Геометрия и кинематика червячной передачи.

Лекция №11

Червячная передача.

Используется для передачи вращения между перекрещивающимися осями.

Обычно угол скрещивания осей равен 90 ^◦ (рис.11.1). Различают передачи с цилиндрическим червяком (рис.11.2а) и с глобоидным червяком (рис.11.2б).

В зависимости от направления линии витка червяки бывают правые (рис.11.1 и, 11.2) и левые. Если червяк (рис.11.1) сделать левым, то направление угловой скорости колеса изменится.

Рис.11.1 Рис.11.2 а Рис.11.2б

В зависимости от формы витка цилиндрические передачи бывают:

а) архимедовы – в торцевом сечении профиль витка очерчен по архимедовой спирали;

б) эвольвентные- в торцевом сечении профиль витка очерчен по эвольвенте окружности;

в) конволютные- в торцевом сечении профиль витка очерчен по удлинённой или укороченной эвольвенте.

Цилиндрические червяки нарезаются на токарно-винторезных станках резцом, имеющим профиль трапеции (рис.11.3).

Если режущие кромки резца (плоскость АА) проходят через ось червяка, то получается архимедов червяк : в торцевом сечении профиль витка очерчен по архимедовой спирали, а в осевом сечении профиль витков будет соответствовать профилю инструментальной рейки(рис.8.3). Такие червяки наиболее просты ву изготовлении.

Рис.11.3

Если резец развернуть на угол перпендикулярно линии зуба (положение 2), то получается конволютный червяк. Конволютные червяки применяют при больших углах подъёма винтовой линии ^.

При нарезании эвольвентного червяка одна режущая кромка смещается вниз от оси на величину радиуса основного цилиндра эвольвенты, а другая- вверх на ту же величину. Их достоинство в возможности шлифования профилей инструментом с плоской производящей линией.

Геометрия и кинематика червячной передачи.

Передаточное отношение червячной передачи равно:

i₁₂=( ₁/ ₂)=(Z₂/Z₁) .

Здесь: Z₁- число заходов (витков) червяка (обычно Z₁=1÷4);

Z₂- число зубьев червячного колеса (обычно Z₂=16÷З00).

Геометрические размеры определяются межосевым расстоянием а, которое зависит от диаметров червяка и колеса ( рис.11.4).

Расчётным шагом червяка является делительный осевой шаг витков p. Ему соответствует осевой модуль m=p/ . Он является стандартным.

Диаметр делительного цилиндра червяка d₁ выбирают кратным осевому модулю.

d₁=m*q,

где q- коэффициент диаметра также является стандартным.

Угол подъема винтовой линии на делительном цилиндре определяется из соотношения tg ^=Z₁^/q.

Рис.11.4

Червячные колёса чаще всего нарезаются червячной фрезой, которая должна представлять собой копию червяка. Станочное зацепление должно воспроизводить червяка и колеса. Благодаря этому в зацеплении обеспечивается линейный контакт зубьев червяка и колеса и , как следствие , высокая нагрузочная способность передачи.

В ортогональной червячной передаче размеры колеса в среднем осевом сечении находятся как для эвольвентной передачи.

d₂=m*z₂.

Червячная передача получила широкое распространение в машиностроении. Её достоинства:

а) высокая нагрузочная способность из-за линейного контакта в зацеплении;

б)возможность получения больших передаточных отношений (используется как редукторная);

в) плавность и бесшумность работы (используется как скоростная);

г) высокая кинематическая точность (применяется в приборах, делительных цепях станков;

д) при Z₁=1,2 передача- самотормозящаяся (вращение от колеса к червяку невозможно).Это свойство используется в грузоподъёмных устройствах.

К существенным недостаткам червячной передачи, которые следует учитывать при проектировании и изготовлении , относятся:

а) высокие требования к точности изготовления и монтажа. В противном случае в зацеплении вместо линейного контакта будет кромочный;

б) большие скорости скольжения в зацеплении. Приводит к износу зубьев, нагреву, снижению к. п.д.. Необходима хорошая смазка, система охлаждения, применение дорогих материалов для изготовления червяков и колёс.