Цилиндрические косозубые и шевронные зубчатые передачи. Устройство и основные геометрические и силовые соотношения

3.49. Косозубые зубчатые передачи, как и прямозубые, предназначены для передачи вращательного момента между параллельными валамя (рис. 3.36). У косозубых колес оси зубьев располагаются не по образующей делитель­ного цилиндра, а по винтовой линии, составляющей с образующей угол β (рис. 3.44). Угол наклона зубьев р принимают равным 8÷18°, он одинаков для обоих колес, но на одном из сопряженных колес зубья наклонены вправо, а на другом влево.

Рис. 3.36. Цилиндрическая косозубая передача

Передаточное число для одной пары колес может быть и ≤ 12. В прямозубых передачах линия контакта параллельна оси, а в косозубых расположена по диа­гонали на поверхности зуба (контакт в прямозубых передачах осуществляется вдоль всей длины зуба, а в косозубых — сначала в точке увеличивается до пря­мой, «диагонально» захватывающей зуб, и постепен­но уменьшается до точки).

Достоинства косозубых передач по сравнению с прямозубыми: уменьшение шума при работе; меньшие габаритные размеры; высокая плавность зацепления; большая нагрузочная способность; значительно меньшие дополнительные дина­мические нагрузки.

За счет наклона зуба в зацеплении косо-зубой передачи появляется осевая сила.

Направление осевой силы зависит от на­правления вращения колеса (рис. 3.37), на­правления винтовой линии зуба, а также от того, каким является колесо — ведущим или ведомым. Осевая сила дополнительно нагру­жает валы и опоры, что является недостатком косозубых передач.

Рис. 3.37. Усилия в косозубой цилиндрической передаче

3.50.Шевронные зубчатые колеса пред­ставляют собой разновидность косозубых колес (рис. 3.38).

а) б)

Рис. 3.38. Шевронная зубчатая передача

Цилиндрическое зубчатое колесо, венец которого по ширине состоит из участков с правыми и левыми зубьями (рис. 3.38, а), называют шеврон­ным колесом. Часть венца зубчатого колеса, в пределах которого линии зубьев имеют одно направление, называют полушевроном. Различают шев­ронные колеса с жестким углом (рис. 3.38, б), предназначенным для выхо­да режущего инструмента при нарезании зубьев. Шевронные передачи об­ладают всеми преимуществами косозубых, а осевые силы (рис. 3.39) проти­воположно направлены и на подшипник не передаются.

Рис. 3.39. Усилия в зацеплении шевронных зубчатых колес

В этих передачах допускают большой угол наклона зубьев (β = 25 ÷ 40°). Ввиду сложности изготовления шевронные передачи применяют реже, чем косозубые, т. е. в тех случаях, когда требует­ся передавать большую мощность и высо-кую скорость, а осевые нагрузки нежелательны.

Рис. 3.40

Будет ли возникать осевая сила в переда­че, состоящей из зубчатых колес (рис. 3.40)? Чем отличается эта передача от косозубой?

 

3.51. Косозубые и шевронные колеса в отличие от прямозубых имеют два шага и два модуля: в нормальном сечении (см. рис. 3.44) по делительной окружности — нормальный шаг р_п, в торцовой плоскости — торцовый шаг р_t. Из условия, что модуль зацепления равен шагу, деленному на число π, имеем т_п = р₁/π; т_t = р_t /п.

Для косозубых и шевронных колес значения нормального модуля т_n стандартизованы, так как профиль косого зуба в нормальном сечении со­ответствует исходному контуру инструментальной рейки и, следовательно, т = т_п (косозубые и шевронные колеса нарезают, тем же способом и инст­рументом, что и прямозубые). Нормальный модуль т_п является исходным при геометрических расчетах.

Определим зависимость между нормальным и торцовым шагом и модулех через угол наклона зубьев.

Если левую и правую части разделим на л, получим

m_n = m_t cosβ; m_t = m_n /cosβ.

3.52. Геометрические параметры цилиндрической косозубой и шевронной передач с эвольвентным профилем зуба рассчитают по формулам, приве­денным в табл. 3.13. По торцовому модулю т_t рассчитывают делительные (начальные) диаметры, а до т_п — все остальные размеры зубчатых колес.

 

Таблица 3.13. Геометрические параметры цилиндрической косозубой передачи

Параметр, обозначение	Расчетные формулы
Нормальный модуль т„
Торцовый (окружной модуль) тt
Диаметр вершин зубьев da
Делительный диаметр d
Диаметр впадин зубьев df
Шаг нормальный рn
Шаг торцовый (окружной) рt
Окружная толщина зубьев St
Ширина впадин зубьев et
Параметр, обозначение	Расчетные формулы
Высота зуба h	h = 2,25mn
Высота головки зуба ha	ha = mn
Высота ножки зуба hf	hf.=l,25mn
Радиальный зазор с	с = 0,25mn
Межосевое расстояние aω
Длина зуба b
Ширина венца bω

 

Окружная сила F_t= P/v. На косой зуб действует осевая сила F_a = F_t tgα (см. рис. 3.37), радиальная (распорная) сила F_r= F_t tga/cosβ.

Определите т_п и m_t, если известны делительный диаметр и межосевое расстояние.

3.53. В косозубдй передаче сила F, действующая на зуб косозубого колеса
(см. рис.3.44), направлена по нормали к профилю зуба, т. е. по линии зацепле­
ния эквивалентного прямозубого колеса, и составляет угол а с касательной к
эллипсу.

Эту силу разложим на две составляющие: окружную силу на эквива­лентном колесе F_t и радиальную (распорную) силу на этом колесе F_r.

Если, в свою очередь, силу F_} разложить по двум направлениям, то по­лучим такие силы: F, — окружную силу, F_a — осевую.

3.54. Для зубчатого колеса с шевронным зубом окружную силу F₁ и рас­
порную F_r определяют по тем же формулам, что и для косозубой передачи,
т. е. F_t= P/v, F_r= F_t tgα/cosβ. В шевронной передаче осевая сила F_a = 0 (см.
рис. 3.39).

Почему в шевронной передаче (см. рис. 3.38) осевая сила равна нулю?

По рис. 3.42 определите, как расположены оси валов у винтовой передачи.