Если нарезать на конических катках (см. рис. 9.1,6) впадины и нарастить выступы определенного профиля, как это было сделано для цилиндрических катков, то фрикционная коническая передача преобразуется в коническую зубчатую передачу (рис. 9.19).
Конические катки при этом преобразуются в начальные конусы (теперь уже воображаемые), которые в дальнейшем будем называть делительными. (Согласно ГОСТ 19325-73, если начальные конусы в передаче совпадают с делительными ее зубчатых колес, то применяют термин «делительный конус».)
Конические колеса изготавливают с прямыми, тангенциальными, криволинейными, круговыми и другими зубьями (ГОСТ 19325-73). В дальнейшем рассматриваются прямозубые некорригированные колеса (высота головки равна модулю).
Геометрия конических колес значительно сложнее цилиндрических. Окружной шаг, высота зуба, диаметр делительной окружности у них переменные. В связи с этим введено понятие внешний дополнительный конус, образующие которого перпендикулярны образующим делительного (рис. 9.20).
За основную (расчетную) делительную окружность принимают окружность de, лежащую в воображаемой плоскости общего «основания» конусов - делительного и внешнего дополнительного. По дуге этой окружности измеряют окружной шаг pt, кратный, как и в цилиндрической передаче, pi. Величину me=pt/pi называют внешним окружным модулем. Его значения также выбирают из ГОСТ 9563->60. Очевидно, de = me*z.
Высоту зуба, головки и ножки измеряют по образующей внешнего дополнительного конуса (поэтому их полные названия: внешняя высота зуба, внешняя высота головки и т. д.). Принимая высоту головки равной модулю, получаем
На рабочем чертеже прямозубого колеса (рис. 9.21), согласно ГОСТ 2.405-75* (СТ СЭВ 859-78), часть параметров указывают в таблице, часть - на изображении (обычно фронтальный разрез, при этом зубья в осевых разрезах во всех случаях оставляют незаштрихованными).
Таблица, располагаемая, как и на рис. 9.13, состоит из трех частей, отделяемых друг от друга основными линиями: первая - основные данные, вторая - для контроля, третья - справочные. Неиспользуемые строки таблицы исключают или прочеркивают.
Заполнение всех трех частей таблицы требует знаний, которыми студенты 1-го и 2-го курсов не располагают. Поэтому на учебных чертежах обычно помещают только первую часть - полностью или с сокращениями, отмеченными на рис. 9.21. На изображении указывают (см. рис. 9.20):
а) внешний диаметр вершин зубьев dae до притупления кромки;
б) то же, после притупления (при необходимости);
в) расстояние С от базовой плоскости до плоскости внешней окружности вершин зубьев;
г) угол конуса вершин зубьев 6a (его вершина не совпадает с общей вершиной делительного конуса и конуса впадин, называемой вершиной колеса, см. рис. 9.20);
д) угол внешнего дополнительного конуса pi;
е) ширину зубчатого венца b
ж) базовое расстояние А;
з) размеры фасок или радиусов скруглений на кромках зубьев (допускается указывать в ТТ);
и) размер D.
Шероховатость боковых поверхностей зубьев указывают на линии делительной поверхности.
Перечисленные величины при составлении чертежа (эскиза) колеса с натуры замеряют с возможной точностью. Величины, связанные определенной геометрической зависимостью, проверяют вычислениями, вводя соответствующие поправки. Углы измеряют угломером. При его отсутствии прочерчивают на бумаге угол, образованный двумя плоскостями (например, треугольниками), касательными к крайним образующим конуса вершин зубьев и перпендикулярными к плоскости бумаги (рис. 9.22), и вычисляют его тангенс (измерение транспортиром начерченного угла дает менее точные результаты). Так же поступают при определении угла внешнего дополнительного конуса, и из формулы б=90°-? находят делительный угол, который нельзя непосредственно измерить.
Определение параметров конического зубчатого колеса по его изображению (например, при деталировании) не представляет трудностей, причем и в этом случае углы находят по их тангенсам, а не путем обмера чертежа транспортиром.
Изготавливают конические колеса примерно из тех же материалов, что и цилиндрические (см. выше), а также методом копирования или обкатки. Пример на рис. 9.23.
На чертеже передачи показывают крайние образующие начальных конусов, причем зуб ведущего колеса, как и в цилиндрической передаче, закрывает зуб ведомого (рис. 9.24, а). На схематическом изображении передачи может быть показан тип зубьев (рис. 9.24,6).
Общие сведения о зубчатых передачах
Зубчатые передачи применяют для передачи вращательного движения между валами.
На рис. 37, а изображены два цилиндрических катка, катящихся один по другому без проскальзывания. Преобразуем катки в зубчатые колеса, прорезав на них с этой целью впадины и нарастив выступы, образующие зубья определенного профиля (рис. 37, б).
Рисунок 37 - Образование зубчатой передачи
Необходимое условие возможности работы передачи – это равенство окружных шагов, измеренных по дугам начальных окружностей.
Широкое применение зубчатых передач обусловливает многообразие конструктивных форм зубчатых колес (рис. 38).
Для передачи вращательного движения при различном положении валов применяют конические, червячные и реечные передачи.
Элементы зубчатых передач
На рис.39 дано упрощенное наглядное изображение цилиндрического прямозубого колеса.
а) б) в) г)
Рисунок 38 - Виды зубчатых колес:
а – сплошной диск; б – диск с ребром; в – косозубое; г – шевронное
Основными параметрами зубчатого колеса согласно ГОСТ 16531-70 являются: d – диаметр делительной окружности; dа – диаметр окружности выступов; df – диаметр окружности впадин; Pt – окружной делительный шаг зубьев, представляющий собой расстояние между одноименными профилями соседних зубьев по дуге делительной окружности; St – окружная толщина зуба; et – окружная ширина впадины зуба; ha – высота головки зуба; hf – высота ножки зуба; Z – число зубьев.
Рисунок 39 - Упрощенное наглядное изображение
цилиндрического прямозубого колеса
Основным расчетным параметром зубчатого зацепления является модуль зацепления
Так как длина делительной окружности π d = Pt Z, то d = m Z.
Следовательно,
Из этих уравнений следует два определения модуля:
это линейная величина, в π раз меньшая окружного шага;
это число миллиметров делительного диаметра, приходящихся на один зуб.
Модуль является основным расчетным параметром зубчатой передачи. Его значения (0,05…100 мм) при проектировании выбирают из ГОСТ 9563-60, пример рекомендуемых значений приведен в табл.4.
|
Модуль зацепления, (m), мм |
||||||||||||||
Расчет и вычерчивание зубчатого колеса с натуры
Выполнение эскиза или чертежа прямозубого колеса с натуры проводится в следующей последовательности:
1. Штангенциркулем измеряют диаметр окружности вершин da .
2. Подсчитывают число зубьев z.
3. Определяют модуль зацепления зубьев по формуле:
Полученное значение модуля надо округлить до ближайшего (по ГОСТ 9563-60, табл. 3.2.1).
4. Подсчитывают диаметры:
делительный d = m cт . z;
окружности вершин da = m cт (z + 2);
окружности впадин df = m cт (z – 2,5).
5. Определяют размеры остальных элементов зубчатого колеса путем непосредственного измерения.
6. Вычерчивают зубчатое колесо согласно ГОСТ 2.402-68, который предусматривает следующие условности:
зубья зубчатых колес не вычерчивают, и изображаемые детали ограничивают поверхностями выступов. Если необходимо показать профиль зуба, то его вычерчивают на выносном элементе;
окружности и образующие поверхностей выступов зубьев показывают сплошными основными линиями;
делительные окружности показывают штрихпунктирными тонкими линиями;
окружности впадин зубьев в разрезах и сечениях показывают сплошными основными линиями;
если секущая плоскость проходит через ось зубчатого колеса, то на разрезах зубья условно совмещают с плоскостью чертежа и показывают нерассеченными независимо от угла наклона зуба;
согласно ГОСТ 2.403-75 на рабочих чертежах цилиндрических зубчатых колес выполняют полный фронтальный разрез и ось колеса располагают горизонтально. На месте вида слева может быть показано только изображение отверстия для вала со шпоночным пазом или шлицами (рис. 3.3.1);
на изображении зубчатого колеса должны быть указаны: диаметр вершин зубьев; ширина зубчатого венца; размеры фасок или радиусы притупления на кромках зубьев; шероховатость боковых поверхностей зубьев; необходимые конструктивные размеры;
на чертеже зубчатого колеса должна быть помещена таблица параметров зубчатого венца, которая состоит из 3-х частей: основные данные; данные для контроля; справочные данные.
