Выбор норм точности и выполнение рабочих чертежей цилиндрических зубчатых колес

 

Зубчатые передачи широко применяются в конструкциях современных механизмов, приборов и машин для передачи движения, обеспечения определенного соотношения между числами оборотов валов, передачи усилия и крутящего момента с одного вала на другой.

Нарушения кинематических функций механизмов с зубчатыми колесами выражаются в отклонении действительного закона относительного движения колес реальной передачи от теоретического (номинального), что связано с по­грешностью изготовления и монтажа передачи. Показатели точности опреде­ляются эксплуатационным назначением. Указанные исходные положения ис­пользованы при разработке системы допусков для эвольвентных цилиндрических зубчатых передач (ГОСТ 1643-81), которая ограничивает предельные отклонения параметров зубчатого колеса. По точности изготовления зубчатые колеса разделяют на 12 степеней точности, обозначаемых в порядке убывания: 1, 2,... 12.

Система допусков на зубчатые колеса построена так, что все показатели точности сгруппированы в три нормы точности, характеризующие кинемати­ческую точность, плавность работы и контакт зубьев.

Нормы кинематической точности определяют точность передачи враще­ния с одного вала на другой, т.е. величину полной погрешности угла поворота ведомого зубчатого колеса за один полный оборот.

К показателям кинематической точности относятся:

1) кинематическая погрешность передачи F'_ior;

2) кинематическая погрешность зубчатого колеса F'_ir;

3) накопленная погрешность на «К» шагах F'_iкr;

4) накопленная погрешность шага F _рr;

5) радиальное биение зубчатого венца F _rr;

6) погрешность обката F _сr;

7) колебание длины общий нормали F _vwr;

8) колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса F''_ir.

Примечание: буквой F обозначается допуск.

На рис. 15 показана кинематическая погрешность зубчатого колеса.

 

 

 

φ

 

Рис. 15. Кривая кинематической погрешности зубчатого колеса:

φ – угол поворота зубчатого колеса; F'_iкr – кинематическая погрешность зубчатого

колеса на к шагах

 

Для нормирования кинематической точности в стандарте предусмотрено 10 комплексов, выбор того или иного показателя является произвольным. Например, можно выбрать комплекс: F _vwr и F _rr.

Нормы плавности работы характеризуют равномерность вращения или степень плавности, которая зависит от части кинематической погрешности, циклически повторяющейся за оборот зубчатого колеса. В процессе работы зубчатой передачи циклические погрешности вызывают шум и вибрацию механизма.

К показателям плавности относятся:

1) циклическая погрешность передачи f _zkor;

2) циклическая погрешность зубцовой частоты в передаче f _zzor;

3) циклическая погрешность зубчатого колеса f _zkr;

4) местная кинематическая погрешность f _ir;

5) отклонение шага f _ptr;

6) отклонение шага зацепления (основного шага) f _pbr;

7) погрешность профиля зуба f _fr.

Примечание: буквой f обозначается допуск.

На рис. 16 представлена циклическая погрешность зубчатого колеса.

По стандарту установлено 7 различных комплексов показателей плавности. Выбор производится в зависимости от наличия средств измерения, например, f ^' _ir.

 

 

 

 

Рис. 16. Циклическая погрешность зубчатого колеса:

I – кривая кинематической погрешности зубчатого колеса; II – гармонические
составляющие кинематической погрешности зубчатого колеса при разных значениях частоты k; III – амплитуда

 

Нормы контакта зубьев отражают полноту прилегания поверхностей зубьев сопряженных колес в передаче. Наибольшая полнота контакта (полное прилегание) обеспечивает повышение износостойкости и долговечности зубчатых колес. Полноту контакта зубьев в передаче отражает пятно контакта (рис. 17).

 

Рис. 17. Пятно контакта:

а – расстояние между крайними точками следов; b – длина зуба;
с – длина разрыва, превосходящая величину модуля; h_m – высота следов прилегания;
h_p – активная боковая поверхность

Погрешности, которые оказывают влияние на контакт в зубчатой передаче:

1) отклонение осевых шагов по нормали F _pxnr;

2) погрешность формы и расположения контактной линии F _кr;

3) погрешность направления зуба F _pr;

4) отклонение от параллельности осей f _xr;

5) перекос осей f _уr;

6) отклонение межосевого расстояния f _аr.

По стандарту для нормирования полноты контакта зубьев установлено 7 комплексов. Выбор производится конструктором в зависимости от степени точности и конструкции зубчатой передачи, например, f _xr и f _уr.

По ГОСТ 1643-81, кроме норм точности зубчатых колес и передач, установлены нормы бокового зазора, т.е. зазора между нерабочими поверхностями зубьев сопряженных колес в передаче (рис. 18).

 

 

Рис. 18. Гарантированный боковой зазор j_nmin

 

Боковой зазор определяется в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, и в плоскости, касательной к основным цилиндрам. Боковой зазор j_n определяет характер сопряжения зубьев в передаче и необходим для предотвращения заклинивания передачи при ее нагреве во время работы, для компенсации ошибок монтажа и обеспечения смазывания
колес.

По значению бокового зазора j_n устанавливаются шесть видов сопряжений для зубчатых передач с модулем свыше 1 мм: Н, Е, D, С, В, А (в порядке возрастания минимального бокового зазора j_nmin) и восемь видов допусков Tj_n на j_{n min}: h, d, с, b, a, z, у, х (в порядке увеличения допуска)
(рис. 19).

 

 

 

 

Рис. 19. Виды сопряжений и гарантированные боковые зазоры цилиндрических

зубчатых передач с модулем 1,0 мм и более

 

Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается шестью классами отклонений межосевого расстояния a_w: I, II, III, IV, V, VI (в порядке убывания точности); для сопряжений по соответствию Н и Е – ІІ классом; для D – III, С – IV, B – V и А – VI классами.

Точность изготовления зубчатых колес и передач задают степенью точности и видом сопряжения (требованием к боковому зазору). Например,

6-В ГОСТ 1643-81 – цилиндрическая передача со степенью точности 6 по всем трем нормам. Вид сопряжения зубчатых колес В; b – вид допуска бокового зазора (по соответствию виду сопряжения); V – класс отклонения межосевого расстояния (по соответствию виду сопряжения);

8-7-6-Са ГОСТ 1643-81 – цилиндрическая передача со степенью 8 – по нормам кинематической точности, 7 – по нормам плавности, 6 – по нормам контакта зубьев, с видом сопряжения С, видом допуска на боковой зазор а.

1. В соответствии с заданием задачи 7 выполняется рабочий чертеж прямозубого эвольвентного цилиндрического колеса внешнего зацепления с исходным контуром по ГОСТ 13755-81 (СТ СЭВ 308-76), учитывая требования ЕСКД.

Исходные данные (табл. 5 приложения)

Тип колеса автомобильное прямозубое

Степень точности 6

Модуль, мм m = 3

Число зубьев z = 41

Делительный диаметр, мм d = 123

Ширина зубчатого колеса, мм b_w = 30

Межосевое расстояние, мм а_w = 93

Вид сопряжения В

Рабочий чертеж зубчатого колеса представлен в масштабе 1:1, точность размеров, формы и расположения поверхностей назначены исходя из служебного назначения и обозначены на чертеже по ГОСТ 2.307-68, ГОСТ 2.308-79. Шероховатость проставлена в соответствии с ГОСТ 2.309-73 (рис. 1 приложения).

2. Выбор норм точности для заданного зубчатого колеса.

Для выбора норм кинематической точности, плавности и контакта зубьев устанавливается комплекс показателей для контроля автомобильного прямозубого колеса 6-й степени точности (табл. 2, 3, 4 в [35]).

Рекомендуемый комплекс включает:

– нормы кинематической точности:

F _vwr – допуск на колебание длины общей нормали;

F _rr – допуск на радиальное биение зубчатого венца;

– нормы плавности;

f '_i – допуск на местную кинематическую погрешность зубчатого колеса;

– нормы контакта зубьев:

суммарное пятно контакта;

– нормы бокового зазора:

Ен_s – наименьшее дополнительное смещение исходного контура для зубчатого колеса с внешними зубьями;

Т_н – допуск на смещение исходного контура.

Для заданного зубчатого колеса с модулем m =3 мм, диаметром делительной окружности d =123 мм, степенью точности 6, шириной зубчатого колеса b_w = 30 мм, межосевым расстоянием а_w= 93 мм, видом сопряжения – В, выбираем следующие нормы

Нормы кинематической точности

Допуск на колебание длины общей нормали:

F_vw = 16 мкм (табл. 6 в [35]).

Допуск на радиальное биение зубчатого колеса:

F_r = 25 мкм (табл. 6 в [35]).

Нормы плавности

Допуск на местную кинематическую погрешность:

f '_i = 18 мкм (табл. 8 в [35]).

Нормы контакта зубьев

суммарное пятно контакта

по высоте зубьев – не менее 50 %;

по длине зубьев – не менее 70 % (табл. 12 в [35]).

Нормы бокового зазора

Наименьшее дополнительное смещение исходного контура:

Ен_s =140 мкм (табл. 14 в [35]).

Допуск на смещение исходного контура:

Т_н = 90 мкм.