книги / Расчёт зубчатых и червячных передач. Передачи Новикова, глобоидные и червячно-спироидные
.pdf6.Определяют угол р спирали зуба колеса:
|
Р = 90° — (А--НО |
и задаются |
направлением вращения н направлением спирали |
зуба колеса |
и винтовой линии червяка. |
7.Определение осевого модуля т
т<кЬ
и51П К с05 6^
2|3|П|1 с « р гсозй1У
Осевой модуль округляется по ГОСТ 9563—60. По стандартному модулю корректируется межосевое расстояние
шг|Ь1пр /нмп>. ■со$6Л 21&К I севр с<кй|)’
Если по каким-либо причинам необходимо наряду со стандарт
ны»! модулем иметь определенное |
межосевос расстояние, то по |
||
следнее |
можно приблизить к |
нужному, значению аи1 изменяя |
|
угол |
В этом случае величину |
угла 64 по заданным ли и т |
|
можно определить следующим |
образом: |
||
где |
д = / 2о0 >ер __ и«пХV |
||
|
|||
|
^1№|3!11|1 |
С05 Р / |
Если д4 выйдет за пределы значений (Б ., , 10е), то следует изменить пел1нишу осевого модуля т к пересчитать й. При этой следует учитывать, что предпочтительным является угол Д,, ле жащий ближе к нижнему пределу. После указанных* пересчетов необходимо привести в соответствие все ранее определенные ве личины.
8. Определение размеров элементов зацепления (сац. табл. 2.2). Рыб Л„; А/, </а; Ац ; ся\
9. Определив спорость скольжения, находят коэффициент тре пни (см. рис. 2.7), определяют КПД и силы, действующие в пе« редаче, а также производят проверку тела червяка на прочность, жесткость. Если жесткость червяка оказывается недостаточной,
выбирают меньшее значение отношения — (см. рис. 2.11).
10. Выполняют тепловой расчет.
41
Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я
ПЕРЕДАЧИ С ЗАПОЛГОСНЫ/11 И ДОЗА ПОЛЮСНЫМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ М. Л. НОВИКОВА
3.1 Общие положения
Зубчатые колеса с точечным зацеплением М. Л. Новикова применяются для передачи вращении между оснМп, произвольно расположенными пространстве. Они могут быть выполнены п
Ркс. 3.1. Образование поверхносгл туба шестерни (а) н коле са (б) ааполюсного зацепления:
/ — доктельвыП (Ш1ЛЫШ11] цилиндр; I — линия коямита; 3 — пре. фыь ■ |1врк>липок сечение зубл.
виде цилиндрических и конических зубчатых колес, а также л ви де червячной передачи с одной или двумя линиями зацепления.
Е дан пол! пособия рассмотрены цилиндрические зубчатые ко леса с точечным зацеплением, предназначенные для передачи движения между валами с параллельными осями. [12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19)..
Образование поверхности зуба в зацеплении М. Л. Новикова можно представить следующим образом. На поверхности 1 дели тельного цилиндра зубчатого колеса, совпадающего с начальным: цилиндром (рис. 3.1, в, б), располагается винтовая линия АВ постоянного шага. Ясли взять круг радиусом г или фигуру,
42
близкую к нему, и перемещать центр этой фигуры по винтовой линии АВ так, чтобы плоскость се все время оставалась парал лельной самой себе, то эта фигура опишет в процессе движения какую-то поверхность. Эта поверхность показана на рнс. 3.1, а, б. Любая часть се может быть принята за рабочую поверхность зу ба рассматриваемых зубчатых колес.
За |
поверхность |
зуба |
шестерни |
|
||||
за пол юского зацепления принимает |
|
|||||||
ся та часть полученной поверхности, |
|
|||||||
которая лежит снаружи делительно |
|
|||||||
го цилиндра. Поэтому зубьн шестер |
|
|||||||
ни в этом случае |
имеют |
выпуклый |
|
|||||
круговой профиль |
(рис. 3 .1, я ). |
|
||||||
За поверхность зуба холеса за по |
|
|||||||
люсного зацепления принимается та |
|
|||||||
часть рассматриваемой поверхности, |
|
|||||||
которая лежит внутри делительного |
|
|||||||
цилиндра. Поэтому зубья колеса л |
|
|||||||
этом случае имеют вогнутый круго |
|
|||||||
вой профиль (рнс, 3.1, б). |
|
|
|
|||||
Поверхность зуба шестерни и ко |
Рис. 3.2. Образование поверх- |
|||||||
леса |
дозаполюсного |
зацепления |
||||||
(рве. 3. 2) образуется перемещением |
“«г»зуба доааполюсносо зацеп- |
|||||||
сокряженных кругов но трем пинто. |
С1и*влмыа, |
|||||||
13ЫМ ЛИНИЯМ А | |
Б | , |
А з |
В ] . К |
А $ В з. |
Я1ИДр; 2 — Профиль в ■оркдлькаы |
|||
Поэтому зубья |
шестерни |
и |
колеса |
вмеии“ ***' |
имеют одинаковый выпукло-вогнутый профиль.
При условия разницы и радиусах сопряженных профилей эти профили в любом поперечном сечении зубьев шестерни и колеса могут касаться только в одной точке Я, которая называется точ кой зацепления. Отсюда произошло название точечного зацепле ния. Б различных фазах зацепления суммарное число точек всех сопряженных зубьев не остается постоянным и определяется параметрами передачи.
По ходу вращения точки зацепления в любом поперечном се чении сопряженных зубьев могут располагаться за полюсом (рис. 3.3, о), до полюса (рис. 3.3, б) л одновременно в двух раз ных сечениях зубьев до л зз полюсом (рис. 3.4). Соответствую щие варианты зацепления Новикова называются заиолюс нымн, дополюснымк п дозаполюсиыын. Ниже рассматриваем наибо лее распространенные за полюсный и дозаполюсвый варианты зацеплении.
Траектории точек зацепления в неподвижном пространство называются линиями зацепления. Они представляют собой пря мые линии, расположенные ларалсльно осям вращения колес. В заполюсном зацеплен ли имеется одна линия зацепления, соответ
ствующая точке К (рис. 3.5); в |
дозаполюсном— две, соответст |
|
вующие точкам |
и Къ (см. рис, |
3.4 и 3.5). |
13-
Трлекторше точек зацепления о подвижном; пространстве,
связанном с вращающимся колесом, называются лн/шя.мнхсж7а/с- та. Лишне контакта являются винтовыми линиями, расположен
ными на поверх н о ет зубьев шестерни и колеся (см. рис. 3.1, о, в;.
Рнс, 3.3. Сопряженные зачатые колоса одноточечного зацепления:
а— ысолдеяого-; { - д о ш о л ю с н о г о .
3.2, 3.5). В соответствии с количеством точек зацепления о заполюсном зацеплении имеется одна пара линии контакта на голойке зуба шестерик и ножке зуба колеса, а в дозаполюсном— две лари линий контакта, расположенных попарно как на голопке, так н на ножке зубьев шестерни и колеса.
Зубчатые колеса с рассматриваемым зацеплением имеют только винтовое расположение зубьев, как у косозубых нлн шев ронных колес. Поясним это на примере эаполюсного зацепления. Как уже указывалось; зубья таких колес касаются друг друга лишь а одной точке. Пусть в данный момент времени касание зубьсо шестерни; и колеса происходит в одном из нормальных се чений. После того как зуб шестерни сообщит движение колесу, профили зубьев шестерни и колеса в рассматриваемом сечении выйдут из зацепления. Если бы передача была выполнена с прямыми зубьями, то они полностью бы вышли из зацепления н непрерывность движения нарушилась. Но поскольку передача имеет винтовое расположение зубьев, о зацепление войдет новое сечение зуба шестерни, которое вновь сообщит движение колесу, н тем самым будет сохраняться непрерывность движения. Ана логичный характер передачи движения пмёег место и в доз апо люсном зацеплении. Итак, в рассматриваемом зацеплении нспрв-
44
рывность движения может быть обеспечена лишь благодаря винтовому расположению зубьев.
Точечные зубчаты© передачи с круговым профилем в нор мальном селении по сравнению с нередачам н е эвольвегным про филем обладают рядом преимуществ.
Основное из них — высокая несущая спо собность, которая объясняется тремя ос новными причинами.
Первая причина состоит в том, что |
|
|
||||
радиусы кривизны зубьев в направлении |
|
|
||||
касательных к линиям контакта оказы |
|
|
||||
ваются больше соответствующих радиу |
|
|
||||
сов кривизны о эвольвентам |
зацеплении |
|
|
|||
при одннановых размерах зубчатых ко |
|
|
||||
лес. Как будет показано ниже, это приво |
|
|
||||
дит к увеличению |
контактной |
прочности |
|
|
||
зубьев. |
|
|
|
|
|
|
Второй причиной является то, |
что |
|
|
|||
фактическая контактная площадка |
о за |
|
|
|||
цеплении Нови копа больше чем в эволь |
Ри с . |
3.4. Сопряжен |
||||
вентлом зацеплении при одинаковых раз |
||||||
мерах зубчатых колес. Это можно объяс |
ные |
зубчатые колеса |
||||
нить следующим образом. |
|
|
двухточечного (доэапо- |
|||
|
|
лккеюго) зацепления. |
||||
Теоретическая |
контактная |
площадка |
||||
|
|
и передаче с эвольвенты*! профилем имеет вид узкого прямо угольника, расположенного вдоль зуба и перемещающегося в
процессе зацепления по профилю зуба. Ф актическая |
контактная |
|||||
|
площадка из-за концентрации |
|||||
|
нагрузки |
получается |
значи |
|||
|
тельно |
меньше |
теоретической |
|||
|
(рис. |
3.6). |
В |
зацеплении |
||
|
М. Л. Новикова в результате |
|||||
|
приработки |
зубьев |
точечный |
|||
|
контакт превращается в линей |
|||||
|
чатый |
контакт |
профилен по |
|||
|
псой рабочей |
высоте |
зубьев. |
|||
|
В пространстве же возникает |
|||||
|
контактная |
площадка |
доволь |
|||
Р и г . 3.5. Траектории точки зацепле |
но больших размеров, |
которая |
||||
ния Д: |
перемещается |
по длине зуба. |
||||
Ь . л I., —личин ксигакгд шестерни и ко. |
Как это видно на рис. 3.7, в за |
|||||
леса; Ь ,—лилия зацепления. |
полюем ом зацеплении |
имеется |
||||
|
одно пятно касания, в дозаполюсном — два, расположенных как в а головке, так и на ножке зуба и смещенных друг относитель
но друга в осевом напрашфнии, |
ч |
|
Третья причина состоит в том, что в рассматриваемых |
пере |
|
дачах. тю сравнению с эвольвентлы ьш |
возникают более |
благо |
приятные условия смазки зацепления. |
|
|
45
Повышение несущей способности передач с зацеплением М. Л. Новикова лает возможность по сравнению с эвольвент ними передачами уменьшить габариты н вес или использовать для их изготовления менее прочные ма
териалы.
Улучшение условий смазки зацепления не только является одной из причин увеличения несу щей способ кости передач с зацеп лением М. Л . Новикова, но и спо собствует увеличению КПД этих
|
|
|
передач. |
Специфическая |
форма |
|
|
|
|
поверхности зубьев и их большая |
|||
Рис. Э.6. Контактная тб)(С!И- |
скорость |
качения |
способствуют |
|||
ясская (о) и фактическая (0} |
хорошему |
заклиниванию |
смазки |
|||
площадки эмльвенгного |
зацеп |
и возникионению |
ее устойчивого |
|||
ления. |
1 |
1. |
слоя в зоне контакта. О рассмат |
|||
|
|
|
риваемых передачах относительное движение сопряженных зубьев сводится, в основном, к их взаимному перекатыванию; отеш- стельное же скольжение мало.
К преимуществам рас сматриваемых передач так же относится их малая чув ствительность к перекосам геометрических осей валов, которые могут возникать в результате деформации де талей передач н неточности в нх изготовлении. Здесь эти явления вызывают толь ко перемещение контактной площадки по рабочей по верхности зубьев, а в эволь в е н т а х передачах— значи тельное сокращение разме ров контактной площадки.
К недостаткам передач с
зацеплением М. Л. Новико |
Рис. 3.7, Конпктная площадка за- |
|||||
ва можно отнести повышен |
полюсного (о) к дозаполюсного (0) |
|||||
ную чувствительность |
МХ X' |
зацепления |
М. Л. Новикова: |
|||
/>-»у1 |
шытервн; |
1 —поирноеь »>т5а |
||||
изменению |
межосевого |
рас |
||||
колю; |
3 — ммткпип лнвм* профилеЯ; |
|||||
стояния, |
недостаточную |
4 —фтсшчесии контакта в площадка. |
плавность работы и более значительные шумовые явления по сравнению с эоольвентиыми передачами. Эти недостатки в боль шей степени относятся к за полюсном у и дополюсному вариантам н в меньшей степени — к дозаполюспому. Недостатком эяполюсного н додолюсного вариантов зацепления, кроме того, яв-
46
Т «блина 3.1
Элементы неходкого контура доааполюсп&го аацеплення (ГОСТ 16023^-76}
|
|
|
|
|
|
|
К«эфф|цмнты п«ранетро1 (1 доло |
иолгля) ж |
||
|
|
|
|
|
|
|
утлонсе параметры дпж лодужж етп. мы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
до э, 1.5 |
са. 3,15 |
е*. о.з |
» . 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ДО(.3 |
до Ю |
да ю |
|
|
|
|
|
|
Исгодный кошгур |
|
|
||
Радиус |
кривизны |
профиля го* |
1,147 |
|
1,150 |
|
||||
ИООК1Г, |
являющегося |
дугой |
|
|
|
|
||||
окружности |1а |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Радиус кривизны профиля нож.* |
1,307 |
1,290 |
1,270 |
1.250 |
||||||
Кн. являющегося дугой |
окруж |
|
|
|
|
|||||
ности Ру |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Радиус |
кривизны |
переходной |
0,52246 |
0.52155 |
0,50677 |
0,49785 |
||||
кривой, |
являющейся лугоП ок |
|
|
|
|
|||||
ружности р/ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Расстояние |
от |
центра |
окруж |
|
0,39270 |
|
||||
ное!и радиуел |
р а |
до оси сим |
|
|
|
|
||||
метрии |
зуба 1а |
|
|
|
|
|
|
|
||
Расстояние |
от |
центра |
окруж |
0,50526 |
0,46991 |
0,47462 |
0,45680 |
|||
ности радиуса |
р/ |
до оси сим |
|
|
|
|
||||
метрии впадины /у |
|
|
|
|
|
|||||
Смещение |
центра |
окружности |
0,07261 |
0,06356 |
0,05418 |
0,04640 |
||||
радиуса ^ |
от делительной пря |
|
|
|
|
|||||
мой ЛГ/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота головки |
|
|
|
|
0,6 |
|
||||
Высота ножки /.у |
|
|
|
1,05 |
|
|||||
Делнтсльнвя толщина зуба у |
1,53215 |
1,53532 |
1,53915 |
1,5400 |
||||||
Делительная ширина с |
|
1,60914 |
1,60627 |
1,00214 |
1,00090 |
|||||
Угол |
профиля |
в |
точках каса |
8е 10' 30е |
7е 39г 47* |
5е 23* 02* |
8* 3 4 'ЗТ' |
|||
ния |
прямолинейного отрезка с |
|
|
|
|
|||||
профилями головкн и ножки а! |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Пара ндентичных нсхоу\ных конту|>ов |
|
||||
Высота до контактной точки Ад [ |
0,52073 |
|
0.52209 |
|
||||||
Толщина |
эубв |
по коитахтным 1 |
1,25857 |
|
1,26302 |
|
||||
точкам |
ад |
|
|
|
Г |
|
|
|
17
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3.1 (продолжение) |
|||
|
|
|
|
Коэффициенты м р л и е тр м |
(а долях модуля) я |
||||
|
|
|
|
углоьыг пар«метри д м |
модуля |
тп,мм |
|
||
Наимыгаывв* пар «.метров |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
-СП. 3.15 |
св. |
6 .3 |
св. |
10 |
|
|
|
|
|
Д» |
До О, 3 |
до |
10 |
до |
16 |
Ширина_впадины по коигахнгым |
1 .3 1 8 *? |
1,31892 |
|
1,31392 |
|
||||
т о ч ка м |
с* |
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина захода зубьев Нш |
|
1 ,8 |
|
|
|
|
|||
Радиальный зазор с |
|
|
0 ,1 5 |
|
|
|
|
||
Боковой эяэор по прямой, про |
0 ,0 0 0 |
0 ,0 э 5 |
|
0 ,0 5 0 |
|
||||
ходящей через |
контактные, точ |
|
|
|
|
|
|
||
К " ; * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол |
профиля |
о |
контактной |
|
27° |
|
|
|
|
течке о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . |
Допускается |
нзмеиптъ |
ферму линии |
сопряжения |
дуг |
||||
образумим* арэфвлн головки к ножки зуба, |
не нзчсияя их суммарной длины |
ляется необходимость применения фрез с различным профилем зубьев для нарезания шестерни II колеса.
|
3.2. Основные параметры и геометрия |
|
|
||||||||||
Основными |
параметрами |
зубчатых |
передач |
с |
зацеплением |
||||||||
М .'Л . Новикова |
являются |
межосевые расстояния, модули, пере |
|||||||||||
даточные числа, ширина |
зубчатых |
колес, |
углы |
наклона |
зубьев, |
||||||||
угол давления |
к |
величина |
|
абсолютного смещения. Ряд из этих |
|||||||||
параметров определяется |
|
исходным |
контуром |
зубчатых |
колес, |
||||||||
регламентированным для |
за полюсного |
зацепления (рис. 3.8) нор |
|||||||||||
малью машиностроения МН |
4229-63 и для доэаполюсного (рис. 3.9, |
||||||||||||
табл, 3 .1 )-Г О С Т |
15023-76. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Выбор межосевых расстояний а№Лпередаточных чисел и |
и рас |
||||||||||||
пределение их |
по ступеням |
производится |
так |
же, как и для эволь- |
|||||||||
вентных передач в соответствии с ГОСТ 2185—66. |
|
|
|||||||||||
В качестве стандартного модуля принимается нормальный мо |
|||||||||||||
дуль т„ в диапазоне дт |
|
1,6 до |
63 |
мм |
по |
ГОСТ |
14186—69 |
||||||
(табл. 3.2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол наклона зубьев р на делительном цилиндре принимается равным 10 . . . 24°. С уменьшением р увеличивается контактная прочность зубьев, уменьшаются осевое давление па зуб к коэффи циент перекрытия. Поэтому для повышения плавпостк работы передачи увеличивают ширину колес.;
43
- Ширина зубчатых колес для редукторных к открытых передач
|
|
|
Ь |
- |
ЛдЕ д |
|
|
|
|
|
где рп — нормальныЛ |
шаг; р — угол наклона |
зубьев на делитель- |
||||||||
кои цилиндре; Кг — количество |
линий |
зацепления; |
ех — полный |
|||||||
(суммарный) коэффициент перекрытия. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т аблице |
3.2 |
|
Ряд |
модулей для заполюемте к дозаполюснаго зацеплений |
|
||||||||
в наиболее применительно и диапазоне по ГОСТ 14166—69 |
|
|
||||||||
Ряды |
|
|
|
Модуль, ым |
|
|
|
|
||
1.6 |
2 |
2.Б |
3,16 |
4 |
б |
16,3 |
1 а |
ю |
12,5 |
16 |
1.6 |
2,25 |
2.8 |
3,55 |
4,5 |1 5.6 |
| 7,1 |
| 9 | |
11,2 |
Н |
16 |
Прим с *1в ни е. Первый ряд следует предпочитать второму.
Рн с. 3.9. Исходный контур элгсуксюю зацепления. Нормаль МН 4229-63.
Вэвольвешных зубчатых передачах ех представляет собой сум му торцового еа и осевого1 Ер коэффициентов перекрытия м ха рактеризует число пар зубьев, одновременно находящихся в за цеплении:
4 = Еч4-Ср* |
|
||
где «в — отношение длины дуги зацепления |
к окружному шагу |
||
Ер — отношение ширины колеса |
к |
осевому шагу рл. |
|
1 Осевой коэффициент перекрытия |
ер |
также |
называют яозффяцвтытоц |
перекрытия относительного ецм&енпя торцовых профилей.
I В передачах с точечный зацеплением М. Л . Новикова е„ «О, а
. _____ КлЬа _ К лЬа,ь\пЬ
ВЛ“ ------------------------ -
Р* Рп
характеризует суммарное число точек контакта пар зубьев, од новременно находящихся в зацеплении.
Р и с. 3.9. Нещдный контур домполюсиоги заценления, ГОСТ 15023-7 Й.
Таким образом, полным коэффициент перекрытия в зацеплении
№. Л . Новикова так же, как |
к в эвольвентиом зацеплении, с уос- |
|
лниеииен угла р растет по |
синусоидальному закону (рис. 3.10). |
|
При одинаковых значениях |
|) в ааполюсном варианте |
имеет |
меньшее значение, а в доэаполюсном можепг достигать больших значений, чем в эвольвентой зацеплении.
Прл определении ширины колеса |
л передачах с зацепленнем |
М. Л. Новикова рекомендуется принимать |
|
“ И +(0.2 |
0.4). |
где |а= 1,0; с целью увеличения плавности работы передачи можно
принять |
|
|
|
|
|
|
|
Величиной абсолютного смещения 1 ~ г 1 называется |
расстояние |
||||
от |
полюса П до точки |
зацепления |
К в |
нормальном |
сечении. Ее |
|
рекомендуется принимать равной |
|
|
|
|
||
|
|
/=А/лл. |
|
|
|
|
где |
\ — относительное |
смещение |
(для |
заполюсного |
зацепления |
|
Х=1,40; дозе полюсного |
А=р„ = 1 ,1 4 7 .... |
1,15 |
(см. табл. 3.]). |
|||
|
С увеличением X увеличивается |
контактная |
прочность зубьев, |
|||
ко |
вместе с тем повышается чувствительность |
передачи к неточ |
||||
ности изготовления и деформациям |
ее деталей. |
|
|