Зубчатые передачи. 
Детали машин. 
Курсовое проектирование

Общие сведения

По расположению осей колес в пространстве различают:

• • цилиндрические передачи, у которых оси колес параллельны, состоят из двух цилиндрических колес;
• • конические передачи, у которых оси колес пересекаются, состоят из двух конических колес;
• • смешанные коническо-цилиндрические передачи, оси у которых пересекаются, состоят из цилиндрического и конического колес;
• • гиперболоидные передачи, у которых оси колес скрещиваются (винтовые передачи, составленные из цилиндрических колес; гипоидные передачи, составленные из конических колес, червячные передачи и др.).

По относительному расположению поверхностей вершин и впадин колес различают передачи:

• • внешнего зацепления, в которых оба зубчатых колеса имеют внешние зубья;
• • внутреннего зацепления, в которых одно из колес имеет внешние зубья, а второе — внутренние.

По назначению различают:

• • силовые передачи, предназначенные для передачи мощности;
• • кинематические передачи, то есть передачи, не передающие значительной мощности, а выполняющие чисто кинематические функции.

В зависимости от формы линии зуба, то есть линии пересечения боковой поверхности зуба с делительной, начальной или однотипной соосной поверхностью, различают:

• • передачи с прямыми зубьями (прямозубые), у которых линия зуба лежит в плоскости, проходящей через ось колеса;
• • передачи с винтовыми зубьями, у которых линия зуба является винтовой линией любого вида (косозубые, шевронные, с тангенциальными зубьями и круговыми зубьями).

По профилю зуба различают:

• • эвольвентные, профили зубьев которых в цилиндрических передачах являются частями эвольвент окружности; а в конических — частями сферических эвольвент;
• • циклоидные, профили зубьев которых являются кривыми циклоидного семейства;
• • с зацеплением Новикова, профили зубьев колес которой — дуги окружностей или близкие к ним кривые;
• • с зубьями других специальных профилей.

Для зубчатых передач приняты термины:

• • шестерня — зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев;
• • колесо — зубчатое колесо передачи с большим числом зубьев.

При одинаковом числе зубьев зубчатых колес передачи шестерней называют входное (ведущее) зубчатое колесо, а колесом — выходное (ведомое).

Индекс 1 установлен для величин, относящихся к шестерне; индекс 2 установлен для величин, относящихся к колесу.

Основной причиной выхода из строя зубчатых колес является повреждение зубчатых венцов в результате усталостного выкрашивания, износа и поломок зубьев.

Целью приводимых ниже расчетов является определение минимально возможных габаритов передач при обеспечении их нормального функционирования под заданной нагрузкой в течение срока службы.

Точный расчет напряжений и деформаций в точках зубчатого колеса связан со значительными математическими трудностями и может быть реализован методами теории упругости.

В связи с этим при проектировании выполняют следующие приближенные расчеты зубьев колес:

• 1) на контактную выносливость:
  • • проектный расчет, в процессе которого определение основных параметров передачи производится по допускаемым контактным напряжениям; при этом задаются целым рядом табличных величин и коэффициентов, результаты некоторых расчетных величин округляют до целых или стандартных значений, в поиске оптимальных решений приходится неоднократно делать пересчеты;
  • • проверочный расчет, который должен подтвердить правильность выбора табличных величин, коэффициентов и полученных результатов в проектном расчете, а также определить соотношения между расчетными и допускаемыми напряжениями изгибной и контактной выносливости, производят после окончательного определения параметров зацепления (при неудовлетворительных результатах проверочного расчета нужно изменить параметры передачи и повторить проверку);
• 2) на изгибную выносливость — для определения модуля передачи после установления основных параметров;
• 3) на статическую прочность — проверочный, применяют только при больших кратковременных перегрузках;
• 4) на износ — выполняют для открытых передач;
• 5) на заедание — для общепромышленных сравнительно тихоходных передач (применяется редко).