Зубчатые передачи. Достоинства, недостатки. Материал. Краткие сведения об изготовлении зубчатых колес. Классификация зубчатых колес

Зубчатая передача — это механизм, который с помощью зубчатого зацепления передает или преобразует движение с изменением скоростей и моментов.

Достоинства зубчатых передач: Высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей; Малые габариты; Большой ресурс; Высокий КПД; Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники; Постоянство передаточного числа; Простота обслуживания.

Недостатки зубчатых передач: Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа; Шум при больших скоростях, обусловленный неточностями изготовления профиля и шага зубьев; Высокая жесткость, не дающая возможность компенсировать динамические нагрузки, что часто приводит к разрушению передачи или элементов конструкции.

Виды зубчатых передач: 1 - цилиндрическая прямозубая передача; 2 - цилиндрическая косозубая передача; 3 - шевронная передача; 4 - реечная передача; 5 - цилиндрическая передача с внутренним зацеплением; 6 - винтовая передача; 7 - коническая прямозубая передача; 8 - коническая косозубая передача; 9 - коническая передача со спиралевидными зубьями; 10 - гипоидная передача.

Зубчатые передачи классифицируются:

В зависимости от взаимного расположения осей, на которых размещены зубчатые колеса, различают передачи цилиндрические (при параллельных осях), конические (при пересекающихся осях) и винтовые (при перекрещивающихся осях).

В зависимости от вида передаваемого движения различают зубчатые передачи, не преобразующие передаваемый вид движения и преобразующие передаваемый вид движения. К последним относятся реечные зубчатые передачи, в которых вращательное движение преобразуется в поступательное или наоборот.

В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи прямозубые, косозубые, шевронные и с круговыми (спиральными) зубьями.

В зависимости от формы профиля зубьев различают эвольвентные зубчатые передачи, передачи с циклоидальным зацеплением, и передачи с зацеплением Новикова. Эвольвентное зацепление в зубчатых передачах, предложенное еще в 1760 году российским ученым Леонардом Эйлером, имеет наиболее широкое распространение. В 1954 году в России М. Л. Новиков предложил принципиально новый тип зацеплений в зубчатых колесах, при котором профиль зуба очерчен дугами окружностей. Такое зацепление возможно лишь для косых зубьев.

В зависимости от взаимного положения зубчатых колес передачи бывают с внешним и внутренним зацеплением.

В зависимости от конструктивного исполнения различают закрытые и открытые зубчатые передачи.

В зависимости от числа ступеней зубчатые передачи бывают одно- и многоступенчатые.

В зависимости от относительного характера движения осей зубчатых колес различают рядовые передачи, у которых оси неподвижны, и планетарные зубчатые передачи, у которых ось сателлита вращается относительно центральных осей.

Для изготовления зубчатых колес применяют следующие материалы:

- сталь углеродистую обыкновенного качества марок Ст5, Ст6; качест­венную сталь марок 35, 40, 45, 50, 55; легированную сталь марок 12ХНЗА, 30ХГС, 40Х, 35Х, 40ХН, 50Г; сталь 35Л, 45Л, 55Л;

- серый чугун марок СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ40, высокока­чественный чугун марок ВЧ50-2, ВЧ45-5;

- неметаллические материалы (текстолит марок ПТК, ПТ, ПТ-1, лигнофоль, бакелит, капрон и др.).

Существуют следующие способы изготовления зубчатых колес:

- литье (без последующей механической обработки зубьев), для совре­менных машин этот способ применяют редко;

- накатка зубьев на заготовке (также без последующей их обработки);

- нарезание зубьев (т. е. зубья получаются в процессе механической обработки заготовки).

Способ изготовления зубчатых колес выбирают в зависимости от их на­значения и по технологическим соображениям.

Для отдельных конструкций машин в массовом производстве применя­ют способ накатки зубьев. Возможны также штамповка, протягивание и. т. д. В этом случае форма инструмента повторяет очертания впадины зубьев). В большинстве же случаев зубчатые колеса изготовляют наре­занием.

Зубья нарезают, как правило, методами копирования и обкатки. Ко­пирование заключается в прорезании впадин между зубьями с помощью тисковой или пальцевой фрезы.

Обработка зубьев по методу обкатки производится инструментами очертаниями, отличными от очертаний нарезаемых зубьев, долбяком, червячной фрезой или инструментальной рейкой. Достоинством метода обкатки (огибания) является то, что он позволяет одним и тем же инструментом изготовлять колеса с зубьями различное формы. Обкатка по сравнению со способом копирования обеспечивает боль­шую точность и производительность.

В зависимости от способа получения заготовки зубчатые колеса подразделяют на литые, кованые или штампованные, изготовлен­ные механической обработкой, сварные.