Зацепление шестерни и колеса. Что такое шестерня (зубчатое колесо). Что называется окружным шагом зубьев

Зубчатая передача


К атегория:

Крановщикам и стропальщикам

Зубчатая передача


Что называется зубчатой передачей?

Трехэвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, образующими с неподвижным звеном вращательную или поступательную пару, называется зубчатой передачей. Как подразделяются зубчатые передачи в зависимости от расположения геометрических осей валов?
В зависимости от расположения геометрических осей валов зубчатые передачи подразделяются на передачи с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися геометрическими осями.

Представьте себе стойку, упомянутую в предыдущем пункте, как режущий инструмент, который работает на вертикальном строгальном станке, и что при каждом ходу он перемещается вместе с механической обработкой. Именно благодаря этому непрерывному процессу эвольвент создается шаг за шагом.

Когда два тела имеют плоское относительное движение, центр момента - это точка, в которой тела относительно неподвижны в рассматриваемый момент. Нормалью в любой точке эвольвентности является касательная к базовой окружности. Из-за свойства эвольвентной кривой движение точки, которая отслеживает эвольвент, перпендикулярно линии в любой момент времени, и поэтому нарисованная кривая также будет перпендикулярна линии в любой момент. С базовым кругом нет эвольвентной кривой.

Какая зубчатая передача называется передачей с параллельными осями?
Передача, в которой, оси зубчатых колес параллельны, называется зубчатой передачей с параллельными осями (рис. 1).

Какая зубчатая передача называется передачей с пересекающимися осями?

Изготовление зубчатых колёс

Условие для правильного взаимодействия. Для удовлетворения такого уравнения шестеренные зубчатые передачи должны удовлетворять следующему условию. Зубчатая передача состоит из двух или более передач с целью передачи движения от одной оси к другой. Общий редуктор имеет оси, выровненные. Они могут быть такими же простыми, как на рисунке или в виде фигуры.

Ошибки при проектировании зубчатых колёс

Особенности Анимация сил в игре в передаче. Геометрия зубов имеет эволюционирующий тип окружности, это решение обеспечивает спаривание, «скатывание без скользящих» зубов, которое минимизирует износ, вибрацию и шум и максимизирует эффективность передачи энергии, Механизмы разного размера часто используются парами для увеличения крутящего момента при уменьшении угловой скорости или наоборот, увеличения скорости за счет уменьшения времени. Это основной принцип изменения скорости автомобилей. Учитывая пару передач, коэффициент преобразования скорости обратно пропорционален отношению между количеством соответствующих зубов.

Рис. 1. Зубчатая передача с параллельными осями.

Передача, в которой оси зубчатых колес пересекаются, называется зубчатой передачей с пересекающимися осями (рис. 2).

Какая зубчатая передача называется передачей скрещивающимися осями?

Передача, в которой оси зубчатых колес скрещивав ются, называется зубчатой передачей со скрещивающимися осями.

Отрицательный знак указывает на обратный смысл вращения двух зубчатых колес, которые касаются. Диаметр зубчатого колеса связан с количеством зубьев через ступень или модулем зубчатого колеса. Таким образом, колеса могут правильно сцепляться между ними, необходимо, чтобы шаг или модуль, т.е. расстояние между гребнями, одинаковы для обоих. Поскольку набор шестерен не является усилителем или сервосистемой, закон сохранения энергии заставляет выходную мощность системы равна входящему, меньше потерь на трение.

Связь между парами дается непосредственно из соотношения между зубами. Опять же, меньший знак выражает передачу обратной пары для обычных передач. Зубчатые передачи изготавливаются путем вытягивания цилиндра с соответствующим зубом или путем вырезания зубов с помощью специальных фрезерных станков с зубчатыми колесами.

Что называется передаточным числом зубчатой передачи?

Отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни называется передаточным числом зубчатой передачи.

Что называется передаточным отношением зубчатой передачи?

Отношение угловой скорости ведущего зубчатого колеса к угловой скорости ведомого зубчатого колеса называется передаточным отношением.

Расположение зубьев Зубцы зубьев могут быть размещены несколькими способами. Снаружи это классическая отделка шестерни, придающая шестерке оборванную форму, при этом зубы обращены наружу. Внутри это расположение шестерни оставляет гладкий внешний край, в то время как внутри зубчатых колес, которые направлены на ось бокового зубчатого колеса, эта компоновка принимает форму, похожую на корону короля на шестерню.

Типы зубчатых передач Зубчатые передачи могут иметь различные механизмы. Простой зубчатый диск. Наиболее распространенным типом зубчатого колеса является прямое зубчатое колесо. Зубчатое колесо плоское, ось зуба выступает в радиальном направлении от центра вращения зубчатой ​​передачи, а зубчатые выступы пересекаются поперек плоскости вращения и параллельны друг другу. Эти шестерни могут соответствовать только параллельным осям и также страдают от проблемы игры: когда вращение происходит в одном направлении, зуб нажимает на одну сторону соответствующего зуба другого колеса, а если поворот обратный, противоположная сторона должна нажать на соответствующую и это включает момент, когда зубы движутся без передачи движения.

Что называется зубчатым зацеплением?

Кинематическая пара, образованная зубчатыми колесами передачи, называется зубчатым зацеплением.

Что называется зубчатым колесом?

Зубчатое звено с замкнутой системой зубьев, обеспечивающее. непрерывное движение другого зубчатого колеса, называется зубчатым колесом.

Какое зубчатое колесо зубчатой передачи называется ведущим?

Это означает, что на мгновение после применения входящего вращения нет исходящего вращения, поэтому были разработаны альтернативные решения для устранения проблемы, когда это необходимо. даже полые колеса звездочек, в которых зубчатая структура сформирована на внутренней поверхности цилиндра, вырезанного в самом колесе. Для этих колес диаметр короны условно отрицателен, так как в этом случае передаваемая скорость приравнивается к диаметру водителю. этот способ дает преимущество приближения к параллельной оси короны и свиньи доли не имеет.

Зубчатое колесо передачи, торое сообщает движение пар му зубчатому колесу, называет ведущим.

Какое зубчатое колесо зубча- передачи называется ведомым?

Зубчатое колесо передачи, которому сообщает движение нов зубчатое колесо, называется ведомым.

Что называется шестерней?

Зубчатое колесо передачи е меньшим числом зубьев называется шестерней.

Спиральное зубчатое колесо Спиральное колесо является улучшением по сравнению с простым. Зубы режут под определенным углом относительно плоскости, так что упорная поверхность между зубьями больше и контакт происходит более мягко, исключая характерную распорку простых передач. При проектировании угла зубов можно соединить шестерни с наклонными или даже перпендикулярными осями. Недостатком этого решения является получение результирующей силы вдоль оси шестерни, которая должна поддерживаться специальным шарикоподшипником Другим недостатком является большее трение между зубами, вызванное большей поверхностью контакта, которое должно быть уменьшено за счет использования смазочных материалов.

Какими зубчатые колеса могут быть по форме?

По форме зубчатые колеса могут быть цилиндрические, конические, эллиптические и фигурные, причем самое широкое применение имеют цилиндрические и конические зубчатые колеса.

Какими зубчатые колеса могут быть по форме зубьев?

По форме зубьев зубчатые колеса могут быть прямозубые, косозубые, шевронные и др.

Можно представить, что это шестерня состоит из двух отдельных колес с геликоидальными колесами, зеркально расположенных рядом друг с другом, так что осевые силы они взаимно калечат. Конические колеса В конических колесах обод колеса гладкий, а гребни пальцев лежат на поверхности идеального конуса. Таким образом, две шестерни могут быть фланкированы под определенным углом между осями. Если наклон зубьев каждого колеса равен 45 °, угол между осями составляет 90 °. Эта система используется, например, между планетариями и спутниками в дифференциале автомобилей.

Какие зубчатые колеса называются прямозубыми?

Прямозубыми называются такие зубчатые колеса, у которых зубья нарезаны адоль образующей цилиндра или конуса (зуб, делительная теоретическая линия которого лежит в плоскости, проходящей через ось зубчатого колеса).

Какие зубчатые колеса называются косозубьшн?

Косозубыми называются такие зубчатые колеса, у которых зубья нарезаны под углом к образующей цилиндра (винтовой зуб, теоретическая линия которого является частью винтовой линии постоянного шага на цилиндрической поверхности).

Гипоидная и шестеренная корона Гипоидная корона - это специальная коническая передача, в которой зубы вращаются параллельно плоскости вращения колеса. Он предназначен для малогабаритной параллельной или маленькой шестерни звездочки, это решение используется в угловом шлифовальном станке. Вариант этой системы используется в различных выхлопных системах для механических часов. Другой вариант, гипоидный конический крутящий момент, образован короной и шестерней, оси которой не лежат на одной плоскости, поэтому средний угол спины коронки намного ниже, чем у шестерни.

Какие зубчатые колеса называются шевронными?

Цилиндрические зубчатые колеса, венец которых по ширине состоит из участков с правыми и левыми, зубьями, называются шевронными.

Какое минимальное количество зубьев допускается на зубчатом колесе?

Не менее шести, иначе не будет соблюдено условие плавного и надежного зацепления. Даже самые маленькие зубчатые колеса имеют не менее шести зубьев.

Этот конический крутящий момент введен в поле автомобиля для многих преимуществ: он бесшумный, передает больше крутящего момента с большим охватом между зубцами обоих элементов, что позволяет уменьшить высоту туннеля, где передаточный вал мотоцикл спереди и сзади, увеличивая способность автомобиля занять, увеличивая свет между землей и коробкой дифференциала.

Чем характеризуется зубчатое колесо?

Стойка и шестерня Система стойки и звездочки позволяет преобразовывать линейное вращение. Шестерня - это простое зубчатое колесо, а стойка - произвольно отрезанный режущий инструмент. Его можно считать эквивалентным бесконечному колесу луча. Эта система используется в автомобилях чтобы преобразовать поворот рулевого управления в поперечное линейное движение органов, действующих на колеса.

Рис. 2. Зубчатая передача с пересекающимися осями

Отсюда и произошло слово «шестерня», которым часто в обиходе называют все зубчатые колеса. Максимальное количество зубьев не ограничено. Ведь длинная зубчатая рейка - это тоже своего рода зубчатое колесо с бесконечно большим диаметром.

Тот же принцип используется на некоторых железнодорожных путях с зубчатой ​​рейкой, где поезда способны преодолевать острые наклоны благодаря контакту между зубчатым колесом, выступающим под колесом локомотив и длинную стойку, сплошную на трассе, помещенную в рельсы того же самого. Секторная передача Секторальная передача - это просто сектор общего зубчатого колеса, например четверть или половина окружности, который аналогично связан с осью. Конечно, эта передача работает только на зубчатой ​​части и не может превышать пределы сектора. где вам не нужно вращать 360 °, но важно сохранить вес и пространство.

Чем характеризуется зубчатое колесо?

Зубчатое колесо характеризуется: делительным диаметром (U), начальным диаметром (dw), диаметром вершин зубьев (da), диаметром впадин (df), числом зубьев (Z), модулем (т), шагом зацепления.

Что называется делительным диаметром зубчатого колеса (d)?

Диаметр делительной концентрической окружности зубчатого колеса называется делительным диаметром.

Некруглые шестерни Некруглые шестерни представляют собой специальные зубчатые колеса, специально предназначенные для специальных применений. В то время как на обычной передаче вы пытаетесь максимизировать передачу энергии с постоянным коэффициентом, в некруглой передаче цель состоит в том, чтобы иметь переменное передаточное отношение во время вращения или смещения оси или других функций. Форма шестерни может иметь любую форму, подходящую для этой цели, ограниченную воображением изобретателя или инженера.

Колеса с минимальными колебаниями в соотношении могут иметь почти круглую форму, или ось может не соответствовать геометрии колеса. Параллельные зубы обычно используются для этих передач, в частности, в связи с осложнениями мотоциклов. для обычных фрезерных передач, но обычно для сплавления, спекания или резки с плиты. Особенно это касается текстильных машин и автоматических коробок передач.

Что называется начальным диаметром зубчатого колеса (dw)?

Диаметр начальной концентрической окружности зубчатого колеса называется начальным диаметром.

Что называется диаметром вершин зубьев зубчатого колеса (da)?

Диаметр вершин зубьев концентрической окружности зубчатого колеса называется диаметром вершин зубьев.

Какие зубчатые колеса называются косозубьшн?

Муфта «червячно-зубчатого червячного винта» предназначена для передачи крутящего момента и крутящего момента с высоким соотношением между двумя перпендикулярными осями без пересечения, что влияет на наклон резьбы винта и количество зубьев коронки. Передача движения обычно обеспечивается винтом, что позволяет поддерживать статическую ситуацию на выходе системы. Однако есть пары, где винт и головка имеют наклон резьбы и зубьев, чтобы обеспечить обратимость. возможность наличия зубчатого венца в качестве «проводника», способного передавать движение к винту.

Что называется диаметром впадин?

Диаметр впадин концентрических окружностей зубчатого колеса называется диаметром впадин.

Что называется нормальным шагом зубьев?

Кратчайшее расстояние по делительной, начальной или однотипной соосной поверхности зубчатого колеса между эквидистантными одноименными теоретическими линиями соседних зубьев называется нормальным шагом зубьев.

Недостатком этого механизма является то, что он имеет выход. Эпициклоидные системы На этой иллюстрации используется серия эпициклоидальных передач для увеличения скорости. Спутник планетарий вращается с момента поступления, солнечная шестерня составляет выход, а внутренняя зубчатая коронка фиксирована. Обратите внимание на красные метки до и после того, как вход прошел поворот на 45 ° почасовое чувство Планетарные или планетарные передачи и спутники представляют собой систему из одной или нескольких передач, называемых спутниками, установленных на спутниковой системе, называемой шасси, вращающейся вокруг центральной шестерни, называемой солнечной; Все это расположено внутри зубчатого колеса, внутренне называемого короной.

Что называется окружным шагом зубьев?

Расстояние между одноименными профилями соседних зубьев по дуге концентрической окружности зубчатого колеса называется окружным шагом зубьев.

Что называется угловым шагом зубьев?

Центральный угол концентрической окружности зубчатого колеса, равный 2я/Z, или 360°/Z, называется угловым шагом зубьев.

Ось вращения крыши и солнца совпадает. Один из этих элементов поддерживается фиксированным, другой - входным и третьим выходом. Коэффициент передачи определяется количеством зубьев, а также тем, какой элемент фиксирован, и это используется при некоторых изменениях скорости. Название происходит от того, что движение спутниковых передач аналогично движению спутников, которое должно было иметь планеты Солнечной системы в системе Птолемеев, где было выдвинуто предположение о существовании движений, называемых эпициклами.

Случай возникает, когда наземная плоскость неподвижна и шестерня представляет собой вход. Спутники вращаются с коэффициентом, определяемым количеством зубьев в каждом колесе. Другая возможность заключается в том, что коронка фиксирована, причем входной сигнал подается на планетарный и вывод шестерни. Это максимальное отношение, получаемое с помощью эпициклической системы, и часто используется в тракторах и строительной технике для обеспечения момента крутящего момента смонтированные на колесах. Несколько эпициклоидных блоков могут быть соединены последовательно, с каждым планетарным интегралом со следующей шестерней, благодаря чему достигается компактный редукторный узел с очень высокими коэффициентами и выровненными входными и выходными валами.

Что называется окружным модулем зубьев?

Линейная величина, в я раз меньшая окружного шага зубьев, называется окружным модулем зубьев.

Что называется нормальным модулем зубьев?

Рис. 3. Схема зубчатой передачи и ее параметры

Линейная величина, в я раз меньшая нормального шага зубьев, называется нормальным модулем (рис. 3).

В каких машинах и механизмах применяются зубчатые передачи?

Зубчатые передачи применяются почти во всех машинах, так как они весьма компактны, обслуживание их несложно, долговечны и надежны в работе, сохраняют постоянство передаточного числа. Поэтому из механических передач самое широкое распространение имеют зубчатые,

Рис. 4. Червячная передача: 1 - червяк; 2 -червячное колесо

К атегория: - Крановщикам и стропальщикам

Реферат на тему:

Зубчатое колесо



План:

    Введение
  • 1 Цилиндрические зубчатые колёса
  • 2 Конические зубчатые колёса
  • 3 Реечная передача (кремальера)
  • 4 Коронные колёса
  • 5 Другие
  • 6 Изготовление зубчатых колёс
    • 6.1 Метод обкатки
      • 6.1.1 Метод обкатки с применением гребёнки
      • 6.1.2 Метод обкатки с применением червячной фрезы
      • 6.1.3 Метод обкатки с применением долбяка
    • 6.2 Метод копирования (Метод деления)
    • 6.3 Горячее и холодное накатывание
    • 6.4 Изготовление конических колёс
    • 6.5 Моделирование
  • 7 Ошибки при проектировании зубчатых колёс
    • 7.1 Подрезание зуба
    • 7.2 Заострение зуба
    • Литература

Введение

Зубчатые колёса

Зубча́тое колесо́ , шестерня́ - основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называть шестернёй , а большое - колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Работа цилиндрической зубчатой передачи

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим , а колесо, с которого момент снимается - ведомым . Если диаметр ведущего колеса меньше , то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот . В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение - механическая мощность - останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Движение точки соприкосновения зубьев с эвольвентным профилем;
слева - ведущее, справа - ведомое колесо

Шестерённая гидромашина


1. Цилиндрические зубчатые колёса

Параметры зубчатого колеса

1.1. Поперечный профиль зуба

Профиль зубьев колёс как правило имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Параметры эвольвентного зубчатого колеса:

  • m - модуль колеса, тёмное и светлое колёсо имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через него выражаются все остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:
  • z - число зубьев колеса
  • p - шаг зубьев (отмечен фиолетовым цветом)
  • d - диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом)
  • d a - диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом)
  • d b - диаметр основной окружности - эвольвенты (отмечена зелёным цветом)
  • d f - диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом)
  • h aP +h fP - высота зуба тёмного колеса, x+h aP +h fP - высота зуба светлого колеса

В машиностроении приняты определенные значение модуля зубчатого колеса m для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой целые числа или числа с десятичной дробью: 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5 и так далее до 50 .

Высота головки зуба - h aP и высота ножки зуба - h fP - в случае т.н. нулевого зубчатого колеса (изготовленного без смещения, зубчатое колесо с "нулевыми" зубцами) (смещение режущей рейки, нарезающей зубцы, ближе или дальше к заготовке, причем смещение ближе к заготовке наз. положительным смещением , а смещение дальше от заготовки наз. отрицательным ) соотносятся с модулем m следующим образом: h aP = m; h fP = 1,2 m , то есть:

Отсюда получаем, что высота зуба h (на рисунке не обозначена):

Вообще из рисунка ясно, что диаметр окружности вершин d a больше диаметра окружности впадин d f на двойную высоту зуба h . Исходя из всего этого, если требуется практически определить модуль m зубчатого колеса, не имея нужных данных для вычислений (кроме числа зубьев z ), то необходимо точно измерить его наружный диаметр d a и результат разделить на число зубьев z плюс 2:


1.2. Продольная линия зуба

Прямозубые колёса

1.2.1. Прямозубые колёса

Зубчатое колесо от часового механизма

Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колёса


1.2.2. Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

  • При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
  • Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

Шевронные колёса

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.


1.2.3. Шевронные колеса

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Секторная передача с внутренним зацеплением


1.3. Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.

1.4. Секторные колёса

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

1.5. Колёса с круговыми зубьями

Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.


2. Конические зубчатые колёса

Конические колёса в приводе затвора плотины

Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с прямым зубом, например, применяются в автомобильных дифференциалах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.


3. Реечная передача (кремальера)

Реечная передача (кремальера)

Cистема Романа Абта (нем. Roman Abt ), применяется в зубчатой железной дороге

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

Зубчатая рейка представляет собой часть колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Поэтому делительная окружность, а также окружности вершин и впадин превращаются в параллельные прямые линии. Эвольвентный профиль рейки также принимает прямолинейное очертание. Такое свойство эвольвенты оказалось наиболее ценным при изготовлении зубчатых колёс.

Также реечная передача применяется в зубчатой железной дороге.

Цевочная передача

Коронная шестерня


4. Коронные колёса

Коронное колесо - особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо обычно стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

5. Другие

6. Изготовление зубчатых колёс

Метод обкатки

6.1. Метод обкатки

В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.

6.1.1. Метод обкатки с применением гребёнки

Нарезание зубчатого колеса методом обкатки на зубофрезерном станке с помощью червячной фрезы

Червячная фреза

Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.


6.1.2. Метод обкатки с применением червячной фрезы

Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление.

6.1.3. Метод обкатки с применением долбяка

Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.

Литейная форма для бронзового зубчатого колеса. Китай, династия Хань. (206 до н. э. - 220 н. э.)


6.2. Метод копирования (Метод деления)

Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.

Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.

6.3. Горячее и холодное накатывание

Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.

6.4. Изготовление конических колёс

Технология изготовления конических колёс теснейшим образом связана с геометрией боковых поверхностей и профилей зубьев. Способ копирования фасонного профиля инструмента для образования профиля на коническом колесе не может быть использован, так как размеры впадины конического колеса изменяются по мере приближения к вершине конуса. В связи с этим такие инструменты, как модульная дисковая фреза, пальцевая фреза, фасонный шлифовальный круг, можно использовать только для черновой прорезки впадин или для образования впадин колёс не выше восьмой степени точности.

Для нарезания более точных конических колёс используют способ обкатки в станочном зацеплении нарезаемой заготовки с воображаемым производящим колесом. Боковые поверхности производящего колеса образуются за счёт движения режущих кромок инструмента в процессе главного движения резания, обеспечивающего срезание припуска. Преимущественное распространение получили инструменты с прямолинейным лезвием. При прямолинейном главном движении прямолинейное лезвие образует плоскую производящую поверхность. Такая поверхность не может образовать эвольвентную коническую поверхность со сферическими эвольвентными профилями. Получаемые сопряжённые конические поверхности, отличающиеся от эвольвентных поверхностей, называют квазиэвольвентными.


6.5. Моделирование

Моделирование (продолж. 1м35с) другая версия.


7. Ошибки при проектировании зубчатых колёс

Зуб, подрезанный у основания

Подрезание зуба


7.1. Подрезание зуба

Согласно свойствам эвольвентного зацепления, прямолинейная часть исходного производящего контура зубчатой рейки и эвольвентная часть профиля зуба нарезаемого колеса касаются только на линии станочного зацепления. За пределами этой линии исходный производящий контур пересекает эвольвентный профиль зуба колеса, что приводит к подрезанию зуба у основания, а впадина между зубьями нарезаемого колеса получается более широкой. Подрезание уменьшает эвольвентную часть профиля зуба (что приводит к сокращению продолжительности зацепления каждой пары зубьев проектируемой передачи) и ослабляет зуб в его опасном сечении. Поэтому подрезание недопустимо. Чтобы подрезания не происходило, на конструкцию колеса накладываются геометрические ограничения, из которых определяется минимальное число зубьев, при котором они не будут подрезаны. Для стандартного инструмента это число равняется 17. Также подрезания можно избежать, применив способ изготовления зубчатых колёс, отличный от способа обкатки. Однако и в этом случае условия минимального числа зубьев нужно обязательно соблюдать, иначе впадины между зубьями меньшего колеса получатся столь тесными, что зубьям большего колеса изготовленной передачи будет недостаточно места для их движения и передача заклинится.

СХОЖИЕ СТАТЬИ