Зубчатые передачи 3 страница

Вид сопряжения

Вид допуска

Обозначение показателя точности

Допуск на радиальное биение зубчатого венца – F, в мкм

Свыше 16 до 20

от 20 до 25

от 25 до 32

от 32 до 40

от 40 до 55

от 50 до 60

от 60 до 80

от 80 до 100

от 100 до 125

от 125 до 160

H, E

h

TH

TW

TWm

Tc

D

d

TH

TW

TWm

Tc

C

c

TH

TW

TWm

Tc

B

b

TH

TW

TWm

Tc

A

a

TH

TW

TWm

Tc

для всех сопряжений

Второе слагаемое E ´´Wm

Для контроля передачи с нерегулируемым расположением осей нормируются предельные отклонения межосевого расстояния ± f_a (таблица 7.4), а с регулируемым расположением осей – минимальный боковой зазор j_nmin (таблица 7.4) и допуск бокового зазора T _jn (определяется видом сопряжения).

В стандартах и справочной литературе приводятся рекомендуемые контрольные комплексы, которые наиболее полно заменяют комплексные показатели.

Рекомендации по выбору контрольных комплексов даны в таблице 7.12. Области применения и базирование универсальных зубоизмерительных приборов указаны в таблице 7.13.

Рисунок 7.4 – Пять методов контроля толщины зуба:

а – по измерительному межосевому расстоянию на приборе межцентромер;

б – по величине смещения исходного контура тангенциальным зубомером;

в – по отклонению толщины зуба на постоянной хорде, измеренному зубомером или штангензубомером; г – по отклонению средней длины общей нормали, измеренной нормалемером; д – по размеру поверх шариков или роликов при m < 1 мм

 

Первый комплекс рекомендуется применять для оценки точности зубчатых колес, работающих в прецизионных парах (измерительные, делительные, отсчетные механизмы) при наличии на фирме прибора для однопрофильного контроля.

Второй комплекс рекомендуется применять для точных колес при модуле более 3 мм, когда используются шагомеры для контроля окружного шага и шага зацепления.

Третий комплекс наиболее широко используется при производстве зубчатых передач 7 и 8 степеней точности в автомобильной, авиационной отраслях и в станкостроении. Операционный и приемочный контроль может выполняться на удобных и простых приборах (межцентромерах) по всем показателям норм точности. Если этот комплекс используется для более точных степеней, когда выполняется шлифование эвольвентного профиля, то необходим контроль профиля на эвольвентомерах.

Четвертый комплекс применяется редко, когда нет межцентромеров, в единичном, мелкосерийном производстве, а также в тракторостроении, в подъемно-транспортных механизмах и в производстве сельскохозяйственных машин.

Пятый и шестой комплексы рекомендуются для контроля крупномо­дульных (m ≥ 3)колес грубых степеней точности в условиях мелкосерийного производства.

 

 

7.5 Требования к рабочим чертежам зубчатых колес

 

 

Чертежи зубчатых колес выполняются в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД, для цилиндрических зубчатых колес – по ГОСТ 2.403.

В правом верхнем углу поля чертежа на расстоянии 20 мм от верхнего поля помещается таблица параметров зубчатого венца. Размеры таблицы: общая ширина – 110 мм, правый крайний столбец шириной 35 мм, средний столбец – 10 мм, минимальная высота строки – 7 мм. Таблица состоит из трех частей (отделенных друг от друга сплошными основными линиями).

В первой части указываются основные данные: m; Z; β; направление линии зуба, исходный контур, коэффициент смещения χ; степень точности.

Во второй части – размеры и отклонения для контроля зубьев по одному из следующих вариантов:

W – длина общей нормали с отклонениями средней длины общей нормали;

S _c – толщина по постоянной хорде и высоте до нее h _c;

М – торцовый размер по роликам и диаметр ролика для m < 1. Для коррегированных колес указываются контролируемые показатели по всем нормам точности и допуски на них.

В третьей части – справочные данные: делительный диаметр – d; обозначение сопряженного зубчатого колеса (его число зубьев).

На чертеже колеса указываются требования к точности на элементы заготовок под операции зубонарезания, так как погрешности этих элементов влияют на точность обработки зубчатого венца. Требования к элементам зубчатого колеса (заготовки, поступающей после токарной обработки на операцию зубонарезание) регламентируются отраслевыми стандартами, согласно рекомендации ИСО DR 1328 (таблица 7.14). Все допускаемые отклонения задаются в тело заготовки.

Отверстие зубчатого колеса D является основной эксплуатационной (установка на вал), технологической (установка на оправку при зубонарезании) и измерительной базой (на межцентромере; эвольвентомере и других приборах). Допуск на базовое отверстие TD выбирается в зависимости от степени точности по нормам плавности. У валковых колес опорные шейки вала с допуском Td выполняют функции основной эксплуатационной, технологической и измерительной базы.

Диаметр вершин зубьев d_a (наружный цилиндр заготовки) в качестве базы может использоваться в нескольких вариантах. Во всех вариантах требуются ограничения по полю допуска Td _n и по радиальному биению диаметра вершин зубьев Fd_a.

Таблица 7.12–Комплексы контроля цилиндрических зубчатых колес

Нормы точности	Номера комплексов контроля колес	Зубчатые передачи 3-8 степеней точности
для степеней точности
3–8	3–6	5–8	3–8	9–12	7–12
Кинема­тической точности	F 'i или F p	Fp и Fpk	F i" и F Vw или F i" и F c	F r и F Vw или F rи F c	F i"	F r	F io'
Плавности работы	f i' и f zk	fpb и ff или fpb и fpt	f i'' и f f	f pb	f i''	f pt	f zko при ε β ≥ 1,25; f zzo при ε β < 1,25
Контакта зубьев	Суммарное пятно контакта в % % или F β(F pxnи F k)	Суммарное пятно контакта в % %	пятно контакта – при любом расположении осей; fx и fу – с нерегулируемым расположением осей;
Бокового зазора	E Hs и T H или E Wms и T Wm или E cs и T c	E Wms и T Wm Ea ´´s и Ea ´´i	Ea ´´s и Ea ´´i или E cs и T c	fa – при нерегу­лируемом рас­положении осей; T jn – при регу­лируемом рас­положении осей;

Таблица 7.13 – Области применения универсальных измерительных приборов

Код прибора	Наименование прибора	Базы при контроле	Модуль m	Делитель­ный диа­метр d	Степень точности	Контролируемые параметры
	Прибор для однопрофильного контроля	Ось колеса	1÷8	20÷320	3...8	F´ir; f´ir
	1÷10	20÷400	3...8	F´ ior; fior
	Межцентромер для контроля измерительного межосевого расстояния	Ось колеса	0,2÷1	5÷80	5...9	F´´ir;f´´ir; Ea´´r % % пятна контакта j nr; ± far
	0,2÷1	5÷160
	1÷10	100÷300
	1÷10	20÷320
	Биениемер	Ось колеса	0,2÷2	5÷200	3...7	Fr
	1÷10	20÷400	7...12
	0,3÷1	5÷120	3...7
	Эвольвентомер универсальный или индивидуальный	Ось колеса	1÷10	20÷320	3...8	f fr
	1÷12	20÷340
	1÷12	20÷340
	1÷16	50÷250
	Нормалемер рычажный или микрометрическии	Боковая поверхность зуба	от 1	до 360	3...8	Wr; EWr; EWmr EVwr Fvw; Tw
	от 0,5	до 100
	от 0,5	до 300	7...12
	Штангензубомер; оптический зубо- мер	Окружность выступов	3÷18	Z = 20÷360	9...12	Ec; Sc; hc; Tc
	1÷18	5...9
	Зубомер тангенциальный или микрометрический	Окруж ность вы­ступов	2÷10	–	5...9	EHr; TH
	4÷16
	Шагомеры для ок­ружного шага, шага зацепления	Боковая поверхность зуба	2÷28	от 20	3...8	ptr; pbr; fptr ;fpbr
	2÷10	св 200
	Шагомер для шага и накопленной по­грешности шага	Ось или окружность выступов	1÷16	200÷400	3...8	Fpr; ptr
	Ходомер, прибор для контроля на­правления зуба	Ось колеса	1÷10	20÷400	3...12	Fβr
	Контрольно- обкатной станок для подбора пары колес	Ось колеса	1÷10	20÷400	3...8	%% пятна контакта, уровень шума

 

Вариант 1 – первоначально как измерительная база для выверки положения заготовки на зубообрабатывающем станке и затем для измерения размеров зубьев S_c, h_c, р_t, р_b.

Вариант 2 – только как измерительная база для выверки установки заготовки на станке.

Вариант 3 – только как измерительная база для контроля размеров зуба с учетом величины смещения исходного контура. Применяется в основном для коррегированных колес.

Вариант 4 – наружный диаметр не используется в качестве базы, и допуски на него назначаются как на свободные размеры (общие допуски). Применяется редко, при грубых степенях точности (грубее 9-й).

Торец может использоваться как установочная, эксплуатационная, технологическая или измерительная базы, поэтому необходимо ограничить торцовое биение по базовому торцу. Биение зависит от точности по нормам контакта зубьев (F _β, см. таблицу 7.9.), которые задаются на ширине зубчатого венца β. Если конструкция колеса несимметричная, то более точно выполняется торец, как правило, совмещенный с торцом зубчатого венца. Если ширина ступицы больше ширины зубчатого венца, то базовым является торец ступицы. В этом случае на ширину ступицы квалитет следует принимать по величине торцового биения (по таблице 3.10 – степень точности, а по таблице 3.12 – квалитет).

Допуск на ширину зубчатого венца В принимают по h11÷h14,т.е. как на свободный размер.

Так как установленные допуски и отклонения справедливы при измерениях на базе рабочей оси, при использовании наружного цилиндра заготовки в качестве измерительной базы, то вносимые погрешности от наружного диаметра должны быть компенсированы уменьшенным (по сравнению со стандартным) производственным допуском. Таким образом, при контроле смешения исходного контура и измерении толщины зуба на базе наружного цилиндра заготовки рассчитываются производственные отклонения и допуски (E_{Hs n р} и Т_Нпр; E _CSпр и T _Cпр). Расчеты приводятся в отраслевых стандартах. Шероховатость боковых поверхностей зуба и других поверхностей определяется по таблице 3.3.(см. гл. 3).

 

 

7.6 Пример оформления рабочего чертежа зубчатого колеса

 

 

Расчет параметров зубчатого колеса выполнен для следующих исходных данных: m = 3,5; Z = 24; исходный контур по ГОСТ 13755; x = 0; окружная скорость V = 15м/с; a = 147 мм, зубчатая передача коробки скоростей специального станка, рабочая поверхность зубьев закаленная и может испытывать нагрев до +60 °С, корпус коробки чугунный и нагревается до + 35 °С.

Определяются основные геометрические параметры зубчатого колеса: d = mZ = 84 мм;d_a = m(Z + 2) = 91 мм; В = 10 m = 35 мм.

Рассчитывается число зубьев, охватываемое длиной общей нормали: Z _w = 0,111 Z + 0,5 = 0,111 ∙ 24 + 0,5 = 3,164 и округляется полученное значение до целого числа Z _w =3,0. Рассчитывается номинальное значение длины общей нормали: W = 3,5 [1,476 (2 ·3 – 1) + 0,014 · 24] = 27,006. На чертеже зубчатого колеса в таблице параметров номинальное значение длины общей нормали указывается с точностью до тысячных долей миллиметров. Проверку выполняем по данным таблицы 7.1:

W = 3,5∙7,716 = 27,006 мм; Z_w = 3.

Передача задана как скоростная, поэтому основное требование – плавность работы. Принимаем по таблице 7.3 степень точности по нормам плавности – 6-ю, по нормам контакта также 6-ю, а по нормам кинематической точности 7-ю.

Вид сопряжения определим по минимальному гарантированному боковому зазору с учетом температурного режима:

j_{п min} = j_n1 + j_п2,

j_п1 = 0,02 m = 0,02∙3,5 = 0,070 мм,

j_п2 = 0,684 · 147 [12 · 10^-6 (60 – 20) – 10,5 · 10^-6 (35 – 20)] = 0,040 мм,

j_{п min} = 0,110 мм.

Для заданного межосевого расстояния по таблице 7.4 находим вид сопряжения – С, с видом допуска с, который обеспечивает боковой зазор j_пmin = 100 мкм.

Таблица 7.14 – Требования к точности заготовок цилиндрических зубчатых колес (по рекомендации ИСО DR 1328)

Наименование элемента	Обозначение поля допуска	Степень точности по нормами плавности работы
Квалитеты по ГОСТ 25346
Базовое отверстие	TD
Опорные шейки вала	Td
Диаметр вершин зубьев	Вариант 1	Tda
Fda	0,1d + 5	0,16d + 10	0,25d + 15	0,4d + 25
Вариант 2	Tda	Tda = 0,01m	Tda = 0,02m
Fda	Fda = 0,6 Fr
Вариант 3	Tda	Tda = 0,5 TH
Fda	Fda = 0,25 TH
Вариант 4	Tda	IT 12	IT 14
Fda	Fda = 0,1 m
Базовый торец	FT	F T = (0,5 Fβ d6)/ B; dб = 3 d /4
Примечания: 1 F r – допуск на радиальное биение зубчатого венца (см. таблицу 7.6). 2 ТH – допуск на смещение исходного контура (см. таблицу 7.11). 3 F β – допуск на направление зуба (см. таблицу 7.9). 4 Расчетные значения Tda округлять до ближайших значений по ГОСТ 25346 (см. таблицу 1.1). 5 Расчетные значения Fda и F Tокруглять до ближайших значений по таблицам 3.9 и 3.10 соответственно. 6 Расчетный диаметр dб = 3 da /4 соответствует диаметру, на котором производится измерение торцового биения, если имеется ступица, то учитывать ее диаметр.

 

Обозначение степени точности получается следующее:

7-6-6- С ГОСТ 1643.

Определим верхнее и нижнее отклонения для средней длины общей нормали.

Верхнее отклонение E_Wms = E'_Wms + E"_Wms. По таблице 7.10 и таблице 7.11 для вида сопряжения С, 6-й степени точности, d = 84 мм при F_r = 36 мкм (таблица 6.6) определяются значения I и II слагаемых: E'_Wms = 60 мкм; E"_Wms = 9 мкм.

Тогда E _Wms = 60 + 9 = 69 мкм.

По таблице 7.11 допуск на длину общей нормали Т _Wm = 50 мкм.

Нижнее отклонение средней длины общей нормали Е_Wmi = |E_Wms| + T_Wm = 69 + 50 = 119 мкм. Оба отклонения для колеса с внешними зубьями должны быть заданы «в тело», т.е. с минусом.

Таким образом, в таблице чертежа должно быть проставлен исполнительный размер длины общей нормали W_m = 27,006 .

Определим требования к базовым поверхностям зубчатого колеса по таблице 7.14.

Базовое отверстие должно быть выполнено по 6-му квалитету, так как приняты нормы плавности по 6-ой степени:

ø30 Н 6(^+0,016).

Принимаем, что диаметр вершин зубьев используется как измерительная база для выверки положения заготовки на зубообрабатывающем станке, а также для контроля толщины и шага у зубчатого колеса. Точность его оцениваем по 1-му варианту, следовательно, Td_a выполняется по 8-му квалитету:

ø91 h 8.

Допуск на радиальное биение Fd_a = 0,16 d + 10 = 0,16 – 84 + 10 = 23,44 мкм. Принимаем Fd_a = 25 мкм по таблице 3.9 (см. гл. 3).

Торцовое биение базового торца на диаметре ступицы 60 мм находим расчетом, определив F_β = 9 мкм (по таблице 7.9):

F_T= (0,5 F_βd_б)/B = (0,5∙9∙60)/35 = 8,4 мкм.

По таблице 3.10 (гл. 3) принимаем F_T = 10 мкм. Все расчетные параметры указываем на чертеже зубчатого колеса (рисунок 7.5).

Рассмотрим два варианта выбора контрольных комплексов.

Так как плавность работы и контакт зубьев заданы по 6-й степени, в качестве первого варианта выбираем 1-й комплекс, учитывая наличие на фирме приборов для однопрофильного контроля.

Для контроля кинематической точности зубчатого колеса принимаем F'_i а для передачи – F'_io. Числовые значения F'_i в стандарте отсутствуют и оп­ределяются как сумма F'_i = F_p + f_f.

Для первого колеса для 7-й степени кинематической точности при d = 84 определить по таблице 7.5 F_p1 = 45, по таблице 7.7: f_f1 = 8; F´_i1 = 45 + 8 =53.

Для второго колеса определим диаметр d₂ = 2а – d₁ = 2∙147 – 84 = 210, тогда F _p2 = 90; f _f2 = 9; F´ _i2 = 90 + 9 = 99. Погрешность передачи равна сумме кинематических погрешностей сопрягаемых колес F'_io = F'_i1 + F'_i2. Погрешность передачи F' _io = 53 + 99 = 152 мкм.

По нормам плавности принимаем f _io ' для передачи и f _i' для зубчатого колеса. Контроль этих параметров, как и предыдущих, выполняется на приборе для однопрофильного контроля.

Допуски по принятым показателям (таблица 7.7):

f _i' = 18 мкм; f _io' =1,25∙ f _i' = 1,25∙18 = 22,5 мкм.

Профиль эвольвенты шлифуется по указанию таблице 7.3, поэтому как технологический показатель принимается f_f = 8мкм по таблице 7.7.

По нормам контакта зубьев для 6 степени принимаем F _β для колеса (прибор ходомер), а для передачи (см. таблицу 7.9) f_x и f_y ; F_β = f_x = 9 мкм; f _y = 4,5 мкм при ширине зубчатого венца В = 10 m = 35 мм.

Контроль контакта зубьев также может быть выполнен по суммарному пятну контакта, которое составит для 6-й степени точности 50 % по высоте зубьев и 70 % по ширине зубьев (таблица 7.9).

Нормы бокового зазора косвенно оцениваются по предельным отклонениям межосевого расстояния в передаче f_a = ±50 мкм (см. таблицу 7.4). У зубчатого колеса толщина зуба оценивается тангенциальным зубомером по величине смещения исходного контура: E_HS =87 мкм по таблице 6.10 для вида сопряжения С, степени точности 6, при делительном диаметре 84 мм.

Допуск на смещение исходного контура Т _H = 100 мкм при виде сопряжения С и F _r = 36 мкм (таблица 7.6). Рассчитывается производственный допуск, так как необходимо учесть погрешности диаметра выступов:

E_{Hs пр} = | E _Hs| + 0,35 Fd_a = 87 + 0,35 · 25 = 96 мкм,

Т _{H пр} = Т _H – 0,7 Fd_a – 0,5 Td_a =100 – 0,7 · 25 – 0,5 · 54 = 56 мкм.

Выбранный контрольный комплекс, значения допусков и используемые приборы даны в таблице 7.15.

В качестве второго варианта выбираем третий комплекс, учитывая, что на фирме нет прибора для однопрофильного контроля, а производство станков серийное.

Показатели кинематической точности: F"_i, и F_Vw, для оценки плавно- ста работы: f" _i, и f_f, так как 6-я степень требует шлифования эвольвенты; контакт зубьев оценивается по суммарному пятну контакта и f_x = F_β = 9 мкм; f_y = 0,5 F_β = 4,5 мкм; боковой зазор оценивается косвенно по отклонению средней длины общей нормали.

По таблице 7.13 назначаются измерительные приборы для контроля выбранных показателей: межцентромер и нормалемер. Весь набор показателей (кроме F _vw) контролируется на одном приборе, а измерительная база, которой является ось колеса, совпадает с технологической.