Лабораторная работа: Образование эвольвентных профилей зубьев

1. Методы изготовления зубчатых колес

Эвольвентные профили зубчатых колес нарезают методом копирования и методом обкатки (огибания).

При методе копирования (рис. 2, а) фреза в поперечном сечении очерчена по профилю впадины между зубьями. Она за один ход прорезает лишь одну впадину между соседними зубьями. Поэтому этот метод изготовления профилей является сравнительно малопроизводительным.

При методе обкатки (огибания) режущему инструменту и заготовке сообщают такое относительное движение, какое имели бы зубчатые колеса (или колесо и рейка) в зацеплении. Следовательно, геометрия и кинематика процесса изготовления зубчатого профиля по методу обкатки (огибания) аналогична процессу зацепления двух поверхностей – производящей и нарезаемой. Подобное зацепление называется станочным.

Если при методе копирования необходим набор одномодульных фрез, то при методе обкатки одним и тем же режущим инструментом можно нарезать колеса с различным числом зубьев.

Существует несколько способов производства эвольвентных профилей методом обкатки, который и будет реализован в данной лабораторной работеэ

При зубодолблении инструмент выполняется в виде зубчатого колеса И с высотой головки зуба, равной (рис. 2, б). Долбяк И совершает поступательное движение вдоль оси нарезаемого колеса К. Одновременно долбяку и нарезаемому колесу сообщается вращательное движение. Профиль зуба образовывается как огибающая последовательных положений профиля долбяка, построенных относительно заготовки. С каждым оборотом заготовки механизм подачи осуществляет радиальное перемещение долбяка к оси заготовки. Суппорт с долбяком совершает возвратно-поступательное (реверсивное) движение вдоль оси заготовки.

Более производительным при нарезании колес считаются зубострогание при помощи инструментальной рейки (гребенки) И (рис. 2, в) и зубофрезерование при помощи червячной фрезы И (рис. 2, г).

Кинематика нарезания профиля зуба с помощью инструментальной рейки имеет следующую последовательность. Суппорт с рейкой также участвует в реверсивном движении. При прямом ходе совершается процесс строгания, обратный ход является холодным. За время холостого хода заготовка получает перемещение вдоль гребенки и поворот вокруг своей оси. Эти движения связаны соотношением

,

где - радиус делительной окружности. Таким образом, осуществляется движение нарезаемого колеса относительно рейки, аналогичное процессу зацепления. Гребенка постепенно врезается в заготовку. Для ознакомления с наиболее распространенным методом образования зубьев цилиндрических прямозубых колес, а также с явлением подрезания зубьев в процессе их изготовления необходимо выполнить лабораторную работу «Образование эвольвентных профилей зубьев методом обкатки».

При нарезании зубьев прямозубого колеса 1 производящей зубчатой рейки 2 (рис. 3) его делительную окружность 3 делают центроидой в относительном движении инструмента и заготовки.

Начальной прямой 4 рейки служит прямая, касающаяся делительной окружности колеса. Положение начальной прямой 4 на рейке определяют расстоянием от делительной прямой 5 рейки до делительной окружности колеса. Величину называют смещением исходного контура (рейки).

2. Порядок выполнения лабораторной работы

1. Занести в бланк отчета основные данные прибора:

- диаметр делительной окружности колеса (мм);

- модуль зацепления (мм);

- угол профиля инструментальной рейки.

2. Наложить на диск прибора бумажный круг диаметра (мм).

3. Найти:

· число зубьев нарезаемого колеса

· коэффициенты смещения и смещения :

а)
б)
в)

4. «Нарезать» соответствующие зубчатые колеса.

5. Произвести геометрический расчет зубчатой передачи, у которой (см. п.3).

6. На секторах бумажного диска нанести рассчитанные параметры зубчатого колеса (рис. 4).

7. Из двух секторов сформировать зубчатую передачу и указать геометрические параметры зубчатой передачи (рис. 5 и рис. 6).

8. Оформить отчет по лабораторной работе и защитить лабораторную работу.

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

3. Геометрический расчет эвольвентной цилиндрической передачи внешнего зацепления

1) радиус делительной окружности

2) радиус основной окружности

где

3) радиус окружности впадин

где

- коэффициент высоты зуба;

- коэффициент радиального зазора;

4) толщину зуба колес по делительной окружности

где

5) ширину впадины по делительной окружности

6) инволюта (эвольвентный угол, соответствующий углу профиля)

, где угол берется в радианах;

7) эвольвентный угол, соответствующий углу зацепления

где эвольвентный угол определять до пятого знака после запятой;

8) из формулы

найти угол зацепления ;

9) радиусы начальных окружностей

;

10) делительное межосевое расстояние

11) межосевое расстояние

12) радиусы окружностей вершин

13) угол профиля на окружности вершин

14) коэффициент перекрытия

Рис. 5

Рис. 6

Литература

1. Методические указания к лабораторным работам по теории механизмов и машин. ЛПИ, 1974 г. (или 1989 г.), стр. 72.

2. Теория механизмов и машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений /М.З. Коловский, А.Н. Евграфов, Ю.А. Семенов, А.В. Слоущ. 3-е изд., испр.- М.: Издательский центр «Академия», 2008. 560 с.