Зубчатые колёса: виды и параметры колёс

НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ЗУБОФРЕЗЕРНОГО СТАНКА

Цель работы: знания методов нарезания венцов зубчатых колёс, назначения, устройства и кинематической схемы зубофрезерного станка модели 5310; умения читать кинематическую схему станка и подбирать сменные зубчатые колёса гитары скоростей, гитар цепей движений обкатки и подачи при нарезании прямозубого зубчатого колеса.

Зубчатое колесо — основная деталь зубчатой передачи, имеющая форму диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса (рис. 8.1), рейки или винта.

Зубчатые колёса в зубчатых передачах обычно используются парами с разным числом зубьев z с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе передачи. Колесо, к которому извне подводится вращающий момент, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается, — ведомым. В отличие от ременной фрикционной передачи в зубчатой передаче проскальзывание невозможно, поэтому передаточное число, а значит и частота вращения ведомого вала всегда постоянны.

Рис. 8.1. Зубчатая цилиндрическая передача с наружным зацеплением

Профиль зубьев колёс, как правило, имеет эвольвентную боковую форму. Такой профиль позволяет зубьям при вращении колес обкатываться друг по другу, отчего зубчатая передача работает плавно, с небольшими потерями энергии на трение.

Согласованное вращение зубчатых колёс 1 и 2 можно представить как вращение двух касающихся окружностей d₁ и d₂ (см. рис. 8.1), которые катятся одна по другой без скольжения. Это позволяет распространить на зубчатую передачу основные кинематические закономерности фрикционной передачи и представить передаточное число i зубчатой передачи в виде следующих соотношений:

, (8.1)

где n₁ и n₂ — частоты вращения колёс 1 и 2; d₁ и d₂ — начальные окружности зубчатых колёс 1 и 2, для стандартных зубчатых колёс их называют делительными окружностями; z₁ и z₂ — числа зубьев соответственно колёс 1 и 2.

К параметрам эвольвентного зубчатого колеса относят также: модуль колеса m, шаг зубьев p, диаметр окружности выступов D₁, диаметр окружности впадин D₂; высоту зуба h; высоту головки зуба h₁; высоту ножки зуба h₂.

Модулем зацепления m называется линейная величина в π раз меньшая окружного шага p. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:

. (8.2)

Колёса в зубчатой передаче имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр зубчатого колеса стандартизирован и определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через модуль выражаются все остальные параметры колеса. Для зубчатого колеса принимаются: высота головки зуба h₁ = m; высота ножки зуба h₂ = 1,25 m.

Отсюда получаем, что высота зуба h = 2,25 m.

При известных модуле зубчатого колеса и числе зубьев диаметры делительной окружности и диаметр окружности выступов определяются соответственно по формулам (8.3).

; . (8.3)

В зависимости от относительного положения геометрических осей ведущего и ведомого валов различают (прил. 2):

— зубчатые передачи с цилиндрическими колёсами, применяемыми при параллельных осях валов. Цилиндрические колёса могут быть с внешним и внутренним зацеплением;

— передачи с коническими колёсами, применяемые при пересекающихся осях валов;

— передачи с винтовыми и гипоидными колёсами и червячные передачи, используемые при скрещивающихся в пространстве осях валов.

Зубчатые колёса изготавливают с прямыми, косыми и шевронными зубьями (см. прил. 2). Косозубые и шевронные колеса обеспечивают более плавный ход передачи, так как в зацеплении одновременно находится большее число пар зубьев по сравнению с прямозубой передачей.