0. Вопросы для самоподготовки

1. Какие Вы знаете силы и моменты сил, действующие на звенья механизма или машины?

2. Как найти величину и направление силы инерции звена?

3. Как найти величину и направление момента сил инерции звена?

4. Когда сила инерции звена равна нулю?

5. Когда момент силы инерции звена равен нулю?

6. Какие Вы можете привести примеры сил движущих или сил полезных сопротивлений в машинах?

7. Какие компоненты реакций (величина, точка приложения, направление) известны при силовом расчете в низших (вращательных и поступательных) кинематических парах плоского механизма?

8. Какие компоненты реакций (величина, точка приложения, направление) известны при силовом расчете в высших кинематических парах плоского механизма?

9. С какой целью выполняется силовой расчет механизмов?

10. Какие силы и моменты сил обычно известны и какие силы и моменты сил необходимо определить при силовом расчете механизма?

11. В какой последовательности выполняется силовой расчет механизмов?

12. Почему силовой расчет механизмов называют кинетостатическим?

13. В какой последовательности выполняется силовой расчет структурных групп звеньев?

14. В какой последовательности выполняется силовой расчет входного звена механизма?

15. В чем состоит суть теоремы о жестком рычаге Н.Е.Жуковского?

16. Что называют уравновешивающим моментом, уравновешивающей силой?

17. К какому звену прилагают уравновешивающий момент?

18. Как выполняют проверку силового расчета механизма?

19. Где используются результаты силового расчета механизма?

3. Синтез и анализ зубчатых передач

3.1. Основные понятия и определения нулевого эвольвентного зацепления цилиндрических прямозубых колес

Зубчатые передачи – механизмы, в которых вращательное движение между звеньями (зубчатыми колесами) передается с помощью последовательно зацепляющихся зубьев (рис. 3.1).

Цилиндрическими называются зубчатые передачи с параллельным расположением осей сопряженных зубчатых колес.

Прямозубыми называются зубчатые передачи, имеющие прямые линии в качестве образующих боковых поверхностей зубьев колес.

Рис. 3.1. Прямозубая цилиндрическая зубчатая передача с внешним зацеплением зубьев: а) внешний вид; б) эскиз

Профиль зуба цилиндрического прямозубого колеса – это линия пересечения боковой поверхности зуба с плоскостью, перпендикулярной оси колеса.

Эвольвентная зубчатая передача – это передача, у которой профили зубьев колес очерчены эвольвентами окружностей.

Эвольвента окружности – плоская кривая, описываемая точкой прямой линии, перекатываемой по окружности без скольжения.

Основная окружность – окружность зубчатого колеса, по которой перекатывается прямая при образовании эвольвенты профиля зуба колеса. Построение эвольвенты показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема построения эвольвенты

Нулевое зубчатое колесо – зубчатое колесо, при нарезании зубьев которого отсутствовало (было равно нулю) смещение зуборезного инструмента по отношению к заготовке колеса.

Делительная окружность зубчатого колеса – окружность, которая в процессе нарезания зубьев колеса перекатывается без скольжения по делительной прямой или делительной окружности зуборезного инструмента.

Начальная окружность зубчатого колеса – окружность, которая при работе зубчатой передачи перекатывается без скольжения по начальной окружности сопряженного зубчатого колеса. Точка касания начальных окружностей называется полюсом зацепления П (рис. 3.3).

У нулевых зубчатых колес делительная и начальная окружности совпадают.

Зубья ограничены по высоте окружностями выступов (вершин) и окружностями впадин.

Полная (общая) высота зуба h – радиальное расстояние между окружностями выступов и впадин зубчатого колеса.

Полная высота зуба складывается из высоты головки и высоты ножки зуба. Высота головки зуба h – радиальное расстояние между окружностью выступов (вершин) и начальной окружностью. Высота ножки зуба h_f –радиальное расстояние между начальной окружностью и окружностью впадин.

Рис. 3.3. Картина зацепления эвольвентной прямозубой цилиндрической

передачи с нулевыми колесами

Межосевое расстояние – расстояние между осями колес нулевой цилиндрической зубчатой передачи.

Обозначения диаметров окружностей зубчатых колес:

диаметры окружностей выступов;

диаметры окружностей впадин;

диаметры начальных окружностей;

диаметры делительных окружностей;

диаметры основных окружностей.

Радиальный зазор c – расстояние между окружностями выступов и впадин сопряженных колес, измеренное на межосевой линии. Этот зазор имеет место в двух местах (рис. 3.3), и он одинаковый.

На рис. 3.3 показан также боковой зазор между зубьями колес. У теоретически точно изготовленной передачи в положении зубьев, показанном на рис. 3.3, этого зазора быть не должно. Он возникает лишь от погрешностей при изготовлении и сборке колес, а также ввиду изнашивания боковых поверхностей зубьев при работе передачи.

Различают внешние и внутренние зубья. У внешних зубьев окружность выступов находится снаружи окружности впадин; у внутренних – внутри окружности впадин (рис. 3.4).

Каждый зуб очерчен двумя симметрично расположенными профилями. Расстояние между этими профилями, измеренное по делительной окружности, называют толщиной зуба и обозначают s.

У нулевых колес толщина зуба равна ширине впадины между зубьями по делительной окружности. Толщина зубьев сопряженных нулевых колес по делительным окружностям одинакова: .

Рис. 3.4. Схема формы зубьев зубчатых колес: а) внешних; б) внутренних

Шаг зубчатого колеса p – расстояние между двумя одинаково расположенными точками двух соседних зубьев, измеренное по окружности. Измерение шага выполняют по делительной окружности.

Зубчатые колеса, входящие в зацепление, имеют одинаковый шаг и одинаковый модуль.

Модуль m – это отношение шага к числу :

(3.1)

Модуль m – это часть диаметра делительной окружности зубчатого колеса, приходящаяся на один зуб:

(3.2)

Здесь – количество зубьев зубчатого колеса.

Модуль – основной параметр зубчатой передачи. Через модуль выражают все остальные геометрические параметры ее. Модуль выражается в миллиметрах. Значения модуля стандартизированы.

В первом, предпочтительном ряду значений модуля предусмотрены следующие модули , мм:

0; 0,05; 0,06; 0,08; 0,1; 0,12; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100.

Во втором ряду предусмотрены модули, промежуточные между модулями первого ряда, например:

0,9; 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7.

Делительную окружность можно определить как окружность, для которой модуль имеет стандартную величину, или как окружность, которая является базовой для определения размеров зубьев.