Общие сведения о передачах

Для передачи вращательного движения с одного вала на другой, преобразования вращательного движения в поступательное и изменения частоты вращения применяют зубчатые передачи (рис. 8.5), основными деталями которых являются различные зубчатые колеса и рейки. Зубчатые передачи — наиболее распространенный в машиностроении вид передачи. Термин «зубчатое колесо» относится к общим деталям передачи. Зубчатое колесо, сидящее на передающем вращение валу, называют ведущим, а на получающем вращение — ведомым. Меньшее из двух колес сопряженной пары называют шестерней, большее — колесом. При одинаковом числе зубьев шестерней называют ведущее колесо, а колесом — ведомое.

Рис. 8.5. Виды зубчатых передач:

а — цилиндрическая прямозубая; б — цилиндрическая косозубая; в — цилиндрическая шевронная; г — цилиндрическая с внутренним зацеплением; д — коническая прямозубая; е — коническая с криволинейными зубьями; ж- цилиндрическая винтовая; з — червячная; и — реечная Зубчатые передачи используются как самостоятельные агрегаты (редукторы) или входят в другие машины как составные части.

Для передачи вращательного движения между валами, оси которых расположены параллельно, применяют цилиндрические передачи (рис. 8.5, а — г); если оси валов пересекаются, используют конические передачи (рис. 8.5, в, е).

Широко используются червячные передачи (рис. 8.5, з), которые обеспечивают большое передаточное число и значительный крутящий момент. Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот применяют реечные передачи, состоящие из цилиндрического колеса и рейки (рис. 8.5, и). Встречаются передачи с внешним (рис. 8.5, а — в) и внутренним зацеплением (рис. 8.5, г). В первом случае вращение колес происходит в противоположных направлениях, во втором — в одном направлении.

По форме профиля различают зубья эвольвентные и неэвольвентные, например в передаче Новикова, зубья которой очерчены дугами окружности.

Различают колеса с прямыми (рис. 8.5, а), косыми (рис. 8.5, б), шевронными (рис. 8.5, в) и винтовыми (рис. 8.5, ж) зубьями.

Ознакомимся с правилами изображения составляющих передачи: зубчатых колес, червяков, зубчатых реек, звездочек цепных передач.

Чертежи цилиндрических зубчатых колес

Элементы зубчатых колес

Зубчатые колеса можно мысленно подразделить на два элемента. Зубчатый венец состоит из всех зубьев колеса, расположенных между поверхностью вершин и поверхностью впадин зубьев. Тело колеса ограничивается поверхностью впадин.

Делительными окружностями^[1] называют соприкасающиеся окружности (поверхности) пары зубчатых колес, катящиеся одна по другой без скольжения. Эти окружности, находясь в зацеплении (в передаче), являются сопряженными. На чертеже длительные окружности проводят штрихпунктирной линией, а диаметр их обозначают буквой d (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Цилиндрическое зубчатое колесо:

а — рисунок; б — натуральное изображение; в — условное изображение Расстояние между одноименными профильными поверхностями соседних зубьев, измеренное в миллиметрах по дуге делительной окружности, называют шагом зацепления. Обозначается шаг буквой Рг (рис. 8.6). Легко видеть, что шаг равен длине делительной окружности, поделенной на число зубьев. Число зубьев на чертежах обозначается буквой z.

Длина делительной окружности равна величине шага, умноженной на число зубьев, т. е. длина делительной окружности равна Ptz.

Но из геометрии известно, что длина любой окружности равна 2?R или ?d (где? ? 3,14, a d — диаметр окружности). Следовательно, длина делительной окружности равна ?? и вместе с тем равна Ptz, т. е. ?? = Ptz. Отсюда определим диаметр делительной окружности d = (?t/?)z.

Величину ?t/? обозначают буквой т и называют модулем зубчатого зацепления.

Поэтому выражение для диаметра делительной окружности можно записать и так: d = mz. Тогда т = d/z.

Из этой формулы следует, что модулем называется число, показывающее, сколько миллиметров диаметра делительной окружности приходится на один зуб зубчатого колеса.

Модуль т и число зубьев z являются основными величинами (элементами), определяющими зубчатые зацепления.

Значение модулей для всех передач — величина стандартизованная, выраженная, как видно из формулы т = d/z, в миллиметрах. Ниже приведены числовые величины некоторых стандартных модулей по ГОСТ 9563–60:

• 1-й ряд, мм: 0,05; 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4,5; 6; 8; 10; 100;
• 2-й ряд, мм: 0,055; 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11; 90.

При назначении величин модулей первый ряд следует предпочитать второму.

Зная модуль и число зубьев, рабочий может выбрать соответствующий режущий инструмент для изготовления зубчатого колеса; число зубьев необходимо, кроме того, знать для настройки делительного устройства станка.

Поскольку модуль определяет величину зубьев колеса, ясно, что в зацеплении могут участвовать колеса с одинаковым модулем.

Делительная окружность (поверхность) делит зуб зубчатого колеса на головку и ножку (см. рис. 8.6).

Часть зуба, лежащая вне делительной окружности, называется головкой зуба. Высота ее обозначается буквой ha. Часть зуба, лежащая внутри делительной окружности, называется ножкой зуба. Высота ее обозначается буквой hf. На рис. 8.6, б головка и ножка зуба для наглядности выделены полужирным.

Высота головки зуба берется равной модулю, т. е. ha = m.

Высота ножки зуба обычно (для колес с крупными модулями) берется равной 1,25 модуля, т. е. hf= 1,25m.

Полная высота зуба равна сумме высот головки и ножки зуба, т. е. h = ha + hf= т + 1,2 5т = 2,25m.

Полная высота зуба равна глубине фрезерования.

Для мелкомодульных колес (модули менее 1 мм) высота зуба h = 2,3m. Тогда высота ножки hf = 1,3m.

Окружность, проходящая через вершины зубьев, называется окружностью вершин (диаметр ее обозначается буквой da, рис. 8.6, а), а окружность, проходящая по основаниям впадин, называется окружностью впадин (диаметр ее обозначается буквой df).

Так как высота головки зуба ha = m, то диаметр окружности вершин da больше диаметра делительной окружности на две высоты головки зуба, или на 2 т, т. е. da = d + 2 т, а так как d = mz, то da = mz + 2m = m(z + 2).

Значит, da = m(z + 2).

Окружность впадин определится так: df= d — 2hf-, но hf = = l, 25m, тогда df = d — 2•l, 25m, или df= d- 2,5m.

Для мелкомодульных цилиндрических зубчатых колес последняя формула изменяется, так как они имеют большую высоту ножки (1,3т). Поэтому для них df=d- 2,6m.

Полученные знания годны для применения на практике.

Основными данными для подсчета размеров зубчатого венца являются число зубьев и модуль. Определим основные размеры зубчатого венца цилиндрического колеса, имеющего модуль, равный 3 мм, а число зубьев 24.

Диаметр делительной окружности определяют по формуле d = mz. В нашем примере т = 3, z = 24; d = mz = 3 • 24 = = 72 мм.

Диаметр окружности вершин определяют по формуле da = m(z + 2) = 3(24 + 2) = 78 мм.

Диаметр окружности впадин определяют по формуле df=d- 2,5m = 72 — 2,5 • 3 = 64,5 мм.

Термины, определения и обозначения элементов зубчатых передач установлены ГОСТ 16 530–83 и 16 531−83. Основные из этих терминов и обозначений, а также формулы для определения размеров элементов зубчатых передач даны в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Параметры цилиндрического зубчатого колеса

• [1] Здесь предполагаются случаи, когда делительная окружность совпадает с начальной.