обкатывается по колесу 3 и увлекает за собой по часовой стрелке водило.

Планетарные передачи компактны и используются для значительного уменьшения числа оборотов на выходе, при этом передаточные отношения мо­гут быть более тысячи,

Планетарные передачи, в которых все колеса подвижны, обладают двумя степенями подвижности и называются дифференциальными передачами (рис.1.41). Такая передача должна иметь заданными законы движения двух звеньев.

К зубчатым передачам относятся и устройства прерывистого движения: храповые механизмы, мальтийские механизмы и другие.