Взаимозаменяемость зубчатых колес и передач

Параметры зубчатого колеса.Делительные окружности d – соприкасающиеся окружности пары колес, катящихся одна по другой без скольжения.

Шаг зацепления - расстояние между одноименными профильными поверхностями (выполненными по кривой, называемой эвольвентой) соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Модуль m – отношение диаметра делительной окружности к числу зубьев колеса. Высота головки - расстояние между делительной окружностью колеса и окружностью вершин (выступов) зубьев; . Высота ножки - расстояние между делительной окружностью и окружностью впадин; при мм.

По точности изготовления зубчатые колеса разделяют на двенадцать степеней точности (в порядке убывания точности). Степень точности – заданный уровень допустимого несоответствия значений их действительных параметров расчетным (номинальным) значениям. Допуски установлены для степеней точности от 3-й до 12-й.

Для дифференциации точности колес в зависимости от их служебного назначения зубчатые передачи условно подразделяют на отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения. В соответствии с указанными группами построена система допусков на зубчатые колеса. Она разбита на три группы, каждая из которых характеризует, соответствующую норму точности.

Нормы кинематической точности определяют точность передачи вращения с одного вала на другой, т.е. величину полной погрешности (ошибки) для поворота ведомого зубчатого колеса в пределах его полного оборота. Погрешность передачи представляет собой отклонение действительного закона относительного движения колес реальной передачи от закона относительного движения колес идеально точной передачи

где - функция кинематической погрешности реальной передачи,

- законы относительного движения колес соответственно реальной и идеальной передач, - координата, определяющая мгновенное положение ведущего колеса передачи.

Кинематическая погрешность передачи - наибольшая разность значений кинематической погрешности передачи за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес. Допуск . Наибольшая кинематическая погрешность колеса - наибольшая алгебраическая разность значений кинематической погрешности колеса в пределах одного оборота. Допуск .

Погрешность обката - погрешность кинематической цепи деления зубообрабатывающего станка. Допуск .

Накопленная погрешность K шагов - наибольшая разность дискретных значений кинематической погрешности зубчатого колеса при номинальном повороте на K целых угловых шагов. Допуск .

Накопленная погрешность шага зубчатого колеса - наибольшая алгебраическая разность значений накопленных погрешностей в пределах зубчатого колеса. Допуск . Радиальное биение зубчатого венца - разность между действительными предельными положениями исходного контура. Допуск .

Колебание длины общей нормали - разность между наибольшей и наименьшей действительными длинами общей нормали в одном колесе. Допуск .

Колебание измерительного межосевого расстояния:

- за один оборот колеса ,

- на одном зубе ,

- разность между наибольшим и наименьшим действительными межосевыми расстояниями при духпрофильном зацеплении измерительного и контролируемого колес при повороте последнего либо на I оборот, либо на один угловой шаг. Допуски соответственно и .

Показатели кинематической точности сведены в табл.2 стр.426(I).

Плавность работы передачи определяется параметрами погрешности, которых многократно (циклически) проявляются за оборот зубчатого колеса. Они составляют часть кинематических погрешностей.

Комплексным показателем является:

- циклическая погрешность передачи ; допуск ;

- циклическая погрешность колеса ; допуск ,

Циклическая погрешность зубчатой частоты в передаче; - зубчатого колеса; циклическая погрешность передачи (колеса) с частотой повторений, равной частоте входа зубьев в зацепление. Допуск .

Местная кинематическая погрешность передачи ( колеса) – наибольшая разность между соседними минимальными и максимальными значениями кинематической погрешности передачи (колеса) за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес передачи (колеса). Допуск .

Отклонение шага в колесе:

- - кинематическая погрешность зубчатого колеса при его повороте на один номинальный угловой шаг;

- - разность между действительным и номинальным шагами зацепления.

Погрешность профиля зуба - расстояние по нормали между двумя ближайшими номинальными торцовыми профилями, между которыми размещается действительный торцовый активный профиль зуба. Допуск .

Показатели плавности работы сведены в табл. 7 стр. 435.

Нормы контакта зубьев в передаче. Износостойкость и долговечность зубчатых передач зависит от полноты контакта сопряжений боковых поверхностей зубьев колес.

Комплексный параметр - суммарное пятно контакта – часть активной боковой поверхности зубчатого колеса передачи, на которой располагаются следы его прилегания к зубьям шестерни, покрытым тонким слоем краски, после поворота на полный оборот под нагрузкой.

Суммарная погрешность контактной линии - расстояние по нормали между двумя ближайшими номинальными потенциальными контактными линиями. Допуск .

Погрешность направления зуба - расстояние по нормали между двумя ближайшими номинальными делительными линиями зуба в торцовом сечении, между которыми проходит действительная делительная линия зуба. Допуск .

Отклонение от параллельности осей - отклонение от параллельности проекций рабочих осей в передаче. Перекос осей . Допуски и .

Нормы контакта зубьев приведены в табл. 12 стр. 444.

Нормы бокового зазора в передаче. Для обеспечения условий подачи смазки к зубьям, устранения заклинивания при нагреве, компенсации погрешностей изготовления и монтажа необходимо иметь боковой зазор . Для удовлетворения различных требований предусмотрено шесть видов сопряжений, определяющих различные значения - A,B,C,D,E,H. Соответственно могут назначаться допуски бокового зазора , которых имеется восемь видов (a,b,c,d,h,x,y,z). Гарантированный боковой зазор обеспечивается в каждом сопряжении при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния (H и E –II кл, D-III кл, C-IV кл, B-V кл, A-VI кл).

- Расчет гарантированного бокового зазора, определяющего вид сопряжения, должен производиться с учетом:

- температурного режима работы передачи;

- способа смазывания и окружной скорости;

- допустимого свободного поворота зубчатых колес в пределах бокового зазора.

, мм

V –толщина слоя смазочного материала; V=(10…30)m (мкм) – в зависимости от скорости. Коэффициент 10 для тихоходных передач ( м\с), 30-для быстроходных ( м\с);

- межосевое расстояние;

- температурные коэффициенты линейного расширения колеса и корпуса ( для стали, для чугуна, для силумина);

- отклонения температуры колеса и корпуса от ;

- угол профиля исходного контура, при .

Наибольший возможный боковой зазор определяется по формуле

=

- допуски на смещение исходного контура (табл.5.18 на стр. 844[3]) в зависимости от величины радиального биения зубчатых венцов по табл.5.7, стр.844[3]);

fa – предельное отклонение межосевого расстояния, табл. 5.16 на стр. 863 [3]).

Наименьший свободный угловой поворот зубчатого колеса

, с;

Наибольший

, с.

Боковой зазор обеспечивается смещением исходного контура в тело от номинального. Дополнительное смещение исходного контура . Допуск .

Отклонение толщины зуба – разность между действительной и номинальной толщинами зуба по постоянной хорде. Допуск .

Наименьшее отклонение длины общей нормали – разность значений действительной и номинальной длины W общей нормали. Допуск .

Предельное отклонение измерительного межосевого расстояния «а».

Верхнее отклонение , нижнее .

Нормы бокового зазора – по табл.16 на стр.450 (I)

Обозначение точности колес и оформление чертежей.

Точность указывается в таблице параметров, приводимой на чертеже колеса.

Пример: 8-7-Ва ГОСТ I643-8I

8 - норма кинематической точности;

7 - норма плавности работы;

6 - норма контакта зубьев;

В - вид сопряжения, а-поле допуска на боковой зазор.

При разработки чертежа зубчатого колеса необходимо указать:

1. Радиальное биение и отклонение диаметра наружного цилиндра заготовки (окружности выступов) – табл. 5.26, стр. 879(3);

2. Торцовое биение базового торца – табл.5.27, стр. 879;

3. Шероховатость рабочей поверхности зубьев – табл.5.12, стр. 858;

4. Допуск ширины венца – из ряда h11, h12, h13,h14.

5. Допуск размера диаметра посадочного отверстия колеса.

Определяется в зависимости от условий работы по табл. 5.25, стр. 876

I – тяжелонагруженные и работающие с ударными нагрузками передачи;

II – незначительные нагрузки и вибрации, при отсутствии значительных крутящих моментов;

III – точное центрирование при ударных нагрузках и вибрациях при редких съемах колес;

IV – частый съем колес;

V – хорошая соосность у часто снимаемых колес;

VI – легкая установка сменных колес и свободное перемещение вдоль оси вала при точном центрировании;

VII – перемещение колеса от руки;

VIII – легкое скольжение колеса при большей длине ступицы.

ЗАДАНИЕ 25

Степени точности цилиндрических зубчатых колес

Цель задания:

1. Изучение структуры допусков зубчатых колес.

2. Определение числовых значений точностных характеристик колеса.

В задании требуется:

1. По условным обозначениям степеней точности зубчатого колеса и показателей точности найти числовые значения соответствующих допусков.

- Нормы кинематической точности – табл. 2 стр.426 (1)

- Нормы плавности работы – табл. 7 стр. 435

- Нормы контакта зубьев – табл. 12 стр. 444

- Нормы бокового зазора – табл. 16 стр. 450

2. Дать пояснения сущности каждой группы показателей по нормам точности и отдельно каждому приведенному параметру.

Таблица к заданию 25

Варианты
1. Число зубьев
2. Модуль		1,5
3. Степень точности по ГОСТ I643-8I	7-6-7-В	8-7-7-С	6-6-7-Е	7-С	7-8-8-Са	8-7-6Ва
4.Контрольный комплекс: - по нормам кинематической точности,
- по нормам плавности,
- по нормам контакта зубьев,
- по нормам бокового зазора
Варианты
1. Число зубьев
2. Модуль						1.5
3. Степень точности по ГОСТ I643-8I	9-8-8-А	8-7-7-С	9-8-8-D	3-6-5-E	5-H	7-8-7-A
4.Контрольный комплекс: - по нормам кинематической точности,
- по нормам плавности,
- по нормам контакта зубьев,
- по нормам бокового зазора
Варианты
1. Число зубьев
2. Модуль
3. Степень точности по ГОСТ I643-8I	8-Ах	9-8-9-D	9-8-7-Cy	8-7-8-B	7-6-6-C	5-6-5-H
4.Контрольный комплекс: - по нормам кинематической точности,
- по нормам плавности,
- по нормам контакта зубьев,
- по нормам бокового зазора
Варианты
1. Число зубьев
2. Модуль
3. Степень точности по ГОСТ I643-8I	8-9-8-B	6-7-7-Cy	7-Cв	8-7-7-В	9-9-8-Ву	8-7-6-Д
4.Контрольный комплекс: - по нормам кинематической точности,
- по нормам плавности,
- по нормам контакта зубьев,
- по нормам бокового зазора

ЗАДАНИЕ 26

Определение бокового зазора в цилиндрической зубчатой передаче

Цель задания:

1. Изучение норм точности бокового зазора.

2. Освоение методики расчета величины бокового зазора в зависимости от условий работы и параметров передачи.

В задании требуется:

1. Рассчитать зазор с учетом температурных факторов.

2.Определить величину бокового зазора, необходимого для размещения слоя смазки.

3. Определить минимальный гарантированный зазор и по табл.5.16, стр. 853 (3) по ближайшему большему значению в зависимости от величины межосевого расстояния найти вид сопряжения, считая, что допуск бокового зазора соответствует виду сопряжения.

4. Вычислить максимальное значение бокового зазора; предварительно определив биение зубчатых венцов по табл.5.7 на стр. 844 (3), а по ним в соответствии с табл. 5.18, стр.866 – допуски на смещение исходного контура и .

Предельные отклонения межосевого расстояния - табл. 5.16, стр. 863 (3).

5. Вычислить наименьший и наибольший свободный угловой поворот зубчатых колес.

Таблица к заданию 26

Варианты
1.Межосевое расстояние, мм
2.Модуль, мм
3. Передаточное отношение	1:3	1:4	1:4	1:3	1:2
4.Материал колес	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь
5.Материал корпуса	Чугун	Чугун	Чугун	Силумин	Силумин
6.Степень точности
7. Температура корпуса
8.Температура колес
9.Минимальный боковой зазор
10.Максимальный зазор мкн
11. Наименьший свободный угловой поворот
12. Наибольший свободный угловой поворот
Варианты
1.Межосевое расстояние, мм
2.Модуль, мм
3. Передаточное отношение	1:2	1:3	1:4	1:1	1:2
4.Материал колес	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь
5.Материал корпуса	Силумин	Чугун	Чугун	Силумин	Силумин
6.Степень точности
7. Температура корпуса
8.Температура колес
9.Минимальный боковой зазор
10.Максимальный зазор мкн
11. Наименьший свободный угловой поворот
12. Наибольший свободный угловой поворот
Варианты
1.Межосевое расстояние, мм
2.Модуль, мм
3. Передаточное отношение	1:2	1:3	1:4	1:1,5	1:2
4.Материал колес	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь
5.Материал корпуса	Силумин	Чугун	Чугун	Чугун	Чугун
6.Степень точности
7. Температура корпуса
8.Температура колес
9.Минимальный боковой зазор
10.Максимальный зазор мкн
11. Наименьший свободный угловой поворот
12. Наибольший свободный угловой поворот
Варианты
1.Межосевое расстояние, мм
2.Модуль, мм
3. Передаточное отношение	1:3	1:3	1:3	1:4	1:4
4.Материал колес	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь
5.Материал корпуса	Силумин	Силумин	Силумин	Силумин	Чугун
6.Степень точности
7. Температура корпуса
8.Температура колес
9.Минимальный боковой зазор
10.Максимальный зазор мкн
11. Наименьший свободный угловой поворот
12. Наибольший свободный угловой поворот
Варианты
1.Межосевое расстояние, мм
2.Модуль, мм			3,5		3,5
3. Передаточное отношение	1:3	1:4	1:2	1:4	1:3
4.Материал колес	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь
5.Материал корпуса	Чугун	Чугун	Чугун	Чугун	Силумин
6.Степень точности
7. Температура корпуса
8.Температура колес
9.Минимальный боковой зазор
10.Максимальный зазор мкн
11. Наименьший свободный угловой поворот
12. Наибольший свободный угловой поворот

ЗАДАНИЕ 27

Определение основных отклонений заготовок зубчатых

колес и данных для контроля.

Цель задания:

1. Изучение структуры погрешностей заготовок зубчатых колес.

2. Изучение системы контрольных данных чертежей зубчатых колес.

3. Освоение навыков оформления чертежей зубчатых колес.

В задании требуется:

1. Определить радиальное биение наружного цилиндра заготовки и отклонения диаметра по табл. 5.24 стр.875 (3).

2. Определить торцовое биение базового торца по табл. 5.27 стр. 879.

3. Определить величину шероховатости рабочей поверхности зубьев по табл. 54.12 стр. 858.

4. Определить допуск ширины венца, выбирая его из ряда h11, h12, h13, h14 в зависимости от степени точности колеса.

5. Определить посадку зубчатого колеса на валу по табл. 5.25, стр. 876 в зависимости от условий эксплуатации.

6. Контрольные данные выбираются пот одному из следующих вариантов:

- постоянная хорда зуба и высота до постоянной хорды ;

- длина общей нормали W;

- толщина по хорде зуба и высота до хорды ;

- торцовый размер по роликам М и диаметр ролика D;

7. Величины , определяются по табл.5.29, стр.882.

8. Длина общей нормали W определяется по табл. 5.30 стр. 884, а наименьшее отклонение и допуск – по табл. 5.19, 5.20.

9. Разработать чертеж зубчатого колеса с таблицей параметров (стр. 880).

Таблица к заданию 27

Варианты
1.Число зубьев
2.Модуль, мм		1,5
3.Ширина венца
4.Степень точности по ГОСТ 1643-81	7-6-7-В	8-7-7-С	6-6-7-Е	7-С	7-8-8-Са	8-7-6-Ва	9-8-8-А
5.Условия эксплуатации	VI	VII	V	IV	III	II	I
6.Вариант использования наружного цилиндра заготовки
Варианты
1.Число зубьев
2.Модуль, мм					1,5
3.Ширина венца
4.Степень точности по ГОСТ 1643-81	8-7-7-С	9-8-8-D	5-6-5-B	5-H	7-8-6-A	8-Ax	9-8-9-D
5.Условия эксплуатации	VIII	VII	V	IV	III	II	I
6.Вариант использования наружного цилиндра заготовки
Варианты
1.Число зубьев
2.Модуль, мм
3.Ширина венца
4.Степень точности по ГОСТ 1643-81	9-8-7-Су	8-7-8-B	7-6-6-C	5-6-5-H	8-9-8-B	6-7-7-Cy	7-Cв
5.Условия эксплуатации	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
6.Вариант использования наружного цилиндра заготовки
Варианты
1.Число зубьев
2.Модуль, мм
3.Ширина венца
4.Степень точности по ГОСТ 1643-81	8-7-7-B	9-9-8-By	8-7-6-D	3-5-6-E
5.Условия эксплуатации	VII	VI	V	I
6.Вариант использования наружного цилиндра заготовки

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белкин И.Н. Допуски и посадки (основные нормы взаимозаменяемости) – М.: Машиностроение, 1992 г. – 525с.

2. Зяброва Н.Н., Перельман Е.И., Щегол М.П. Пособие к решению задач по курсу ВСТИ. Учебное пособие – М.; Высшая школа, 1977 – 207с.

3. Допуски и посадки. Справочник в 2-х частях. Под ред. Мягкова В.Д.: 6-е издание – Л.: Машиностроение, 1982

4. Серый И.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. 2 – изд. – М.: Агропромиздат, 1987 – 367с.

5. Практические работы по дисциплине «Метрология, стандартизация и квалиметрия» для специальности 311300 «Механизация сельского хозяйства» / сост. Фридлянд И.Т. – НовГУ, Великий Новгород, 1999 – 106с.

6. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В. Подшипники качения. Справочник – М. – Л.; Масигиз. 1959 – 608с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Коэффициенты линейного расширения для металлов и сплавов при температурном перепаде 20 – 100⁰С.

Металл (сплав)
1. Алюминий	23,9
Алюминиевые сплавы:
2. деформируемые	22-24
3. литейные	19-24,5
4.Бронза алюминиевая	17,6*10-6
5.Бронза оловяниста	17,6
6.Висмут	13,4
7.Вольфрам	3,36
8. Дюралюминий	22,6
9.Железо электролит. Наши рекомендации Зубчатые передачи. Достоинства и недостатки. Основные виды зубчатых передач. Основные параметры зубчатых колес. Передаточное число. Материалы и обработка Классификация зубчатых передач; возможности, достоинства, недостатки разных видов зубчатых передач Геометрические параметры цилиндрических прямозубых колес и передач. Передаточное отношение (число) зубчатых передач Задача 8. Расчёт точности зубчатых колёс и передач и их контроль Зубчатых колес и передач Конструкции колес зубчатых передач Взаимозаменяемость зубчатых колес и передач Виды зубчатых колес и передач Нормируемые параметры (показатели), характеризующие кинематическую точность зубчатых колес и передач Принцип нормирования точности зубчатых колес и передач ← Предыдущая страница | Следующая страница →