книги / Учебное пособие по теории механизмов и машин для студентов-заочников, обучающихся по направлениям 552900, 551800, 552100
..pdfгде ^ |
- угол |
поворота |
зубчатого колеса |
от положения входа зуба |
|||
в зацеплении до |
выхода |
его |
из |
зацепления |
(угол перекрытия , |
||
'Т' |
- угловой шаг ( |
|
s |
2 5 С |
^• |
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент перекрытия |
характеризует |
плавность работы данной |
пары зубчатых колес. Очевидно, для плавности передачи необходимо
иметь |
* / # |
|
|
|
|
Дуга по основной окружности, которая стягивает угол |
|||||
по свойству эвольвенты равна длине активной линии зацепления |
|||||
s |
, г- е |
^ |
" |
*г & |
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
& |
- ? |
|
got |
|
|
|
' 2 & |
~ |
р& > |
|
где P g = р ^ / COSaL W s P^COSoL * |
COS 2 0 |
-шаг по основной окружности.
Для колес с внешним зацеплением коэффициент перекрытия нахо
дится в пределах 1,0 - |
1,982 |
[ 3 ] . |
УДЕЛЬНОЕ СКОЛЬЖЕНИЕ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ПРОФИЛЕЙ |
||
Одним из факторов, |
определяющих долговечность работы зубча |
тых колес, является поверхностный износ зубьев, обусловленный взаимным скольжением поверхностей одних зубьев относительно дру гих в процессе зацепления.
Условия износа в разных точках сопряженных профилей неоди
наковы. Для качественной оценки этих условий вводится понятие
удельного |
скольжения ч) |
профилей в* процессе зацепления для про |
извольной |
точки каждого |
из сопряженных профилей. |
ПОДРЕЗАНИЕ ЗУБЬЕВ ЭВОЛЬВЕнЗМОГС/ ПРОФИЛЯ
При нарезании колес с малым числом зубьев (меньше 17> по ме тоду обкатки зуб стандартной рейки заходит за эвольвентный профиль ножки зуба и срезает часть эвольвентного профиля.
В результате зуб шестерни ослабляет в наиболее нагруженной чести - основании ножки зуба. Такой ослабленный зуб является под резанным (рис. 3 . 6 4 Это ухудшает также и плавность зацепления.
Если же колесо с малым числом зубьев нарезается по методу копирования с применением фасонного инструмента, то при отсут ствии бокового зазора в зацеплении произойдет заклинивание зубь ев, так как зуб большого колеса не провернется во впадине зуба шестерни. Для устранения этого явления производят исправление зубчатых колес, т .е . нарезеют их со смещением режущего инстру мента. Наименьшее число зубьев малого колеса, нарезанного стан дартной инструментальной рейкой, при котором подрезание ножки его зубьев отсутствует, равно 17.
ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ СМЕЩЕНИЯ
Все размеры зацепления двух зубчатых колес могут быть опре
делены, |
если |
заданы модуль зацепления |
т |
, число |
зубьев колес |
|
2 7 и |
, |
коэффициенты смещений инструмента |
и |
(рейки |
||
или долбяка) |
при нарезании каждого из |
колес. |
|
|
||
Так как |
колеса, нарезанные со смещением режущего |
инструмен |
та, отличаются от колес, нарезанных без смещения режущего инстру мента, то все размеры зацепления пары сопряженных колес можно*
разбить |
на две группы: |
|
|
|
||
I . |
Размеры зацепления, |
не зависящие от смещений инструмента |
||||
шаг зацепления по делительной окружности |
» радиусы делитель |
|||||
ных и основных окружностей |
и z g . |
|
|
|||
£ . Размеры, зависящие от суммы смещений инструмента, - угол |
||||||
зацепления |
оС w |
> радиусы начальных окружностей каждого |
из ко- |
|||
ie c Z w * |
радиусы |
окружности |
выступов, впадин |
каждого из |
колес |
г а |
, межосевое расстояние a w |
, глубина захода зубьев |
и |
||||
высота зуба |
h |
|
|
|
|
|
|
|
Формулы, служащие для |
определения размеров, зависящих |
от |
||||
суммы смещения инструмента, неудобны для подсчета |
В свя |
||||||
зи с |
этим, |
профессором В. Н.Кудрявцевым было предложено |
определять |
||||
угол |
зацепления |
по графикам, |
а формулы заменить новыми, вво |
||||
дя в них коэффициенты воспринимаемого */ и уравнительного |
смеще |
||||||
ния |
д 4/ . Эти формулы сведены в |
табл. I . |
|
|
|||
|
Размеры цилиндрического зубчатого зацепления определяются |
||||||
в следующем порядке: |
|
|
|
|
|
||
|
1. По данным ^ |
и ^ |
и виду зацепления (нулевое, |
равносме- |
щенное, неравносмещенное) в табл. 2-7 найти соответствующие ко
эффициенты: |
X, |
, хг |
, а У • |
2. Для равносмещенного зацепления по табл. 2 определить ко |
|||
эффициенты |
У/ |
н Уг |
и затем по табл. I подсчитать все размеры |
зацепления.
Для неравносмещенного зацепления в зависимости от условий
работы передачи коэффициенты выбираются по табл. |
3 (система ЦКБР^ |
|
и табл. |
4-7 (таблицы Кудрявцева> или используются |
блокирующие |
контуры |
(рис. 3 ,7 ) . Выбирая тот или иной вид зацепления, необходи |
мо учитывать, что равносмещенное зацепление может быть применено
лишь при ^ |
+ Zj. * 2 г m in |
= 5 4 . |
Расчетные |
коэффициенты смещения |
выбирают так, чтобы при про |
чих равных условиях получить размеры геометрических колес и пере дач, при которых зубчатая передача обладает лучшими эксплуатаци онными качествами. При эксплуатации зубчатых колес наблюдается износ, выкрашивание и излом зубьев. Эти явления уменьшаются или устраняются правильным выбором геометрических параметров. Для оценки спроектированной зубчатой передачи приняты следующие ка чественные показатели: коэффициент удельного давления Y , ха
рактеризующий влияние геометрических параметров на контактную |
|
|
прочность и выкрашивание зубьев; коэффициент перекрытия |
, |
|
показывающий характер нагружения зубьев; удельное |
скольжение |
\) |
определяющее влияние геометрических параметров на |
износ зубьев. |
Все эти качественные показатели являются функцией выбирае мых коэффициентов смещения. Изменяя коэффициенты смещения, можно повысить контактную и изгибную прочность зубьев, повлиять на коэффициент перекрытия. Выбирая расчетные коэффициенты смещений, следует учитывать конкретные условия работы проектируемой зубчатой
передачи: ее быстроходность, изменяемость или цикличность нагруз ки, работает ли передача в масляной ванне или является передачей открытого типа. Расчетные коэффициенты смещения любой зубчатой передачи прежде всего должны обеспечивать отсутствие заклинива
ния, подреза и заострения зуба, |
а также гарантировать |
минимально |
допустимую величину коэффициента |
перекрытия. |
|
Область возможных расчетных коэффициентов может быть пред |
||
ставлена в виде соответствующего |
блокирующего контура, |
построен |
ного для конкретной зубчатой передачи и '3fz Блокирующий контур представляет собой совокупность кривых, построенных в ко ординатах, ограничивающих выбор расчетных коэффициентов смещения CCf и и отделяющих зону допустимых значений, при которых
нет заклинивания, подреза и заострения зуба и гарантирована до пустимая величина коэффициента перекрытия, Пример блокирующего
контура для зубчатой передачи |
2^ = 12, |
2 ^ |
= 15 |
приведен на |
||||||
рис.3 .7 . Внутри контура |
нанесены тонкие линии, соответствующие |
|||||||||
коэффициентам смещения, |
которые |
обеспечивают |
выравнивание удель |
|||||||
ных скольжений |
(линия ^ |
и |
^ |
)* равнопрочность зубьев по из |
||||||
гибу при одинаковой |
термообработке и одинаковых материалах обо |
|||||||||
их колес (линия |
& |
при |
ведущем колесе |
, |
линия |
J 1 при ве |
||||
дущем колесе |
2гд |
) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кроме того, нанесены линии, соответствующие толщинам зубьев |
|||||||||
по |
окружности |
вершин колес |
( |
= 0,25 rn |
, |
0,25 т ) |
||||
и |
коэффициенту перекрытия £. ^ |
= 1*2. |
|
|
|
|||||
|
В справочнике |
[б "] |
по |
исправлению |
зубчатых колес приведено |
215 блокирующих контуров для различных комбинаций чисел зубьев;
контуры выполнены для передач с прямозубыми |
колесами, изготовлен |
|||
ными стандартным |
реечным инструментом с о( |
* 20 |
° ; h a |
* I ; |
£ * = 0 ,2 5 . Эти |
блокирующие контуры приближенно |
могут |
быть ис |
пользованы и для проектирования передач с косозубыми колесами. Ограничение коэффициентов смещения по подрезу и заострению
зубьев дает пределы, внутри которых могут быть выбраны расчетные коэффициенты смещения.
Отсутствие подреза обеспечивается минимально возможным, а отсутствие заострения - максимально возможным коэффициентом сме щения, Следовательно, должно быть выполнено неравенство.
Минимальный коэффициент смещения
min
При расчете открытых передач в зависимости от заданных
и2^ по табл .3 .8 определяются коэффициенты 00% и X ,
Коэффициент смещения для второго |
колеса определяется как |
|
CCj^ в |
Затем подсчитывается |
эвольвентная функция угла |
зацепления: |
|
|
I п L^ OL W |
+ i n if o i. |
По табл.3.8 эвольвентных функций находим угол неравносмещен ного зацепления е< ^ Коэффициент воспринимаемого смещения
Межцентровое расстояние
ctw = а +у т
Коэффициент уравнительного смещения.
|
|
|
|
|
- |
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При расчете закрытых передач пользуются таблицами профес |
|
||||||||||||
сора |
В.Н.Кудрявцева. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
В данных методических указаниях приведены таблицы двух ва |
|
||||||||||||
риантов |
в зависимости от |
передаточного |
числа |
Ufw.z |
= |
|
||||||||
|
1) |
2 |
|
|
|
> |
I ; |
|
|
|
|
|
' |
|
|
2) |
5 |
>у |
U i- z |
> |
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим порядок пользования этими таблицами: |
|
||||||||||||
|
I . |
|
|
|
|
Если |
2 |
^ |
U i - z Z ** |
то в табл. |
4 по заданному |
на |
||
дят коэффициенты |
и |
|
|
Затем по табл. 5 определяют коэффи |
|
|||||||||
циент |
|
|
|
Если |
5 ^ |
U f-i |
2, |
то по табл. |
6 по |
заданному |
|
|||
определяют |
|
д LJ |
и |
x f |
и |
затем по табл. 7 находят |
. Для |
|
||||||
обоих |
вариантов |
коэффициенты |
^ и |
у |
определяют по формулам: |
|
||||||||
|
|
rTj* |
= х , |
|
|
|
|
- д у . |
|
|
|
|||
Угол |
зацепления o iw |
определяется |
по рис .3.6 |
|
|
к;. Подсчитывают все размеры зацепления по форцулам табл. I .
/3-э£ |
2 5 , |
М- |
S3- |
-j [25*20 |
-I |
|
к в‘о |
12 A\25*!{?W |
58- |
52- |
If AW o' 2Ц к й в 37-'375о 51-
|
~ |
|
|
|
|
|
|
10 \\22*50'2Ц |
Ш |
3S- Ш о 50- |
|||||
9 4 |
\22*3d22A р 'я |
3 5 - |
\-2730|4Р- |
||||
0 |
- j |
\22*20 |
AШ |
|
-27*20 № |
||
£ |
2}\ |
Ш 34- |
|||||
|
|
v |
|
\7fW4 7 - |
|||
7-\W o' |
20\ |
Ш 3 3 - |
|||||
|
- |
w |
4 5 - |
||||
s\ |
|
|
|
||||
W d Щ \яЦ 32- |
Wd |
||||||
5A m d 18A |
2430 |
4 5 - |
|||||
\2S50 |
|||||||
|
A '■2t°20 |
|
|
31- |
|||
|
|
ЬЧо |
|
4 4 - |
|||
4 |
4 |
Щ |
i?\ |
зо- \2S404 3 - |
|||
Ш |
|||||||
|
|
||||||
5 “ |
■2l°0 |
HE |
|
|
|||
■Ш Щ \240'29- Wso 4 ? - |
|||||||
2\ |
-20*40't5-i |
У я 28- |
\26*2D |
||||
|
A 20*30, |
|
4 1- |
||||
/ |
4 |
m o /4-| |
з254й27- |
W id 4 0 - |
|||
|
-Ё |
■20*10' |
_£ |
зй й |
■ |
|
|
o l |
W o' / j i |
|
ш * о 3 9 - |
||||
|
|
|
|
> S |
> |
||
|
|
|
|
N * § |
|||
|
i |
w |
|
4 |
|
||
|
NT |
|
|
§ |
2 9 * 5 0
2 9 *4 0 '
29°30'
29*20'
29*10'
29*O'
28*50'
28*40‘
■28*30'
28*20
28*10'
и
N 4
Рис. 3 .8
к основным окружностям, заключенный между точками касания. Ак
тивной линией зацепления являетяя отрезок |
З г |
линии зацепле |
|||||||||||||
ния, заключенный между точками пересечения |
ее с |
окружностями |
|
||||||||||||
в ершин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
|
Определяем дугу |
зацепления. Для этого через крайние точ |
||||||||||||
ки В, |
и |
Зг |
рабочего |
участка |
профиля |
зуба |
первого колеса прово |
||||||||
дим нормали к этому профилю, |
т .е . |
касательные к основной |
окруж |
||||||||||||
ности |
первого |
колеса. Дуга |
&f £r |
начальной окружности, |
заключен |
||||||||||
ная между точками |
Ог |
и |
6 , |
пересечения этих нормалей с начальн |
|||||||||||
ной окружностью, является дугой зацепления первого колеса. |
|
||||||||||||||
|
Дугу зацепления |
сг^ё^ |
для второго колеса находим аналогич |
||||||||||||
но. Дуги зацепления колес равны между собой и могут быть под |
|||||||||||||||
считаны: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' ct7S r я |
^ а х ё х |
|
|
а , * * |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
C O S o Lw |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
или определены графически. Для этого |
в |
конечных точках ё г и |
ёг |
||||||||||||
рабочей части линии зацепления восстанавливаем перпендикуляры и |
|||||||||||||||
отмечаем точки их пересечения |
а |
и |
ё |
с |
общей касательной |
в на |
|||||||||
чальным окружностям в точке |
р |
|
Отрезок |
с / ё |
касательной |
бу |
|||||||||
дет равен дуге зацепления. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
9 . |
|
После |
построения |
картины зацепления производим подсчет |
||||||||||
коэффициента перекрытия |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
& ГГ? C O S OL |
|
|
|
|
|
|
||||
где |
3 , 3 Х - |
из чертежа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Одним из признаков правильного построения картины зубчатого |
||||||||||||||
зацепления является нахождение точек контакта зубьев на линии |
|||||||||||||||
зацепления. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
10. |
Подсчитываем значения коэффициентов удельных скольжений |
|||||||||||||
I), |
и |
ол |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ссCSz-f
sc g - sc
Для этого |
длину |
р |
* |
|
л/л/ |
измеряем по чертежу |
в миллимет |
||||||||||
рах, а значения |
х |
берем в |
границах от 0 до |
р |
с |
интервалами |
|||||||||||
10-30 |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пользуясь |
полученными значениями |
О |
, |
строим диаграммы |
|||||||||||||
коэффициентов |
|
0 1 |
и |
1)z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для этого |
проводим |
о х |
, |
параллельную линии зацепления |
|||||||||||||
* 4 л/, |
(см. рисД&). Перпендикуляры |
4 гО, |
|
и |
/42 Ог |
отсекают |
|||||||||||
на прямой отрезок |
р |
, |
равный теоретической |
линии зацепления |
|||||||||||||
л/, s/z |
Па оси о х |
|
откладываем значения |
х |
|
, |
а |
на |
прямых, |
||||||||
параллельных |
* 4 О |
|
, принятой за ось ординат, |
для |
соответствую |
||||||||||||
щих значений |
X |
откладываем значения |
l)f |
и |
0Z |
. Для |
выделения |
||||||||||
частей диаграмм, соответствующих значениям Di |
и |
Ог |
рабочих |
||||||||||||||
участков профилей зубьев, |
восстанавливаем |
из |
точек |
6 , |
и Sz |
линии зацепления перпендикуляры. Для большей наглядности строим круговые диаграммы 0 Г и 0Z непосредственно на профилях зубьев
соответствующих колес.
Построение круговых диаграмм |
производим следующим образом. |
|||||
С участка |
оси |
ОХ |
прямоугольных диаграмм, |
соответствующего |
||
активной |
линии зацепления, сносим |
на |
линию зацепления л /,л £ Ря<д |
|||
точек. |
|
|
|
|
|
|
Затем из |
центра |
вращения колес |
Of и Oz |
через полученные |
на линии зацепления точки проводим дуги на соответствующие про фили зубьев. Отложив на этих дугах от точек профилей отрезки, равные или пропорциональные ординатам прямоугольных диаграмм для
соответствующих |
точек |
и |
колес (для колеса I |
- ординаты ^ |
, а |
для колеса 2 - |
), |
и |
соединив их плавной |
кривой, получим |
кру |
говые диаграммы |
0 , и |
|
. |
|
|
ПОРЯДОК ПОСТРОЕНИЯ* КАРТИНЫ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ
Для построения картины инструментального зацепления выби рают исходный контур зубчатой рейки, например по Г0С1У 16530-70, и определяют все размеры зубчатого колеса без смещения и со сме щением по соответствующим формулам, приведенным в табл. I . В настоящее время широко используют метод обкатки, применяя стан дартный инструмент и сдвигая его на определенную величину от центра или к центру заготовки зубчатого колеса.