Механизмы с низшими парами (рычажные механизмы), синтез которых был рассмотрен в предыдущих главах, обеспечивают передачу значительных сил, так как звенья пары соприкасаются по поверхности. Но условие постоянного соприкасания по поверхности ограничивает число возможных видов низших пар. В механизмах применяется всего шесть видов низших пар: вращательная, поступательная, винтовая, цилиндрическая, сферическая и плоскостная. Поэтому многие практически важные законы преобразования движения звеньев не могут быть получены посредством механизмов, имеющих только низшие пары. Значительно большие возможности для воспроизведения почти любого закона движения имеют механизмы, содержащие высшие пары, так как условия касания взаимодействующих поверхностей звеньев высшей пары по линиям и точкам могут быть выполнены для бесчисленного множества различных поверхностей (рис.6.1).
Метод обкатки с применением червячной фрезы
Кроме того, центробежные силы приводят к тому, что абсолютное давление в основании зубов будет ниже, чем давление на входе в насос, и там может произойти локальное кипение жидкости. Опыт показывает, что для оптимального заполнения рабочих камер необходимо поддерживать минимальное абсолютное давление на входе в насос для общих типов гидравлических масел около 50-60 кПа. Во многих случаях давление даже больше атмосферного, что может быть достигнуто по-разному. Существуют также некоторые конструктивные методы улучшения наполнения.
Взаимодействующие поверхности звеньев высшей пары, обеспечивающие заданный закон их относительного движения, называются сопряженными поверхностями. При воспроизведении возвратного движения можно иметь одну пару сопряженных поверхностей (например, в кулачковых механизмах). Если же требуется воспроизвести непрерывное движение в одном направлении, то надо иметь несколько последовательно взаимодействующих пар сопряженных поверхностей, которые располагаются на выступах, называемых зубьями.
Гидравлическая балансировка Из-за разницы давлений шестерни и их подшипники подвергаются значительным радиальным воздействиям, что может привести к блокировке роторов. Гидравлическая балансировка используется для сброса радиальных сил. С этой целью напорная сторона насоса соединена с помощью диаметрально расположенных камер. В случае обратных насосов такое соединение выполняется с другой стороны.
При определенных условиях зацепление зубов может быть полностью закрытой жидкостью. Объем этого пространства является переменным. Первоначально он уменьшается и из-за небольшой сжимаемости масла происходит значительное увеличение давления - уменьшение объема на 1% приводит к увеличению давления около 150 бар. Повышенное давление дает дополнительную радиальную нагрузку на валы и подшипники, что приводит к более быстрому износу. После сокращения следует увеличение объема, при котором давление падает, может произойти значительный вакуум и может произойти кавитация, создавая условия для разрыва поверхности зубов.
Высшая кинематическая пара, образуемая последовательно взаимодействующими поверхностями зубьев, называется зубчатым зацеплением. Термин «зацепление» (без прибавления слова «зубчатое») можно отнести и к одной паре сопряженных поверхностей. Тогда он является синонимом термина «высшая пара».
Чтобы избежать этого явления на боковых поверхностях, два канала фрезеруются в точке зацепления. Один канал соединяет замкнутый объем в процессе его уменьшения нагнетательной стороне насоса. В период увеличения громкости другой канал соединяет замкнутое пространство со стороной всасывания.
При очень высоких рабочих давлениях целесообразно использовать многоступенчатые зубчатые насосы, хотя теоретически и за один шаг может создаваться высокое давление, но тогда силовая нагрузка деталей очень высока. Два или более набора рабочих элементов соединены последовательно в общем корпусе. Скорость потока каждого шага должна быть меньше, чем расход предшественника, чтобы обеспечить хорошую межзубную заливку. Избыточная жидкость подается обратно на сторону всасывания стопы через специальные перепускные клапаны.
Зубчатые передачи - наиболее распространенные передачи в приводах машин и приборов. Их используют для передачи движения в широкомдиапазоне мощностей (до 300 МВт) и скоростей (до 200 м/с). Они обладает рядом существенных достоинств: имеют относительно малые габариты, в любой момент передаточное отношение поддерживается постоянным (круглые колеса)или изменяется по заданному закону (некруглые колеса), КПД зубчатых передач достаточно высок (до 0,97 - 0,99 для одной пари сопряженных колес - одной ступени передачи). Они обладают высокой надёжностью.
Для получения более высокого потока существуют конструкции, в которых одно центральное колесо управляет двумя другими. Таким образом, теоретический поток удваивается при малых габаритах. Фактический дебет будет менее чем удвоен. Принцип обратной передачи В принципе, шестеренчатый насос обратим, т.е. когда изменяется направление вращения приводного вала, всасывающие и выпускные отверстия меняются. Однако в обратимом варианте конструктивная защита уплотнения выпускного вала должна обеспечиваться возможным недопустимым повышением давления в любом направлении вращения.
Недостатки зубчатых передач обусловлены сравнительно сложной технологией изготовления зубчатых колес, появлением шума при работе передачи на высоких скоростях.
Классификация зубчатых передач производится по геометрическим и функциональным признакам.
По взаимному расположению геометрических осей зубчатые передачи разделяютсяна передачи с:
Конструкция еще более сложна, если требуется обратимость насоса с компенсацией бокового зазора. В этом случае, помимо защиты уплотнения, высокое давление в камерах должно быть предусмотрено перед плавающими втулками в обоих направлениях вращения. Это достигается за счет нескольких клапанов и каналов, расположенных в корпусе насоса.
Контакт профилей зубов в процессе зацепления производится по всей их длине, поэтому, когда зубчатые колеса неправильно выполнены, направляющее колесо движется в рывках, и быстро наблюдается износ рабочих поверхностей зубов. Эти недостатки практически устранены на колесах с наклонными и шевронными зубьями - рис. С ними вход и выход захвата становится постепенным, и это уменьшает влияние ошибок профиля зуба.
Параллельными осями (цилиндрические рис.6.2 а, б, в, д);
Пересекающимися осями (конические, рис. 6.3);
Со скрещивающимися в пространстве осями (гиперболоидные: червячные (рис.6.5), винтовые (рис.6.2г), гипоидные (рис.6.4).
Практически, сжатие жидкости в области зацепления устраняется. Пульсации потока и крутящий момент на колесах с наклонными зубьями меньше. Недостатком этих передач является наличие значительных осевых сил, которые сильно прижимают колеса к боковым поверхностям статора и могут вызвать интенсивный износ. Это требует защемления шестеренок в осевом направлении с помощью надлежащего подшипника. Этот недостаток устраняется с помощью шестеренных передач, в которых силы уравнены.
Внутренние зубчатые насосы Они отличаются компактностью и меньшими манометрами по сравнению с внешним шестеренчатым насосом с одинаковой производительностью. Принцип действия тот же. Жидкость, заполняющая межзубные пространства, переносится из всасывания в сторону давления. Существуют две основные конструкции. В одном из рис. 4а, всасывание и впрыскивание осуществляются через арочные окна, выполненные в боковых оболочках корпуса. Наиболее распространенным направлением является внутреннее зубчатое колесо с наружными зубьями.
Рис.6.4 Рис.6.5
В зависимости от расположения зубьев относительно образующей тела заготовки зубчатые передачи подразделяются на:
Прямозубые (цилиндрические (рис.6.2а, д) и конические (рис.4.3а)):
Косозубые (рис.6.2б);
Шевронные (только цилиндрические рис.6.2в);
С криволинейным зубом (рис.6.2г, 6.3б, 6.4, 6.5).
Зацепление зубчатых колес может быть внешним (рис.6.6), внутренним (рис. 6.7) иреечным (рис.6.8).
Зубчатое колесо с внутренними зубьями и отверстие в корпусе, в котором он вращается, образуют скользящий подшипник, который может выдерживать значительные нагрузки. Стороны всасывания и нагнетания разделены скользким уплотнительным элементом. Количество зубьев внутреннего колеса в 2-3 раза меньше, чем у наружного. Во внутренних зубчатых насосах угол зацепления значительно больше, и это обеспечивает лучшее и плавное заполнение рабочих камер, тем самым уменьшая пульсации потока и давления. Это определяет их применение в стационарных машинах и в передвижных машинах, работающих в помещении.
Внешнее зацепление - зубчатое зацепление, при котором аксоидные поверхности зубчатых колес 1 и 2 расположены одна вне другой. На рис.6.6 торцовое сечение цилиндрической передачи с внешним зацеплением колес. Аксоидные поверхности радиусами ŕ ŵ1 и ŕ ŵ2 соприкасаются в т. Р. Колеса вращаются в противоположных направлениях с угловыми скоростями ω 1 и ω 2 , обратно пропорциональными радиусам ŕ ŵ1 и ŕ ŵ2 или числам зубьев z 1 и z 2 Внешнее зацепление является наиболее распространенным в зубчатых передачах благодаря простоте устройства и технологичности изготовления таких передач. Зубчатые колеса, образующие внешнее зацепление., называют колесами с внешними зубьями.
В целом, более слабое распределение этих насосов связано с более сложными технологиями производства и, следовательно, их более высокой стоимостью. Зубчатые насосы На зубчатых насосах имеется внутренняя рукоятка и специальный профиль зуба. Принцип действия иллюстрируется тщательным рассмотрением фиг. Внутреннее колесо, которое имеет меньший зуб и эксцентрично расположено относительно внешнего колеса, обеспечивает привод. Всасывание и впрыскивание жидкости осуществляется через серповидные окна, выполненные в боковых крышках.
Разделение стороны всасывания со стороны выпуска осуществляется непрерывным контактом зубьев двух колес в области разделения между всасывающим и выпускным окнами из-за профиля специальной формы. Этот тип насоса работает при относительно низких давлениях и особенно подходит для систем смазки, заправки и охлаждения. Они отличаются очень спокойной работой.
Внутреннее зацепление - зубчатое зацепление, при котором аксоидные поверхности зубчатых колес расположены одна внутри другой. На рис.6.7 торцовое сечение цилиндрической передачи с внутренним зацеплением.
Уже более 20 лет мы производим зубчатые колеса. Мы ремонтируем зубчатые передачи, создавая каждый тип передач и режим. Мы модульные с прямыми и спиральными зубами. Мы ремонтируем угловую шестерню, используя собственное производство конических и конических конических зубчатых колес. Мы поставляем компании со звездочками для таких редукторов, а также винтовые и червячные редукторы. Мы можем переделать дифференциал с помощью конических колес, планетарные передачи также отремонтированы для производства спутников и солнечных колес.
Поперечный профиль зуба
Чтобы сделать круговую дугу, мы используем атакующий ролик и дисковое колесо. Мы обрезаем колеса с помощью внешних зубчатых колес и долота внутренним зубчатым зацеплением. Мы регенерируем шестерни для машин и приборов, сельскохозяйственных тракторов и квадроциклов. Зубчатые колеса и колёса управления и все типы шкивов изготавливаются по заказу клиента - согласно его документации или по конструкции.
Аксоидные поверхности характеризуются радиусами ŕ ŵ1 и ŕ ŵ2 и соприкасаются в т. Р. Колеса вращаются в одинаковых направлениях с угловыми скоростями ω 1 и ω 2 , обратно пропорциональными радиусам ŕ ŵ1 и ŕ ŵ2 или числам зубьев z 1 и z 2 . Внутреннее зацепление по сравнению с внешним зацеплением из-за сложности изготовления передачи менее распространено. Оно применяется обычно в планетарных передачах, механизмах вращения платформы машины и др. случаях. Передачи с внутренним зацеплением по сравнению с передачами с внешним зацеплением имеют меньшие размеры и массу, характеризуются более плавной работой благодаря большему коэффициенту перекрытия и контакту выпуклых и вогнутых поверхностей зубьев с большим приведенным радиусом кривизны и меньшими скоростями скольжения. Зубчатое колесо 2 с внешней аксоидной поверхностью и большим числом зубьев называют колесом с внутренними зубьями, а сопряженное с ним колесо 1 – колесом с внешними зубьями.
Услуги, связанные с обработкой зубчатой передачи
Прямые зубья с винтовыми зубьями конусообразные арки шкивы звездочки звездочки шестерни зубчатые валы шлицевые валы спиральные колеса улитки. Ремонт конических зубчатых передач регенерация шестеренок редуктор червячных редукторов производство угловых редукторов производство сателлитов для планетарных редукторов комплекс редукторов ремонт. Производство фрезерных зубы шестерни кофемолка долбежных шестерен притирки передач заусенцев зубоотделочных зубы производитель фрезерных улиток и червячных шлифовальных шлицы. Правильно работающая зубчатая передача должна удовлетворять следующим условиям.
В реечном зацеплении радиус кривизны начальной окружности колеса равен бесконечности (рис.6.8). Такое зацепление применяется для преобразования вращательного движения в поступательное.
В зависимости от характера относительного движения колес различают передачи:
Зубчатые передачи. Общие сведения и классификация зубчатых передач
Обеспечьте как можно более плавное, чтобы операция была надежной, обеспечивайте бесшумную работу, гарантируйте максимально возможное рабочее время. Движение доверия является одним из наиболее важных особенностей передачи, так как его уничтожение или повреждение вызывает иммобилизацию машины или устройства, в котором построена передача. Определенность движения зависит от размера сил, действующих на зубы, и характера действия. Это также зависит от степени охвата или количества застежек, которая определяет количество пар зубов, оставшихся в кооперации.
С неподвижными геометрическими осями колес (обычныеили рядовые передачи);
Планетарные и дифференциальные передачи, у которых ось хотя бы
одного колеса подвижна в пространстве.
В подвижном составе железных дорог, как и в других машинах, зубчатые передачи могут быть силовыми (например, тяговая зубчатая передача локомотива) или несиловыми (например, передача в приводе скоростемера).
Тихий ход особенно желателен, когда человек обычно близко к рабочему месту этой передачи. Неустроенная работа, полная шума, приводит к ухудшению благосостояния человека, тем самым снижая его внимание и производительность. Независимо от этого, тишина трансмиссии означает, что коробка передач была тщательно собрана и собрана, что обеспечивает гарантию длительного срока службы коробки передач.
Спокойное движение зависит от точности, и поэтому шаг как можно меньше ошибок и их однородности для правильности и точности контура боковых зубов по наименьшему эксцентриситета зубов, то есть. Выбрасывание передач и, наконец, количество секунд переключения передач.
Вопросы для самоконтроля:
1. Назовите основные достоинства и недостатки зубчатых передач?
2. Каково взаимное расположение геометрических осей колес в цилиндрических, конических и гиперболоидных передачах?
3. Как различаются зубчатые передачи по расположению зубьев относительно образующей тела заготовки колеса?
Метод обкатки с применением долбяка
Наибольшая продолжительность жизни снаряжения зависит от размера и характера нагрузки, действующей на прочность на изгиб и износ боковых сторон зубов. Использование зубов зависит от. Размер дорожного скольжения сопряженных зубов на выборе материалов, используемых в сжатии зубчатых венцов напряжений величин точности взаимодействующей зубчатых колеса точности установки смазки и система смазки ухода и точности отверстий в ящиках, чтобы обеспечить наиболее точные и их взаимное положение или параллельность или угла между осями. Если зубчатая передача должна работать правильно, она должна быть правильно спроектирована.
4. Чем отличаются внешнее, внутреннее и реечное зацепления?
5. Назовите различие рядовой и планетарной передач.
Введение
- 1 Цилиндрические зубчатые колёса
- 1.1 Поперечный профиль зуба 1.2 Продольная линия зуба
- 1.2.1 Прямозубые колёса 1.2.2 Косозубые колёса 1.2.3 Шевронные колеса
- 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
- 7.1 Подрезание зуба 7.2 Заострение зуба
Литература
Чтобы сделать это, вы должны знать многие проблемы, связанные с зубами и взаимосвязанными, размерами, прочностью, обработкой зубчатых колес так, чтобы не столкнуться с трудностями при обработке зубов, проверяя, шестерни в сборе и его работы. Каждое колесо имеет значительное количество конкретных значений. Одно из самых важных - количество зубов. Этот размер определяется кинематическими условиями, применяемыми к механизму, который содержит зубчатое колесо. Количество зубов не может быть произвольным, так как есть пределы, которые не должны быть превышены, чтобы не создавать помехи в работе.
Введение
Зубчатые колёса
Зубча?тое колесо? , шестерня? - 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 шестерня?ми.
Работа цилиндрической зубчатой передачи
Зубчатые колёса обычно используются па?рами 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) da
- диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом) db
- диаметр основной окружности - эвольвенты (отмечена зелёным цветом) df
- диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом) haP+hfP
- высота зуба тёмного колеса, x+haP+hfP
- 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 - haP и высота ножки зуба - hfP - 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: haP = m; hfP = 1,2 m , то есть:
Отсюда получаем, что высота зуба h (на рисунке не обозначена):
Вообще из рисунка ясно, что диаметр окружности вершин da больше диаметра окружности впадин df 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 da 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.
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.
Заострение зуба
Для уменьшения габаритных размеров зубчатых передач колёса следует проектировать с малым числом зубьев. Поэтому при числе зубьев меньше 17, чтобы не происходило подрезания, колёса должны быть изготовлены со смещением инструмента - увеличением расстояния между инструментом и заготовкой.
7.2. Заострение зуба
При увеличении смещения инструмента толщина зуба будет уменьшаться. Это приводит к заострению зубьев. Опасность заострения особенно велика у колёс с малым числом зубьев (менее 17). Для предотвращения скалывания вершины заострённого зуба смещение инструмента ограничивают сверху.