Основные сведения о зубчатых передачах

Тема № 8

Основные сведения о зубчатых передачах. Основные параметры, характеризующие зубчатую передачу. Расчет зубчатых передач.

Зубчатые передачи состоят из колес, по окружности которых нарезаны зубья. Основными элементами, характеризующими зубчатое зацепление, являются: число зубьев шестерни и колеса; передаточное число; шаг зубьев t, равный расстоянию между одноименными профилями (двумя правыми или двумя левыми) двух смежных зубьев, измеренному по делительной окружности; модуль зацепления принимается в качестве основного параметра зацепления; высота зубьев; высота зуба для нормального зацепления; диаметр делительной окружности; диаметр окружности выступов (наружный диаметр зубчатого колеса); межцентровое расстояние.

Зуб можно рассматривать как консольную балку, которая изгибается под действием силы, передаваемой зубом одного колеса зубу другого колеса (рис 6.).

Сила Q направлена по линии зацепления. Принято считать для большей надежности, что момент передается только одной парой зубьев. Тогда величину Q можно определить из уравнения

, кгс (Н).

При расчете принимают, что сила Q приложена к вершине зуба. Для удобства расчета эту силу переносят вдоль линии ее действия до точки пересечения c осью зуба.

,

где Р — сила, изгибающая зуб.

Рекомендуемые материалы

Рис. 6. Схема сил, действующих на зуб

Вертикальная составляющая, действующая вдоль оси зуба и равная Q sin α, сжимает зуб.

Нормальное растягивающее напряжение, возникающее в основании зуба

, кгс/мм² (Па).

где W — момент сопротивления на изгиб опасного сечения;

W=Bb²;мм³,

где В — рабочая ширина зуба, мм; b — толщина зуба в опасном сечении, мм; l – плечо изгибающей силы, мм; F = Вb — площадь опасного сечения, мм².

Для передач со скоростью более 10 м/с зубья рассчитывают на контактную прочность:

Вместе с этой лекцией читают "33 Математические модели технических объектов для получения частотных характеристик".

Достоинством зубчатых передач являются малые габариты, высокий КПД (до 0,96-0,98), большая надежность и долговечность, постоянство передаточных отношений и применимость в широком диапазоне мощностей - до 50 тыс. кВт, скоростей - до 150 м/с (обычно до 12-15 м/с) и передаточных отношений - до 20, чаще для цилиндрических прямозубых колес до 10, для конических передач до 5, для червячных до 80, а в отдельных случаях до 1000.Недостатком косозубых передач является возникновение силы вдоль оси колеса, что требует установки подшипников, воспринимающих эту силу. Для устранения такого недостатка в мощных передачах применяют зубчатые колеса с шевронным зубом; при этом силы, возникающие от косого расположения зубьев, взаимно уничтожаются.             

Передачи, включающие в себя зубчатые цилиндрические колеса с перемещающимися осями, назы­вают планетарными (рис.7). Та­кая передача состоит из централь­ной (солнечной) шестерни с наружными зубьями, зубчатого венца b с внутренними зубьями и водила Н, на котором укреплены оси сателлитов (зубчатых колес) g. Вращаясь вокруг своих осей и вместе с осью вокруг солнечной шестерни, сателлиты совершают планетарное движение.

Рис.7. Планетарная передача

Планетарные передачи все шире применяют в конструкциях со­временных строительных машин благодаря компактности, малой массе и возможности использования их как редукторов с большими постоянным и переменным (коробки передач) передаточными чис­лами. Они применяются в ходовых и поворотных устройствах стре­ловых самоходных и башенных кранов, одноковшовых экскавато­ров, приводах ленточных конвейеров и ручных машин.