Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Расчет зубчатых и червячных передач. Цилиндрические зубчатые передачи

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
3.71 Mб
Скачать

отдельно рассматриваемого колеса она и получила название дели­ тельной окружности. Окружной делительный шаг и угол зацепле­ ния нарезаемого колеса соответственно равны шагу и углу профиля инструментальной рейки, т. е.

Р=Р»

Выше было отмечено, что при бесконечно большом числе зубьев эвольвента превращается в прямую линию. Поэтому о реечном за­ цеплении профиль зуба рейки прямобочпый. Это обстоятельство

имеет

большое

Практическое

 

значение,

так

как

позволяет

 

нзготоилить зуборезный инстру­

 

мент

в виде рейки

с

зубьями

 

прямолпнейноЛ формы.

 

про­

 

Контур,

по

которому

 

филируется

режущий

инстру­

 

мент рсс»1ного тина, стандарти­

 

зирован ГОСТ 13755—68 и на­

Рис. },4. Модификация поверхноетя

зывается исходным

конту­

зубьев:

ром (рис.

1.5, [).

 

на

 

 

а - срофилыиг. б — жроди м а*.

Линия

рейки аа,

которой толщина зуба равна ширине впа­

ди..... называется средней лилией

рейки. Она делит глубину захода

зубьев

пополам.

 

 

боковой

поверхностью рейки и осью зуба

Острый

угол между

называется

углом

профиля

исходного контура а. В соответствии

с ГОСТ 13755—68

а - 2 0 е.

Контур инструментальной рейки, кото­

рый профилируется по исходному контуру, называется исходным производящим контуром (рис. 1.5,11).

В исходном производящем контуре инструментальной рейки дели­

тельная

прямая

совпадает со средней линией исходного контура,

а высота

головки

зуба увеличена на величину радиального зазора с,

необходимого для образования большей глубины впадины, обеспе­ чивающей такой же зазор и зубчатом зацеплении.

1.2.Зубчатые колеса и передачи без смещения

исо смещением

Прл нарезан ни зубы в делительная прямая исходного произво­ дящего контура рейки располагается по отношению к делительной окружности холеса различным образом, ока может касаться дели­ тельной окружности, быть отодвинута от нее или пересекать ее. Если делительная прямая исходного производящего контура инстру­ ментальной рейхи касается делительной окружности нарезаемого колеса, то изготовленное при этом зубчатое колесо называют коле­

сом Сез смещения.

Основные геометрические соотношения для параметров цилинд­ рических колес н передач без смещения приведены и табл. 1.2.

Бели делительная окружность обрабатываемого колеса касается не делительной прямой исходного производящего контура, а дру-

год, параллельной ей прямой, то нарезается зубчатое колесо со

смещением (рис. 1.6).

•жРасстояние от делительной прямой исходной производящей редки до*делительной окружности колеса называется смещением исход­

ного контура хт, а отношение

смещения

исходного контура

 

 

к модулю — коэффициентом сме*

 

 

щения х. Смещение исходного про­

 

 

изводящего

контура,

соответству­

 

 

ющее

такой

поминальной толщине

 

 

зубьев, при которой возникает под­

 

 

резание зубьев, называется нагшень-

 

 

ии(м ел

'иением

исходного кон­

 

 

тура

 

хщлт>

и

соответственно,

 

 

хт1п— коэффициентом на имень-

 

 

шего

смещения. Смещение исход­

 

 

ного контура принимается полож и­

 

 

тельным, если делительная прямая

 

 

рейки

 

не

пересекает

делительной

 

 

окружности зубчатого колеса (.г>0)

 

 

и

отрицательны А1,

если пересе­

Рис. 1.5.

Исходный коигур:

кает ее

<

0).

 

 

 

 

Применяют два

основных типа

* — тсоретачесянК; б и;> (изводящий.

 

 

 

передач со смещением.

|)

Передача с суммарным смещением,

равны м нулю (рис. 1.7). В этой

передаче шестерня изготовляется с положительным смещением ,^> 0,

а колесо —с

отрицательным > ,< 0 ,

но так, что |а*| |^ [ * ||, г.^е.

а

б

в

Рис. 1.6. Положение исходного производящего кон­ тура Относительно зубчатого колеса:

а — иомннмьное; 6 е огрнцательныи смещен кеи: « —с в«-

ложнтелыши смешснкем.

коэффициент суммы смещений Такую передачу еще

кратко называют равное«ещелной.

При любом смещении в беззазорном зацеплении сумма делительпой окружной .'толщины зуба и ширины впадины равна шагу р. Одинаковые жГвеличние, но~ разные ко знаку смещения вызывают одинаковые увеличения толщины зуба шестерни и ширины впадины колеса. Поэтому в зубчатой передаче при хг = 0 делительные окруж-

Т а б л и ц а 1.2

Соотношения между элементами и параметрами внешнего заделпения прямозубых колес и передачи без смещения

Наимскованно элемента

 

Обозна­

или параметра

 

чение

М одуль...................................................

т

ДелитмышА окружной шаг

 

Р

Высота гоЛоВкп зуба .

. .

Ал

Высота кожам зуба.

 

*/

 

 

 

 

Высота зубл

„ .

 

 

А

Делительная окружная толщине дуба

$

Ширина впадины ,

,

 

е

Радиальный зазор . .

 

с

Постоянная

хорла

зуба .

. . .

 

Высоте до лостоянноП хорды зуба . .

\

Угол профиля . .

 

 

а

Угол зацепленне .

 

 

а=>

Шаг эрцепления

 

 

Ро

Число зубьев. . .

 

 

2

Пвредаточлое число . . .

.

и

Делительный диаметр .

. . .

й

Начальный

>

.

 

Основной диаметр

 

 

 

Диаметр вершин зубьев.

 

4 .

Диаметр рпатш

 

 

а/

Межосевое расстояние . . . . . . .

а„

Делительное межосевое расстояние .

а

Формула

Выбирается па ГОСТ 9563—60 р=л/п Ла«я1

Л/-1,25а» ЛвЛо+Л /“ 2.25/71

тип

5- ‘= Т

с—Э.2ош

^ -1 ,3 8 7 М т

Л^*»0,74758ш

а - а . ^ 2 0 в

ра = т п со$ ц

Выбирается конструкппиго

||-2 * /г 1

Л«=*И=Ш

4б*=</С08П

4о-/п(г-1-2)

— 2,6>

^1+ ^ 1

в

2

2

кости соприкасаются, а следовательно, совладают с начальный» окружностями, как в передачах без смещеиия. Остаются неизмен­ ными угол зацепления а . = а и межосевос расстояние а ., равное делительному межосевому расстоянию а. Б отличие от передачи без смещения диаметры окружностей вершки зубьев На и впадин изменяются на величину 2хт и, при постоянной высоте зуба, зави-

сят только от соотношения высоты головки и ножки. Поэтому такой вариант смещений исходного контура шестерни н колеса иногда называют еысотиым, У шестерни с положительным смещением повышается прочность зубьев на изгиб и может устраняться под­ резание лрк малом числе зубьев.

Рис. 1.7. Передача с суъшдриыы сие-

Рис. }.8. Передача с суммарным сме­

 

шением, равнин нулю.

 

 

щсниси. не равный пулю.

 

Наименьшее число

зубьев,

свободное от подрезания 2 т\я,'

у хо-

леса

без смещения

определяетея

ло формуле:

Гяи п=

2

 

где

------ .

а * — Угол

зацепления-

При

о,,=20° ^,„= 1 7 .

 

Б1Л1аа.

 

В действительности

наименьшее

 

число

зубьев может

быть уменьшено до ?|Л|П=14, так

как

получающееся

при

зтоьг

незначительное подрезание ке оказы­

вает влияния на прочность зубьев.

 

смещения исходного кон­

Величина

коэффициента наименьшего

тура лгШ1п для шестерни, соответствующая наименьшему

числу

зубьев г^д,

определяется по формуле: хт1п- ~ т1п-~ - 1-

или

по сле-

дующим данным:

 

 

 

 

 

гт1п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г, .

 

 

 

 

10

11

12

13

14 15

16

 

17

*тГп

 

 

 

 

0,41

0,35

0,30 0,23 0,18 0,12 0,06

0

Равносвещенные зубчатые передачи применяют при больших

передаточных

числах

и малых значениях чисел зубьев шестерии.

В этих условиях коэффициенты смещения хх и ль выравнивают форму зубьев шестерни н колеса м приближают их к равнонрочностн по изгибу.

Передача с суммарным смещением, не равным нулю (рис. 1.8). Обычно в такой передаче х^ > О, а также х1> 0 и ла > 0. При

14

положительных л\ и х, сумма делительных окружных толщин зубьев шестерни и колеса больше шага, т. е. (^+5^) > р> а суммарная ншрин4 впадины (вх+ 0 < Р> Поэтому делительные окружности нс могут Соприкасаться. Начальными становятся окружности, боль*

шие, чем делительные

, <*с1 >

увеличивается межосевое

расстоннис аф н угол

эвцсллскня иг. В связи с изменением угла

зацепления этот вариант смещения “шестерня к колеса зубчатой передачи получил название углового.

Разность межосевого расстояния передачи со смещением к ее делительного межосевого расстояния, т. е. (<эш—а), называется воспринимаемым смещением. Отношение этой разности к рас­ четному модулю называется коэффициентом воспринимаемого смещения у, т. е. У=(«в —а)]т. Разность между суммой смеще­ нии н воспринимаемым смещением называется уравнительным смещением, а отношение уравнительного смещения к расчетному

модулю — коэффициентом

уравнительного

смещения

Ду,

т. с.

пост—(а

 

 

 

передач, у

кото*

Ау = ------- — ----- = А'^ —у. Очевидно, что у

рых

Ш

 

 

 

 

 

.тЕ > 0, будет также и Ду > 0.

 

 

 

Мсжоссвос расстояние цилиндрической передачи со смещением

можно выразить так:

 

 

 

 

 

л0= я + ^ л —

 

— Ау|.

(1.2)

Уравнительное

смещение

влияет не

только но мсжоссвое рас­

стояние, по и на

диаметр

окружности

вершин. Для того

чтобы

у таких передач обеспечить нормальный радиальный зазор между верши нами и впадинами зубьев, высоту зуба уменьшают на Аут нутом соответствующего уменьшения диаметра вершин, тогда:

<*„ =*!*+ 2т < И -х — Ду), Из формулы (1.2) видно, что а0 зависит от лгь, поэтому путец

подбора ц х9 можно обеспечить желаемое межосевое расстоя­ ние лш. Последнее обстоятельство часто используется при проекти­

ровании

передач с заданным межосевым расстоянием. Поскольку

в этом

типе зубчатой передачи шестерня и колесо с положитель­

ными смещениями, то с увеличением коэффициентов смещения одно­ временно происходит повышение как нзгнбиоП, тпк и контактной прочности, а также улучшение ряда других эксплуатационных пока­ зателей.

С увеличением положительного смещения уменьшается в извест­

ных пределах только

толщина зуба

по окружности вершин зубьев

н коэффициент перекрытия.

Первое

может

вызвать недопустимое

заострение зубьев, а

второе — нарушение пдавности работы пере­

дачи. Поэтому передачу со смещением при х2

0 можно применять

при любых сочетаниях чисел

зубьев г1 и г,,

но с обязательной про­

веркой удовлетворительности условий зацепления по заострению зубьев н коэффициенту перекрытия. Для ориентировочного выбора

16

Т а б л и ц а 3.3

Рекомендуемые наибольшие вначелня коэффициентов смещении нэ условии повышения контактной прочности (К),

прочности на нэгкб (И), износостойкости и сопротивления заеданию (ИЗ)

 

 

 

 

 

 

 

*1

 

22

 

 

Условия

 

 

32

 

 

16

 

18

 

 

28

наиболь­

(|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

повыше-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*1

 

 

 

**

*|

 

*1

 

 

*1

НИН

«

0.30

0.631

0.34

0,64

0,64

0.64

_

_

_

_,

К

0.67

0,2б|

0,64

О.Я

0,72

0.34

И

 

0,49

0.35

0,46

0,46

0.64

0.54

 

ИЗ

22

0,30

0,бб| 0,38

0.75

0,60

0,64

0,68

0,08

_

__

К

0.62

0/28| 0,73

0,32

0,81

0,38

0,95

0,39

и

 

0,63

0,38

0,55

0.54

0,60

о,$э

0,67

0.67

и з

28

0,30

0,8б|

0.26

1,01

0,40

1,02

0,59

0,94

0.86

0,86

к

0,70

о.эд

0.78

0,35

0.89

0.38

1,04

0,40

1,26

0,42

и

 

0,67

0.48

0.60

0,64

0,63

0,72

0,71

0,81

0,85

0,85

и з

34

0,30

1,0э| 6,13

1,421

0,30

1.30

0,48

1.20

0,80

1,08

к

0,70

0.22

0,83

0,341 0.93

0,37

1.08

0,38

1,30

0,35

и

 

0.60

0,63

0,63

0,72 10.67

0,82

0,74

0,90

0.80

1,00

из

42

0,30

1.3о|

0,20

1,5э(

0.29

1,48

0,40

1,48

0,72

2,33

к

0,75

0,21

0,92

0,32

1.02

0,36

1,08

0,38

1,24

0,31

и

 

0.63

0,67

0,68

0,38

0,68

0,94

0,76

[,03

0,88

1,00

из

60

0,30

' 1,4з1 0,25

1.65|

0,32

1,63

0.43

1,6»

0,64

1.С0

к

0,58

-0 .1 6

 

0,97

0.31

1,06

0,36

3,22

0,42

1,22

0,25

и

 

0,63

0,77

0,66

1,02

0,70

3,11

0,76

1,17

0,91

1,26

из

65

0,30

иеэ!

0,26

1.8?( 0,41

1.69

0.53

1,80

0,70

1,84

к

0,66

-0 ,3 5

 

0,80

0.04

1.30

0.40

1,17

0,36

1.19

0,20

и

 

0,64

1.00

0,67

Ч0,71

1,35

0.76

1,44

0.38

1.56

из

80

0,30

1.в(| 0,30

2,34|

0,48

2,08

0,61

1,99

0,76

2,04

X

0,64

-0 ,5 4

 

0,73

-0 ,1 6

1,14

0,40

1,15

0,26

1,16

0,12

и

 

0,65

ч

0,67

1,36

0,71

1.61

0,76

1,73

0,87

1,85

из

100

0,30

2.9о[ 6,36

2,321 0,62

2,31

0,65

2,39

0,80

2,26

к

0,53

-0 .7 Й

0,71

 

1,00

0,28

1,12

0,22

1,14

0,08

и

 

0,05

Ч0,66

1,70

0,71

1,90

0,70

1,98

0,86

2,12

из

125

_

_

1

_ *

_

0,76

2,43

0,33

2,47

к

I

1.11

0,21

1.12

0,07

и

 

'

1

 

 

 

6,76

2,38

0,80

2,40

из

 

 

 

 

 

 

 

16

Т а б л и ц е 1.4

Соотношение между элементами и параметрами внешнем зацепления прямозубых колес и передачи ее снещеннеи

 

Наименование элемента

 

Обозна­

 

или параметра

 

 

 

чение

Модуль

.

 

. .

. .

т

Делительный окружной тар

. .

,

Р

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент смещения .

 

 

 

X

Коэффициент суими смещений.

 

 

Коэффициент

Боспрпккмасиого

сме­

У

щения .

 

 

 

. . .

Коэффициент

уравнительном смеще­

 

ния

.

.

 

 

. . .

 

Высота головки зуба. . . .

 

 

АЙ

Высота ножки зуба .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота зуба . .

 

 

 

 

Л

Радиальный зазор

 

 

 

. .

с

Делительная окружная толщина зуба

3

Угол

профиля

.

4 .

 

 

 

а

Угол

зацепления . .

 

 

 

Со.

Шаг зацепления

.

, .

 

. . .

Ра

Число зубьен........................

 

 

г

Передаточное число.

 

 

 

и

ДслнгопьиыВ диаметр .

 

. . .

«Г

Начальный диаметр , . .

 

 

 

«*»!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^жл

Основной диаметр .

 

. ► .

1 *

Диаметр вершины зубьев .

 

 

 

 

 

Формула

Выбирается по ГОСТ 3563—70

р-ягн

Выбирается по ГОСТ 16532—70 пли табл. 1.3

хЕ - * !+ * ,; дЕ =>+А у

о® — 1п* а)

*2 "

218 а

а^ — а

^т

гЕ - У

Аа-Л1(1+Л — Ду)

Л/ =01<1,25 — х)

А—Ад+Ау^гн (2,25— Ау)

с=0,25(П

*=т(1.57+0.72Вдг)

а—203 (*»+*§) »псо5 в

аш*а1ссо5---------=-------------

2а«

ра = тл са за

выбирается канструитлано

б—Щ2

^•1“ 2аэ /и+1

^Шв 2о1Г— ^«71

йд=4сова

<*а- Л |(г + 2 + 2 * - 2 ^ у )

17

Таблица 1.4 (лродаш<1ме)

Накнсномние элемента или параметр*

Диаметр епадны ....................................

Постоянная хорда зуба.

Высок до постоянной хорды зуба . .

Межосевое расстояние

Делительное межосезос расстояние .

Обозна­

Формула

 

чение

 

 

 

 

**

й ^ т

(г — 2,5+2х)

 

5«'Н (1.387+0,6428»)

X

**-/■„ — (0,252-1+0,117*3 п.

 

ж(г,+7^>

сева

 

 

2

СОЭЧс

а

° —

г ~

 

 

 

Примечание: дш парадти! рааносметстгай (^е “ °) получаем «а сг*=а; >>=0; Д>»*»0,

типа передачи со смещением и коэффициентов смещения можно пользоваться данными, приведенными о табл. 1.3.

В этой таблице даны рекомендуемые наибольшие коэффициенты смещения х1 л ,т, для прямозубых передач из условий наибольшего повышения: контактной прочности зубьев; прочности ив изгиб, износостойкости и сопротивления заеданию зубьев; кроме того, зна­

чения хх и хг

Таблице

удовлетворяют

условия

зацепления

по за*

осгрен,сю зубьев

и наименьшего допустимого

коэффициента

пере­

крытия.

элементы

и параметры

внешнего зацепления прямо­

Основные

зубых

колес

и

передач

со смещением определяются по соотноше­

ниям,

приведенным в табл. 1.4. В случае проектирования передач

со стандартным межосевым расстоянием л„ коэффициент суммы сме­ щений хя определяется по заданному значению а.л.

Вследствие противоречивости и многообразия учитываемых фак­ торов задачу о распределении коэффициентов смещения приходится решать трудоемким методом последовательных приближений, затра­ чивая мною времени па повторные расчеты и проверки качества зацепления по прочностным и геометрическим показателям и нс получая в то же время уверенности в том, что принятый вариант является оптимальным.

Обоснованное и однозначное решение задачи о выборе наиболее рациональных для каждого конкретного случая коэффициентов сме­ щения хх и х%может быть осуществлено с помощью так называе­ мых блокирующих контуров.

Идея этого метода была предложена М. Б. Громаном и полу­ чила практическое воплощение в результате трудов Т. П. Болотов­ ской. И. А. Болотовского и В. Э. Смирнова [2, 3],

Глава вторая

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Основными параметрами цилиндрических эубчатых передач являются: межоссвое расстояние, модуль (расчетный), ширина венца зубчатого колеса, передаточное число, числа зубьев шестерни гг колеса, а у косозубых и шевронных передач также и угол наклона линии зуба на делительном цилиндре, Унификации к рациональный выбор этих основных параметров имеют большое значение в эконо­ мике машиностроения для снижения веса м размеров машин и со­ кращения стоимости их производства. В связи с этим большинство параметров зубчатых редукторов стандартизированы.

Ниже приводятся основные параметры из ГОСТ 2185—66, а также даны некоторые рекомендации ко выбору или расчету других параметров, не реглвмонтированных стандартом.

А1ежосеаоо расстояние а_, является одним из важнейших пара­ метров, определяющих нагрузочную способность зубчатой передачи. Оно почти однозначно определяет габаритные размеры и пес редук­

тора, а также его стоимость.

 

вычис­

В

проектных расчетах межосевое расстояние редуктора

ляется

из

условия

контактной

выносливости зубьев по заданным

исходным

данным:

крутящему

моменту и передаточному

числу

(см. гл. V).

 

 

 

Величина расчетного мсжоссвого расстояния редуктора округ­

ляется до ближайшего стандартного значения, указанного в табл. 2.1.

 

Передаточное число и,

являющееся

частным случаем переда­

точного отношения, может быть выражено следующим отношением:

 

 

?1 _

сдь __ Я| Е

 

У »

 

 

г\

ие л.

^*ч

(2. 1)

 

 

"ГжЦ

где,

кроме

ранее принятых

обозначений, л, и л*— частота враще­

ния;

Тг и

7\ — крутящие

моменты,

передаваемые соответственно

шестерней

и колесом; ц — КПД одной ступени зубчатой передачи.

Для одной ступени закрытых цилиндрических передач 7—8 сте­ пени точности изготовления с опорами вадоо на подшипниках каче­ ния при номинальной кагруэке принимают ц= 0,97 -ь 0,98; для открытых передач с теми же условиями — г|*=0,95 -г- 0,96.

Теоретически посредством одной сопряженной зубчатой пары можно получить передаточное число н » со/реечная передача). Прак­ тически в одной паре цилиндрических зубчатых колес можно осу­ ществить передаточное число, равное‘нескольким десятком. Однако

19

Табл нца 2.1

Межоеевке расстояния зубчатых редукторов

 

 

Типы рслупороп

Межевые

расстояния, ни

 

Одноступенчатые и двухступен­

40

50

63

60

100

125

чатые «осные

 

т

 

 

 

 

 

140

200

225

250

280

 

315

355

400

450

600

500

 

630

710

600

900

1000

1120

 

1250

ноо

1600

1800

2000

2240

Двухступенчатые несоосиые

80

100

125

НО

160

160

 

125

160

200

225

250

260

"г;Л- З у ) |

х

ИР

Трехступеичйтые несоосньге

Г 2М

И *

1 В

 

|—

I |----------

1

вигй &1ГГ

аий

200

225

250

260

315

855

 

316

355

400

450

500

560

аи6

400

450

500

5СО

030

710

 

630

710

600

900

1ООО

1120

 

80

100

125

140

160

130

 

125

160

200

225

250

280

 

200

250

315

355

400

450

*№б

200

225

250

280

315

400

°*Т

316

355

400

450

500

630

600

500

630

710

В00

1000

П р и м еч а н и е: в** — межосевое расстоя икс быстри од ноЛ ступени? аЮП—

ыежкевм расстояиив промежуточноа ступени;

— ыежосеоое расстояние тнх<ь

ндиоД ступени.

 

20

Соседние файлы в папке книги