Теоретическая часть. Передаточный механизм, содержащий зубчатые колеса, валы, подшипники, уплотнения, крышки, корпус и т.д

Передаточный механизм, содержащий зубчатые колеса, валы, подшипники, уплотнения, крышки, корпус и т.д., называется зубчатым редуктором (рис. 5.2), если преобразование движения в нем происходит с понижением частоты вращения и увеличением крутящего момента от ведущего вала к ведомому. В обратном варианте при U<1 подобный механизм является мультипликатором. Двухступенчатый редуктор имеет входной (быстроходный), промежуточный и выходной (тихоходный) валы с неподвижно закрепленными зубчатыми колесами, каждый из которых установлен на двух подшипниках качения. Ведущее колесо каждой ступени называется шестерней, ведомое - колесом. В быстроходных ступенях шестерня часто выполняется совместно с валом.

Зубчатые колеса, технологически полученные со смещением инструмента, называются коррегированными, а без смещения − некоррегированными (нулевыми).

Различают следующие виды коррегирования: высотное, угловое, смешанное. Основные признаки коррегированных зубчатых колес:

коэффициент высоты головки зуба h^*_а 1;

полная высота зуба h ¹2,25m;

нестандартное значение модуля;

угол профиля зуба a¹20º.

Коррегирование осуществляется в следующих целях:

увеличение контактной и изгибной прочности зуба;

избежание подреза зубьев при z<17;

уменьшение диаметров выступов зубьев d_a;

размещение в заданном межосевом расстоянии a_w.

Основным параметром зубчатых колес является модуль:

, (5.1)

означающий, сколько миллиметров делительного диаметра приходится на один зуб. Модуль - величина стандартная (ГОСТ9563-80), которая может принимать следующие значения:

1 ряд m = 0,1;…0,5;…1,0; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10 и т.д.

2 ряд m = 0,14;…0,55;…0,9;…1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11 и т.д. до 100 мм.

Для редукторов так же допускаются модули 1,6; 3,15; 6,3; 12,5.

Для косозубых колес (рис. 5.3) используют нормальные mn и Pn и окружные mt и Pt значения модулей и шагов: ; ; ; . (5.2)

Рис. 5.3. Схема косозубого зубчатого колеса

Рис. 5.2. Детали и узлы одноступенчатых

цилиндрических редукторов

Рис. 5.2. Детали и узлы одноступенчатых

цилиндрических редукторов (продолжение)

В конических передачах функции начальных делительных диаметров выполняют начальные и делительные конусы. Углы делительных конусов шестерни и колеса обозначаются соответственно δ1 и δ2. У конических колес значение модуля изменяется вдоль зуба. Конические зубчатые колеса (рис. 5.4) выполняют с прямыми и круговыми зубьями. Наибольшее распространение получили ортогональные конические передачи (δ1 + δ2)=90º.

Рис. 5.4. Схема конического зубчатого колеса

Передаточные отношения определяются следующим образом

. (5.3)

Выделяют внешнее и среднее торцевые сечения, в которых модули соответственно равны m_e и m_m. Для передач с непрямыми зубьями различают окружные m_te, m_tm и нормальные m_ne, m_nm модули. При этом стандартными являются m_te и m_nm. Диаметры конических колес равны d_e=m_ez (для прямозубых); d_m=m_mz (для косозубых). Значения диаметров цилиндрических, прямозубых и косозубых, нулевых и коррегированных зубчатых колес представлены на рис. 5.5.

Передаточное отношение двухступенчатого редуктора с зубчатыми передачами внешним зацеплением следующее:

. (5.4)

Номинальные передаточные отношения цилиндрических зубчатых передач стандартизованы по СТ СЭВ 312-76

1 ряд 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12. 2 ряд 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11.

(5.5)

Параметры на ведущем и ведомом валах связаны соотношениями

; ; ; , (5.6)

где N − мощность, кВт; Т₂ − крутящий момент, Н·м; U − передаточное отношение; h − коэффициент полезного действия, учитывающий потери в зацеплении подшипника и на перемешивание масла; n,w − частота вращения и угловая скорость вала соответственно.

Рис. 5.5. Схема эвольвентного зубчатого колеса

Формулы для определения основных параметров цилиндрических зубчатых передач приведены в таблице 5.1.