Типы шестерен: Зубчатые колеса, шестерни. Виды шестерен. Цилиндрические и конические шестерни. Расчет шестерни. Модуль шестерни.

Зубчатые колеса, шестерни. Виды шестерен. Цилиндрические и конические шестерни. Расчет шестерни. Модуль шестерни.

Содержание

Цилиндрические шестерни

Поперечный профиль зуба

Виды шестеренОбычно шестерни имеют профиль зубьев с эвольвентной боковой формой. Так как эвольвентное зацепление имеет ряд преимуществ перед остальными: форма этих зубьев соответствует условиям их прочности, зубья легко изготовить и обработать, шестерни не чувствительны к точности установки. Тем не менее, существуют зубчатые передачи с циклоидальной формой профиля зубьев, а так же с шестернями с круговой формой профиля зубьев, например - передача Новикова. Помимо этого, применяется несимметричный профиль зуба, например в храповых механизмах.


Параметры эвольвентной шестерни:
Параметры эвольвентной шестерни

Модуль шестерни (m) – это основной параметр, который определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем сильнее нагрузка на передачу, тем больше значение модуля, единица измерения модуля – миллиметры.

Расчет модуля шестерни:

d — диаметр делительной окружности

z — число зубьев шестерни

p — шаг зубьев

da — диаметр окружности вершин темной шестерни

db — диаметр основной окружности - эвольвенты

df — диаметр окружности впадин темной шестерни

haP+hfP — высота зуба темной шестерни, x+haP+hfP — высота зуба светлой шестерни

Формула расчета модуля шестерни

В машиностроении приняты стандартные значения модуля зубчатого колеса для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой числа от 1 до 50.

Высота головки зуба - haP и высота ножки зуба - hfP в случае, так называемого, «нулевого» зубчатого колеса соотносятся с модулем m следующим образом: haP = m; hfP =

1,2 m, то есть:

соотношение высоты зуба шестеренки с модулем

Отсюда получаем, что высота зуба h = 2,2m

Так же можно практически вычислить модуль шестерни, при этом, не имея всех данных для определения модуля, по следующей формуле:

практически вычислить модуль шестерни


Продольная линия зуба

Прямозубые шестерниПрямозубые шестерни

Прямозубые шестерни - самый применяемый тип зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, линия контакта зубьев пары зубчатых колес параллельна оси вращения, как и оси обеих зубчатых колес (шестеренок) располагаются строго параллельно.


Косозубые шестерни
Косозубые шестеренки

Косозубые шестерни – это модернизированная версия прямозубых шестерен. Зубья, в таком случае, расположены под углом к оси вращения. Зацепление зубьев этих шестерен происходит тише и плавнее, чем у прямозубых. Они применяются либо в малошумных механизмах, либо в тех которые требуют передачи большого крутящего момента на больших скоростях. К недостаткам этого типа шестерен можно отнести: увеличенную площадь соприкосновения зубьев, что вызывает значительное трение и нагрев деталей, а вследствие: потеря мощности и дополнительное использование смазочных материалов; так же механическая сила, направленная вдоль оси шестеренки, вынуждает применять упорные подшипники для установки вала.


Шевронные колёса
Шевронное колесо

Шевронные шестерни решают проблему механической осевой силы, которая возникает в случае применения косозубых колес, так как зубья шевронных (елочных) колёс изготавливаются в виде буквы «V» (или же они образовываются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые механические силы обеих половин шевронной шестерни взаимно компенсируются, поэтому нет нет необходимости использования упорных подшипников для установки валов. Шевронная передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, в следствии чего, в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами - плавающих опорах.


Шестерни с внутренним зацеплением

Шестерни с внутренним зацеплением

Шестерни такого типа имеют зубья, нарезанные с внутренней стороны. При их использовании происходит одностороннее вращение ведущей и ведомой шестерен. В данной зубчатой передаче меньше затрат на трение, а значит выше КПД. Применяются зубчатые колеса с внутренним зацеплением в ограниченных по габаритам механизмах, в планетарных передачах, в шестеренных насосах, в приводе башни танка.


Винтовые шестерни

Винтовые шестерни

Шестерни имеют форму цилиндра с расположенными на нем зубьями по винтовой линии. Эти шестеренки используются на непересекающихся валах, которые располагаются перпендикулярно друг друга, угол между ними 90°.


Секторная шестерня

Секторные шестерни

Секторная шестерня – это часть (сектор) шестерни любого типа, она позволяет сэкономить в габаритах полноценной шестерни, так как применяется в передачах, где не требуется вращение этого зубчатого колеса (шестеренки) на полный оборот.


Шестерни с круговыми зубьямиШестерни с круговыми зубьями

Шестерни этого типа имеют линию зубьев в виде окружности радиуса, за счет этого контакт в передаче происходит в одной точке на линии зацепления, которая располагается параллельно осям шестерен. Передачи с круговыми зубьями «Передача Новикова» имеет лучшие ходовые качества, чем косозубые – высокую плавность хода и бесшумность, высокую нагрузочную способность зацепления, но при одинаковых условиях их ресурс работы и КПД ниже, к прочему изготовление этих шестерен значительно сложнее. Поэтому применение таких шестеренок ограниченно.


Конические шестерни

Конические шестерни

Конические шестерни имеют различные виды, отличаются они по форме линий зубьев, с прямыми, с криволинейными, с тангенциальными, с круговыми зубьями. Применяются конические зубчатые передачи в машинах для движения механизма, где требуется передать вращение с одного вала на другой, оси которых пересекаются. Например, в автомобильных дифференциалах, для передачи момента от двигателя к колесам.


Зубчатая рейка

Зубчатая рейка

Зубчатая рейка является частью зубчатого колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Вследствие этого ее окружности представляют собой прямые параллельные линии. Эвольвентный профиль зубчатой рейки тоже имеет прямолинейное очертание. Это свойство эвольвенты является наиболее важным при изготовлении зубчатых колёс. Передачу с применением зубчатой планки (рейки) называют - реечная передача (кремальера), она используется для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Состоит передача из зубчатой рейки и прямозубого зубчатого колеса (шестеренки). Применяется такая передача в зубчатой железной дороге.


Звездочкашестерня-звезда

Шестерня-звезда - это основная деталь цепной передачи, которая используется совместно с гибким элементом - цепью для передачи механической энергии.

Коронная шестерняkoronnaya-shesternya

Коронная шестерня – это особый тип шестерен, их зубья находятся на боковой поверхности. Такая шестерня работает, как правило, в паре с прямозубой или с барабаном (цевочное колесо), состоящим из стержней. Такая передача используется в башенных часах.

ГОСТ, параметры, виды, типы, расчет

Основу конструкции любого механизма составляют элементы, призванные передать механическое усилие от двигателя на рабочий орган. В зависимости от принципа действия принято различать несколько видов таких передач: клиноременные, фрикционные или червячные. Но самое широкое распространение в технике получили зубчатые передачи.

Такие механизмы в простейшем случае использующие сопрягаемую пару, включающую ведущую шестерню и колесо зубчатое. Благодаря зубчатой форме поверхности эти элементы входят в зацепление между собой и за счет этого передают вращение с одного вала на другой. Кроме возможности передать механическую мощность, такая передача способна обеспечить изменение скорости вращения выходного вала, относительно входного. Благодаря таким свойствам, практически в каждом промышленном механическом устройстве встречается редуктор, понижающий скорость вращения или мультипликатор, наоборот увеличивающий ее. В более сложных механизмах, так называемых коробках передач, группа зубчатых колес способна выполнить ступенчатое изменение скорости.

Зубчатое колесоЗубчатое колесо

Широкое распространение зубчатые передачи получили благодаря высокой надежности и способности передавать момент в большом диапазоне нагрузок и скоростей вращения. При этом конструкция таких механизмов отличается относительной простотой и компактностью. Зубчатые передачи не предъявляют высоких требований к обслуживанию и характеризуются длительным сроком службы.

Наряду с очевидными достоинствами, этим механизмам присущ и ряд недостатков. В отличие от других типов передач, они более сложны в изготовлении, требуют более высокой точности обработки и применения специализированного обрабатывающего оборудования. Выбор материалов для зубчатых колес должен обеспечить сопротивляемость значительным механическим усилиям. Высокая жесткость, реализуемая зубчатой передачей, способствует минимизации потерь при передаче механической энергии. КПД таких механизмов приближаются к абсолютным значениям. Но при этом конструкция не позволяет преодолевать большие значения динамической нагрузки, что часто приводит к разрушению механизма. Еще одним негативным явлением, возникающим в процессе работы зубчатой пары, становится шум. Его уровень напрямую связан частотой вращения механизма и зависит от качества изготовления колес.

Виды зубчатых колес

Само название зубчатой передачи отражает ее конструкцию. В простейшем случае в состав такого механизма входят два вращающихся диска, на боковой поверхности, которых выполнены зубья. В процессе работы эти зубья зацепляются между собой. Колесо, связанное с источником вращающего момента, увлекает за собой второе. В итоге ведомый вал начинает вращаться.

В зависимости от направления передачи энергии используются разные обозначения зубчатых колес. Элемент, к которому присоединен вал двигателя, называется ведущим зубчатым колесом. В понижающих передачах оно характеризуется небольшим диаметром и малым числом зубьев. В технической литературе этот элемент часто называют шестерней. Сопрягаемое с ней колесо большого диаметра с большим числом зубьев называется ведомым. Вал этого колеса используется для передачи мощности на рабочий орган исполнительного механизма. Более сложные виды передач используют большее количество зубчатых колес. Например, такие устройства используются для реализации возможности отбора мощности от одного вала на несколько устройств или переключения скоростей вращения.

Виды зубчатых колесВиды зубчатых колес

Высокие технические характеристики передачи и различные направления применения привели к созданию большого числа вариантов зубчатых колес. Наиболее простыми и распространенными из них являются цилиндрические прямозубые колеса. Зуб такой детали расположен на боковой поверхности колеса, параллельно оси. Второе колесо механической передачи имеет аналогичную геометрию. Оси обеих колес должны располагаться параллельно, на строго заданном расстоянии. Высокая технологичность изготовления этого типа деталей способствует массовому применению прямозубых  передач в различных отраслях промышленности.

Из недостатков следует отметить только невысокий предельный момент.  В сложных условиях работы используют другие виды зубчатых колес. Благодаря изменению геометрии зацепления, такие передачи обладают улучшенными свойствами. Например, для передач повышенной мощности проектируют косозубые колеса. В них ось зуба расположена под углом к оси вращения, за счет чего достигается большая зона контакта сопрягаемых деталей. В механизмах, характеризующихся сверхтяжелыми нагрузками, применяют шевронные модели. Зацепление в такой передаче выполняется на основе V-образных зубьев, чем обеспечивается оптимальное распределение нагрузки. Еще один вид зуба, называемый, круговым или криволинейным, выполняется в виде дуги. Он обеспечивает улучшенные механические характеристики, но достаточно трудоемок в изготовлении, поэтому большого распространения не получил.

Профиль или поперечное сечение зуба в механических передачах может быть практически любым. Встречаются варианты с треугольным, трапециевидным, прямоугольным или круглым профилем. Всем им, несмотря на простоту изготовления, свойственны недостатки, связанные с неравномерностью зацепления. Поэтому, в современных механических передачах, профиль чаще всего выполняется эвольвентным. Он представляет собой сложную кривую, обеспечивающую постоянное качество зацепления, вне зависимости от углового положения отдельных деталей и как следствие постоянство передаточного отношения.  Такой профиль показывает оптимальные характеристики и относительно прост в изготовлении.

Кроме вида и профиля зуба, принято выделять и место его расположения. В зависимости от назначения, элементы зацепления могут быть расположены на внешней или внутренней части колеса. Также встречаются колеса   с расположением зацепляющихся элементов со стороны торцевой части. Подобные шестерни называют корончатыми. Область их применения достаточно узка, поэтому встречаются они сравнительно редко. Гораздо более широкое применение получили передачи конического типа. Элементы зацепления в таких механизмах выполнены на поверхности усеченного конуса. Результирующее расположение конических шестерен подразумевает разное положение их осей в пространстве.

Еще один вид зубчатой передачи применяется в механизмах, преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательное. Общее название таких устройств — рейка-шестерня.

Ведущий элемент такой передачи выполнен в виде обычного зубчатого колеса. Ведомая деталь представляет собой рейку, с нанесенными на одной из граней, зубьями. Вращение шестерни приводит к продольному перемещению рейки. Подобные передачи широко распространены в станочном оборудовании.

Виды зубчатых передачВиды зубчатых передач

С зубчатыми колесами часто сравнивают звездочки цепных передач. Схожая форма деталей приводит к путанице. На самом деле цепная передача имеет иной принцип действия, а конструкция звездочки рассчитывается по собственным формулам.

Редкие модели

В общем случае считается, что зубчатое колесо должно иметь цилиндрическую форму. Но встречаются модели и некруглого типа. Главной их особенностью является переменное передаточное отношение, зависящее от угла поворота детали. Сегодня разработаны модели треугольной и квадратной формы, а также эллиптические шестерни. При постоянном вращении ведущего вала эти модели обеспечивают неравномерную скорость выходного. Высокая сложность изготовления и ограниченная область применения не дали подобным конструкциям широкого распространения. Тем не менее, сегодня встречаются отдельные устройства, в составе которых можно встретить некруглые шестерни. Примером могут служить редукторы некоторых насосов или специфические измерительные приборы.

Некруглая шестерняНекруглая шестерня

Конструкция зубчатого колеса

Несмотря на кажущуюся простоту, в технике принято выделять несколько отдельных частей зубчатого колеса. Как и любое другое колесо, зубчатый вариант в своей основе имеет диск необходимого диаметра. Основной частью является обод, на боковой или торцевой поверхности которого выполнены зубья. Все вместе они образуют так называемый венец зубчатого колеса. Геометрия зубьев различна у разных типов зубчатой передачи. Сам зуб условно разбивается на несколько частей. Наружная часть называется вершиной. Прилегающие к ней боковые поверхности носят название головки зуба. Внутренняя часть именуется ножкой зуба. Две соседние ножки образуют впадину зубчатого колеса.

Для крепления на валу механизма в центре диска изготавливается ступица со сквозным отверстием. Форма отверстия зависит от геометрии сечения вала и может быть цилиндрической, квадратной или многоугольной. При использовании цилиндрических валов, в ступице обычно выполняют шпоночный паз.

С целью уменьшения веса толщина диска колеса выполняется обычно меньше, чем толщина ступицы или обода. Также для этого в теле диска могут присутствовать окна разнообразной формы.

Параметры зубчатого колесаПараметры зубчатого колеса

Основные параметры

Для обеспечения подвижности и работоспособности, конструкция отдельных деталей механической передачи должна быть согласована по размерам и геометрии. Для этого при описании подобных устройств принято использовать систему специальных параметров. В их число входят геометрические, массогабаритные и прочностные величины, закрепленные стандартами. Применение стандартных параметров позволяет сравнительно просто производить расчет унифицированных зубчатых передач и обеспечивает гарантированное сопряжение всех изделий между собой. Естественно, что для разных видов, параметры будут несколько отличаться. Далее рассматриваются термины, связанные с конструкцией эвольвентного цилиндрического колеса. Эти параметры, в своем большинстве, описывают основные характеристики и других вариантов колес.

В основе сечения зуба большинства шестерен лежит эвольвентный профиль, который  получается на основе одноименной кривой. Его применение легко стандартизируется,  характеризуется высокой технологичностью изготовления и низкими требованиями к качеству сборки механизма. Основными параметры эвольвентного зубчатого колеса  считаются модуль зацепления и количество зубьев зубчатого колеса. При одном и том же наружном диаметре деталей значения этих величин могут существенно отличаться в разных вариантах конструкции.

Червячная передачаЧервячная передача

Число зубьев определяет коэффициент передачи и геометрические размеры зубьев. На ведущем колесе редуктора оно выполняется меньшим, чем на ведомом. В итоге один нормальный оборот ведущей шестерни приводит к повороту ведомого колеса только на определенный угол. Отношение числа зубьев двух колес  дает значение передаточного коэффициента. Размеры зубьев определяются как отношение их количества к длине окружности колеса. С целью упрощения расчетов и гарантированного обеспечения зацепления между разными колесами, предусмотрен дополнительный параметр, называемый модулем зацепления. Любые шестерни с одинаковым модулем обеспечивают взаимодействие между собой и могут использоваться для построения механизмов, без дополнительной обработки.

Сумма ширины зуба и впадины совместно дают шаг зубчатого колеса. Учитывая неравномерность профиля по радиусу и зависимость длины дуги от диаметра, в каждом колесе можно определить бесконечное число значений этого параметра. С целью стандартизации принято рассматривать шаг по делительной окружности, называемый так же окружным шагом. Отношение этого шага к числу пи дает модуль зацепления. В некоторых случаях для описания шестерен используют угловой шаг,  измеряемый в градусах. Стандартами предусмотрены и несколько других угловых величин. Например, для упрощения настройки оборудования при изготовлении колес рассматривают угловую ширину зуба и угловую ширину впадины. Определяются они также на основе делительной окружности.

Диаметры окружностей

Рассмотрение геометрии зубчатых пар невозможно без определения диаметров. На каждой детали их выделяется несколько. Широкое распространение имеет диаметр окружности по выступам, иногда называемый диаметром вершин. Он определяет максимальные габариты диска колеса. Его противоположностью считается диаметр окружности впадин. Разность этих величин, поделенная пополам, дает полную длину зуба. Но этот параметр в чистом виде не используется. При расчетах принято выделять высоту головки и ножки зуба. Граница, отделяющая два этих понятия, называется делительной окружностью зубчатого колеса. Диаметр данной окружности выполняет функцию опорного параметра при выполнении расчетов геометрии, так как именно по ней определяется окружной шаг и модуль зацепления. Еще один диаметральный параметр, называемый основной окружностью, описывает теоретическую кривую, которая является базой при построении эвольвенты. Диаметр основной окружности используется для построения конкретного профиля зуба.

Диаметр окружностей зубчатого колесаДиаметр окружностей зубчатого колеса

Модуль зубчатого колеса

Универсальным понятием, позволяющим определить геометрические параметры деталей, выступает модуль зубчатой передачи. Его значение равно длине дуги в миллиметрах, приходящейся на один зуб колеса.  Конкретное значение определяется по делительной окружности. Ее численно подбирают таким образом, что бы значение модуля совпадало с одним из общепринятых значений, найти которые можно  в специальной литературе. В отечественной практике стандартные модули зубчатых колес нормированы в ГОСТ 9563-60. При проектировании шестерен обычно задаются значением этого параметра, а от него легко рассчитают все множество других.  Исходными данными для определения требуемого модуля зубчатого колеса выступают расчеты прочности, призванные обеспечить требуемую мощность механической передачи.

Скачать ГОСТ 9563-60

Модуль зубчатого колеса связан с целым набором производных параметров. Используя несложные формулы расчета и значение необходимого числа зубьев, можно получить окружной шаг, диаметры верши и впадин, толщину зуба и ширину впадины по делительной окружности.

В зарубежной литературе аналогом отечественного модуля выступает питч. По своей сути это обратная к модулю зацепления величина, приведенная к дюймовой системе измерений. Аналогично для питчей разработаны специальные таблицы, содержащие нормированные значения параметра.

Расчет параметров

Расчет параметров зубчатых колес выполняют комплексно, для всей передачи. Необходимость расчета отдельного колеса возникает только в процессе ремонта оборудования с неизвестными данными. Расчет начинают с определения требуемого числа зубьев и модуля зацепления. Для того чтобы узнать значение модуля, предварительно проводят расчеты на прочность,  исходя из срока службы и выбранного материала будущего механизма. Также на этом этапе рассчитывают межосевое расстояние между колесами. На основе полученных данных выносливости зубьев вычисляется минимально допустимая величина модуля зацепления. Конкретное его значение выбирается на основе таблиц, приведенных в справочной литературе. Далее, используя требуемое передаточное отношение, производится вычисление числа зубьев на сопрягаемых колесах.

Расчет параметров зубчатого колесаРасчет параметров зубчатого колеса

При известном модуле зацепления и количестве зубьев шестерни и колеса, доступно произвести вычисление геометрических размеров отдельных деталей. Основные диаметры и профиль зуба передачи рассчитываются с использованием несложных арифметических действий.  Сложные операции потребуются только для ограниченного числа параметров. Для цилиндрического прямозубого колеса тригонометрические функции содержат только формулы расчета делительного диаметра. При проектировании других типов зубчатых колес, используют тот же математический аппарат, что и для прямозубых, но с добавлением расчетов, учитывающих иную геометрию деталей. Результаты расчетов используют для построения чертежей будущих шестерен, а также при вычислении параметров редукторов.

Заключительным этапом расчета зубчатой передачи становится окончательная проверка механизма на прочность. Если результаты этих вычислений укладываются в принятые нормативы, то полученные значения величин можно использовать для изготовления готового механизма. В противном случае может потребоваться выполнить новый расчет, изменив исходные данные, например, увеличить геометрические размеры, либо поменять тип зубчатой передачи или количество ступеней редуктора.

Применение

Высокие свойства зубчатых передач нашли отражение в широком спектре применений. Во многих промышленных механизмах используются редукторы, призванные понизить  число оборотов вращения вала двигателя, для передачи на технологическое оборудование. Помимо изменения скорости, такое устройство также увеличивает механический момент. В итоге маломощный двигатель с большой скоростью вращения, способен приводить в движение медленный и тяжелый механизм.

С целью уменьшения габаритов редуктора его часто выполняют многоступенчатым. Большое количество зубчатых колес входят в последовательное зацепление между собой, обеспечивая высокое передаточное число. Классическим примером подобного устройства являются обычные механические часы. Благодаря множеству специально подобранных передач, скорости движения секундной, минутной и часовой стрелок отличаются друг от друга ровно в 60 раз.

Зубчатые передачи позволяют реализовать и функцию регулирования скорости. Для этого применяются сменные комплекты колес, имеющих одинаковое межосевое расстояние и разное передаточное отношение.

Меняя один комплект на другой, можно получить разные скорости выходного вала. Этот принцип действия лег в основу коробок переключения передач, широко используемых в автомобилестроении, станкостроении и других отраслях.

Обычное зубчатое колесо допускает применение и для повышения скорости выходного вала относительно входного. В общем случае для этого достаточно развернуть редуктор или поменять местами точки подключения двигателя и конечного механизма.  Называется подобное устройство мультипликатор. Из особенностей его применения необходимо учитывать запас по мощности двигателя, сопоставимый с передаточным числом механизма.

Зубчатые колеса используются также  для изменения направления движения. Две цилиндрические шестерни с одинаковым числом зубьев реализуют функцию смены направления вращения вала. Передачи конической или корончатой конструкции используются в случае необходимости смены положения оси в пространстве. Ведущая и ведомая шестерни в таких механизмах развернуты друг относительно друга на какой-либо угол, значение которого может достигать 90 градусов. При этом передаточное отношение часто равно единице, что обеспечивает одинаковые скорости валов.

Применение зубчатого колесаПрименение зубчатого колеса

Наряду с простыми вариантами передач, содержащих зубчатые колеса, разработаны несколько специальных моделей. С целью снижения материалоемкости, в механизмах с ограниченным углом поворота, используют только часть зубчатого колеса. Такой сектор, обладая всеми основными свойствами зубчатого зацепления, отличается более низкой  массой и стоимостью.

Еще один вариант, называемый планетарной передачей, также характеризуется малым весом и габаритами. При этом устройство обеспечивает высокое значение передаточного числа и пониженный уровень шума в процессе работы. Конструктивно такая передача состоит из нескольких шестерен, имеющих разную степень свободы. За счет этого механизм может не только передавать вращение, но и складывать или выделять угловые скорости разных валов, находящихся на одной оси. Сегодня разработано большое число вариантов планетарных передач,  отличающихся типом и взаимным расположением зубчатых колес. Планетарные передачи широко применяются в автомобильной и авиационной технике, тяжелом металлорежущем оборудовании. Среди недостатков, сдерживающих распространение передач данного типа, следует отметить низкий КПД и высокие конструктивные требования к точности изготовления отдельных деталей.

Производство конических, прямозубых, секторных и др. виды шестерней.
В современных технологиях используются десятки видов различных механических передач, которые предназначены для передачи крутящегося момента от одного вала к другому. Так же есть виды передач, которые преобразуют поступательные движения во вращательные. В этих передачах используются различные виды шестерней, конические шестерни, цилиндрические и другие. Такие передачи используются там, где необходимо передать большую мощность при маленьком размере механизма.

Виды шестерней

Технологически все шестерни имеют основание с круговым (или продольным) зубчатым радиусом. Передача крутящегося момента происходит в результате зацепления зубьями двух (или более) шестерней. Практически все виды шестерней относятся к тому или иному виду:
  • Прямозубые шестерни;
  • Косозубые шестерни;
  • Шестерни с внутренним зацеплением;
  • Винтовые шестерни;
  • Секторные шестерни;
  • Шестерни с круговыми зубьями;
  • Конические шестерни;
  • Зубчатые рейки;
  • Шестерня-звезда.

Прямозубые шестерни

Изготовление валов, шестерен. Прямозубая шестерня. Литейный завод "МАЯК"
Прямозубые шестерни используются наиболее часто и являются одними из первых придуманных зубчатых колёс. Прообразы прямозубых шестерней появились тысячи лет назад. Сейчас прямозубые шестерни изготавливают из различных материалов, металла, пластика, а так же изготавливают композитные детали используя сочетания разных металлов и пластика. Прямозубые шестерни позволяют передать поступательный момент только на валы, находящиеся в одной плоскости (параллельные).

Косозубые шестерни

Изготовление вал шестерни по чертежам. Косозубая шестерня. Литейный завод "МАЯК"
Косозубые шестерни это усовершенствованные прямозубые шестерни. Здесь зубья находятся под различным углом. Данная конструкция позволяет уменьшить шум, увеличить плавность передачи и поднять допустимую передаваемую мощность, так как сами зубья имеют большую площадь, по сравнению с прямозубыми. Косозубые шестерни имеют некоторые недостатки, которые связаны с повышенным трением, в связи с увеличением площади зубьев.

Шестерни с внутренним зацеплением

Производство шестерен. Шестерня с внутренним зацеплением. Литейный завод "МАЯК"
Шестерни с внутренним зацеплением имеют зубья на внутренней поверхности, что позволяет ведущему и ведомому валу вращаться в одном направлении. Такие шестерни используются для создания механизмов с небольшими габаритами, в планетарных передачах, насосах. Шестерни больших габаритов устанавливаются в качестве поворотных устройств в башнях танков, для поворота крановых механизмов, вращения кабин разной строительной техники.

Винтовые шестерни

Винтовые шестерни имеют вид цилиндра, где зубья шестерней расположены по винтовой линии. Такие шестерни используются в непересекающихся валах, находящихся перпендикулярно друг к другу.

Секторные шестерни

Изготовление шестерней на заказ. Секторная шестерня. Литейный завод "МАЯК"

Секторные шестерни имеют только некоторую часть обыкновенной шестерни. Такие шестерни используют там, где нет необходимости в полном обороте валов шестерней. Такие шестерни используются в шаговых механизмах, рулевых рейках.

Шестерни с круговыми зубьями

Шестерни с круговыми зубьями сделаны по оригинальной конструкции, где сами зубья шестерней имеют небольшой изгиб по радиусу. Такие шестерни имеют более плавный ход и высокую нагрузочную способность. Правда, изготовление таких элементов сложнее, а КПД механизмов снижено.

Конические шестерни

Изготовление шестерен по образцу. Коническая шестерни. Литейный завод "МАЯК"Изготовление круговых шестерен. Конические шестерни, пара. Литейный завод "МАЯК"
Конические шестерни имеют различные модификации, но основная их особенность – это передача вращательного движения в механизмах, где крутящиеся валы пересекаются на плоскости, то есть под углом близким к 90°. Конические шестерни бывают круговыми, тангенциальными, прямыми, криволинейными. Наиболее точный и распространённый пример использования конических шестерней – это дифференциал автомобиля. Шестерни такого вида используются в различных редукторах и сотнях разнообразных механизмов. Конические шестерни используются обычно в паре и она называется коническая зубчатая пара. Завод "Маяк" изготавливает конические шестерни на заказ, по чертежам, по образцам или на основании специфических устройств или механизмов, предоставленных заказчиком.

Шестерня звезда

Изготовление шестеренок на заказ. Шестерня звезда. Литейный завод "МАЯК"
Шестерня звезда используется с дополнительным элементом – цепью. Цепная передача всем известна на примере велосипеда. Такие конструкции используются для передачи вращательного и поступательного момента от одного вала к другому, которые находятся на некоторое расстояние друг от друга. Заменителем цепной передачи является ремённая. Но, в отличии от ремённой, цепная передача не вызывает проскальзывания.
Благодаря шестерённым передачам возможна работа миллионов механизмов. Во многих из них используются различные виды шестерней, благодаря чему сами механизмы имеют компактный вид.
Универсальности и компактности можно добиться, используя на одной шестерне сразу несколько видов зубьев. Несмотря на то, что изготовление сложных шестерней иногда связанно с технологическими тонкостями, и повышенной стоимости такого изделия, всё же они оправдывают себя.

Пример сложных шестерней (совокупность конической и прямозубой).
Изготовление сложных шестеренок на заказ. Литейный завод "МАЯК". Коническая шестерня  

Шестерни разных видов в комплексном устройстве (коробка передач автомобиля)


Изготовление разных видов шестеренок на заказ. Пример шестерни в комплексном устройстве - коробка передач автомобиля.
виды, материалы для изготовления, способы обработки и расчёты зацеплений

Зубчатые передачиБольшинство механических передач включает в себя зубчатые зацепления. Зубчатые передачи используются для изменения скоростей вращательного движения, направлений вращения и моментов. Они служат для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот, для изменения пространственного расположения элементов трансмиссии и осуществления многих других функций, необходимых для работы машин и механизмов.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

  1. Виды зубчатых передачЦилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
  2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
  3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
  4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
  5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
  6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

Форма зуба

Зацепления различаются по профилю и типу зубьев. По форме зуба различают эвольвентные, круговые и циклоидальные зацепления. Наиболее часто используемыми являются эвольвентные зацепления. Они имеют технологическое превосходство. Нарезка зубьев может производиться простым реечным инструментом. Эти зацепления характеризуются постоянным передаточным отношением, не зависящим от смещения межцентрового расстояния. Но при больших мощностях проявляются недостатки, связанные с небольшим пятном контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Это может приводить к поверхностным разрушениям и выкрашиванию материала поверхностей.

Цилиндрическая передача

В круговых зацеплениях выпуклые зубья шестерни сцепляются с вогнутыми колесами и пятно контакта значительно увеличивается. Недостатком этих передач является то, что появляется трение в колёсных парах. Виды зубчатых колёс:

  1. Виды зубчатых колесПрямозубые. Это наиболее часто используемый вид колёсных пар. Контактная линия у них параллельна оси вала. Прямозубые колёса сравнительно дешевы, но максимальный передаваемый момент у них меньше, чем у косозубых и шевронных колёс.
  2. Косозубые. Рекомендуется применять при больших частотах вращения, они обеспечивают более плавный ход и уменьшение шума. Недостатком является повышенная нагрузка на подшипники из-за возникновения осевых усилий.
  3. Шевронные. Обладают преимуществами косозубых колёсных пар и не нагружают подшипники осевыми силами, так как силы направлены в разные стороны.
  4. Криволинейные. Применяются при больших передаточных отношениях. Менее шумные и лучше работают на изгиб.

Прямозубые колёсные пары имеют наибольшее распространение. Их легко проектировать, изготавливать и эксплуатировать.

Материалы для изготовления

Основной материал для изготовления колёсных пар — это сталь. Шестерня должна иметь более высокие прочностные характеристики, поэтому колёса часто изготавливают из разных материалов и подвергают разной термической или химико-термической обработке. Шестерни, изготовленные из легированной стали, подвергают поверхностному упрочнению методом азотирования, цементации или цианирования. Для углеродистых сталей используется поверхностная закалка.

Виды и принципы работы зубчатых передач

Зубья должны обладать высокой поверхностной прочностью, а также более мягкой и вязкой сердцевиной. Это предохранит их от излома и износа поверхности. Колёсные пары тихоходных машин могут быть изготовлены из чугуна. В различных производствах применяются также бронза, латунь и различные пластики.

Способы обработки

Зубчатые колёса изготавливаются из штампованных или литых заготовок методом нарезания зубьев. Нарезание производится методами копирования и обкатки. Обкатка позволяет одним инструментом вырезать зубья различной конфигурации. Инструментами для нарезания могут быть долбяки, червячные фрезы или рейки. Для нарезания методом копирования используются пальцевые фрезы. Термообработка производится после нарезки, но для высокоточных зацеплений после термообработки применяется ещё шлифовка или обкатка.

Обслуживание и расчёт

Механизмы зубчатых передачТехобслуживание заключается в осмотре механизма, проверке целостности зубьев и отсутствия сколов. Проверка правильности зацепления производится при помощи краски, наносимой на зубья. Изучается величина пятна контакта и его расположение по высоте зуба. Регулировка производится установкой прокладок в подшипниковых узлах.

Сначала надо определиться с кинематическими и силовыми характеристиками, необходимыми для работы механизма. Выбирается вид передачи, допустимые нагрузки и габариты, затем подбираются материалы и термообработка. Расчёт включает в себя выбор модуля зацепления, после этого подбираются величины смещений, число зубьев шестерни и колеса, межосевое расстояние, ширина венцов. Все значения можно выбирать по таблицам или использовать специальные компьютерные программы.

Главными условиями, необходимыми для длительной работы зубчатых передач, являются износостойкость контактных поверхностей зубьев и их прочность на изгиб.

Достижению хороших характеристик и уделяется основное внимание при проектировании и изготовлении зубчатых механизмов.

Зубчатое колесо — Википедия с видео // WIKI 2

Работа цилиндрической зубчатой передачи

Зубча́тое колесо́ или шестерня́[1], зубчатка[2] — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.

Обычно термины зубчатое колесо, шестерня, зубчатка являются синонимами, но некоторые авторы называют ведущее зубчатое колесо шестернёй, а ведомое — колесом[2]. Происхождение слова «шестерня́» доподлинно неизвестно, хотя встречаются предположения о связи с числом «шесть». Л. В. Куркина, однако, выводит термин из слова «шест» (в смысле «ось»)[3].

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования крутящего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому крутящий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то крутящий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Движение точки соприкосновения зубьев с эвольвентным профилем;слева — ведущее, справа — ведомое колесо

Движение точки соприкосновения зубьев с эвольвентным профилем;
слева — ведущее, справа — ведомое колесо

Шестерённая гидромашина

Энциклопедичный YouTube

  • 1/5

    Просмотров:

    75 391

    26 577

    10 397

    39 452

    61 517

  • ✪ Видеоуроки Компас.18 Зубчатое колесо в Компасе

  • ✪ Solidworks. Параметрическое зубчатое колесо

  • ✪ Эвольвентное зубчатое колесо в Creo, Pro/ENGINEER (proper involute gear tutorial)

  • ✪ Уроки SolidWorks: 4. Зубчатое колесо и звездочка для цепи в GearTeq (kb.menzulov.ru)

  • ✪ SolidWorks. Урок.Создание шестерни

Содержание

История

Сама по себе идея механической передачи восходит к идее колеса. Применяя систему из двух колёс разного диаметра, можно не только передавать, но и преобразовывать движение. Если ведомым будет большее колесо, то на выходе мы потеряем в скорости, но зато крутящий момент этой передачи увеличится. Эта передача удобна там, где требуется «усилить движение», например, при подъеме тяжестей. Но сцепление между передаточными колесами с гладким ободом недостаточно жесткое, колёса проскальзывают. Поэтому вместо гладких колес начали использовать зубчатые.

В Древнем Египте для орошения земель уже использовались приводимые в действие быками устройства, состоявшие из деревянной зубчатой передачи и колеса с большим числом ковшей.

Вместо зубьев первоначально использовали деревянные цилиндрические или прямоугольные пальцы, которые устанавливали по краю деревянных ободьев.

Изготовленный в I веке до н.э. Антикитерский механизм состоял из десятков металлических зубчатых колес[4].

Цилиндрические зубчатые колёса

Параметры зубчатого колеса

Профиль зубьев колёс как правило имеет эвольвентную боковую форму. Однако существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Параметры эвольвентного зубчатого колеса:

  • m — модуль колеса. Модулем зацепления называется линейная величина в π раз меньшая окружного шага P или отношение шага по любой концентрической окружности зубчатого колеса к π, то есть модуль — число миллиметров диаметра делительной окружности приходящееся на один зуб. Тёмное и светлое колёсо имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через него выражаются все остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:
m = d z = p π {\displaystyle \mathbf {m={\frac {d}{z}}={\frac {p}{\pi }}} }
  • z — число зубьев колеса
  • p — шаг зубьев (отмечен сиреневым цветом)
  • d — диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом)
  • da — диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом)
  • db — диаметр основной окружности — эвольвенты (отмечена зелёным цветом)
  • df — диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом)
  • haP+hfP — высота зуба тёмного колеса, x+haP+hfP — высота зуба светлого колеса

Для целей стандартизации, удобства изготовления и замены зубчатых колёс в машиностроении приняты определённые значения модуля зубчатого колеса m, представляющие собой ряд из чисел на выбор: 0,05; 0,06; 0,08; 0,1; 0,12; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100. [5]

Зубчатые колеса могут быть изготовлены с различным смещением режущей рейки: без смещения (нулевое зубчатое колесо или "с нулевыми зубцами"), с положительным смещением (смещение в сторону увеличения материала), с отрицательным смещением (смещение в сторону уменьшения материала).

Высота головки зуба — haP и высота ножки зуба — hfP — в случае нулевого зубчатого колеса соотносятся с модулем m следующим образом: haP = m; hfP = 1,25 m, то есть:

h f P h a P = 1 , 25 {\displaystyle \mathbf {{\frac {h_{fP}}{h_{aP}}}=1,25} }

Отсюда получаем, что высота зуба h (на рисунке не обозначена):

h = h f P + h a P = 2 , 25 m {\displaystyle \mathbf {h={h_{fP}}+{h_{aP}}=2,25m} }

Вообще из рисунка ясно, что диаметр окружности вершин da больше диаметра окружности впадин df на двойную высоту зуба h. Исходя из всего этого, если требуется практически определить модуль m зубчатого колеса, не имея нужных данных для вычислений (кроме числа зубьев z), то необходимо точно измерить его наружный диаметр da и результат разделить на число зубьев z плюс 2:

m = d a z + 2 {\displaystyle \mathbf {m={\frac {d_{a}}{z+2}}} }

Продольная линия зуба

Цилиндрические зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на:

ПРЯМОЗУБЫЕ

ПРЯМОЗУБЫЕ

КОСОЗУБЫЕ

КОСОЗУБЫЕ

ШЕВРОННЫЕ

ШЕВРОННЫЕ

ЗУБЬЯ НОВИКОВА

ЗУБЬЯ НОВИКОВА

Прямозубые колёса

Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно. Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость, их работа имеет наивысший КПД, но, в то же время, предельный передаваемый крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и шевронных.

Косозубые колёса

Зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть винтовой линии. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом. Также увеличена площадь контакта, что при тех же размерах с прямозубыми позволяет передавать больший крутящий момент. При работе косозубой пары зацепления возникает механическая осевая сила, направленная вдоль оси вращения каждого колеса и стремящаяся раздвинуть оба колеса в противоположные стороны от плоскости контакта, что обязательно требует применения упорных подшипников. Увеличенная площадь трения зубьев косозубого зацепления вызывает дополнительные потери мощности на нагрев). В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шевронные колеса

Изобретение шевронного профиля зуба часто приписывают Андре Ситроену, однако на самом деле он лишь выкупил патент на более совершенную схему, которую придумал польский механик-самоучка[6]. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Колёса с круговыми зубьями

Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Зубчатые колёса с внешним и внутренним зацеплением

Пара зубчатых колёс с ВНЕШНИМ зацеплением.Передаточное число — 3 (42/14).Вращение колёс происходит противонаправленно.

Пара зубчатых колёс с ВНЕШНИМ зацеплением.
Передаточное число — 3 (42/14).
Вращение колёс происходит противонаправленно.

Пара зубчатых колёс с ВНУТРЕННИМ зацеплением.Передаточное число — 3 (42/14).Вращение колёс происходит сонаправленно.

Пара зубчатых колёс с ВНУТРЕННИМ зацеплением.
Передаточное число — 3 (42/14).
Вращение колёс происходит сонаправленно.

Секторные колёса

Секторное колесо представляет собой часть обычного цилиндрического колеса с зубьями любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Конические зубчатые колёса

Конические колёса в приводе затвора плотины

Главная передача в заднеприводном автомобиле

Главная передача в заднеприводном автомобиле

Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с круговым зубом, например, применяются в автомобильных главных передачах коробки передач.

Реечная передача (кремальера)

Реечная передача (кремальера) Система Романа Абта[de]), применяется в зубчатой железной дороге Система Романа Абта[de]), применяется в зубчатой железной дороге

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

Зубчатая рейка представляет собой часть колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Поэтому делительная окружность, а также окружности вершин и впадин превращаются в параллельные прямые линии. Эвольвентный профиль рейки также принимает прямолинейное очертание. Такое свойство эвольвенты оказалось наиболее ценным при изготовлении зубчатых колёс.

Также реечная передача применяется в зубчатой железной дороге.

Цевочная передача

Цевочная передача

Коронная шестерня

Коронная шестерня

Коронные колёса

Коронное колесо — особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо, как правило, стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах. Передачи с цевочным колесом — одни из самых ранних и просты в изготовлении, но характеризуются очень большими потерями на трение.

Другие

Non-circular gear.svg

Зубчатые барабаны киноаппаратуры — предназначены для точного перемещения киноплёнки за перфорацию. В отличие от обычных зубчатых колес, входящих в зацепление с другими колесами или зубчатыми профилями, зубчатые барабаны киноаппаратуры имеют шаг зубьев, выбранный в соответствии с шагом перфорации. Большинство таких барабанов имеет эвольвентный профиль зубьев, изготавливаемых по тем же технологиям, что и в остальных зубчатых колесах.

Изготовление зубчатых колёс

Метод обката

Метод обката

Метод обката

В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.

Метод обката с применением гребёнки

Нарезание зубчатого колеса на зубофрезерном станке с помощью червячной фрезы

Червячная фреза

Червячная фреза

Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется зуборезной гребёнкой. На одной стороне гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка накатываемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложные перемещения, состоящие из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.

Метод обката с применением червячной фрезы

Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление.

Метод обката с применением долбяка

Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.

Литейная форма для бронзового храпового колеса. Китай, династия Хань. (206 до н. э. — 220 н. э.)

Метод копирования (Метод деления)

Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.

Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.

Горячее и холодное накатывание

Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определённой глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определённую глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.

Изготовление конических колёс

Деревянная форма для изготовления зубчатого колеса из музея Geararium, 1896 год

Деревянная форма для изготовления зубчатого колеса из музея Geararium, 1896 год

Технология изготовления конических колёс теснейшим образом связана с геометрией боковых поверхностей и профилей зубьев. Способ копирования фасонного профиля инструмента для образования профиля на коническом колесе не может быть использован, так как размеры впадины конического колеса изменяются по мере приближения к вершине конуса. В связи с этим такие инструменты, как модульная дисковая фреза, пальцевая фреза, фасонный шлифовальный круг, можно использовать только для черновой прорезки впадин или для образования впадин колёс не выше восьмой степени точности.

Для нарезания более точных конических колёс используют способ обкатки в станочном зацеплении нарезаемой заготовки с воображаемым производящим колесом. Боковые поверхности производящего колеса образуются за счёт движения режущих кромок инструмента в процессе главного движения резания, обеспечивающего срезание припуска. Преимущественное распространение получили инструменты с прямолинейным лезвием. При прямолинейном главном движении прямолинейное лезвие образует плоскую производящую поверхность. Такая поверхность не может образовать эвольвентную коническую поверхность со сферическими эвольвентными профилями. Получаемые сопряжённые конические поверхности, отличающиеся от эвольвентных поверхностей, называют квазиэвольвентными.

Моделирование

Ошибки при проектировании зубчатых колёс

Зуб, подрезанный у основания

Подрезание зуба

Согласно свойствам эвольвентного зацепления, прямолинейная часть исходного производящего контура зубчатой рейки и эвольвентная часть профиля зуба нарезаемого колеса касаются только на линии станочного зацепления. За пределами этой линии исходный производящий контур пересекает эвольвентный профиль зуба колеса, что приводит к подрезанию зуба у основания, а впадина между зубьями нарезаемого колеса получается более широкой. Подрезание уменьшает эвольвентную часть профиля зуба (что приводит к сокращению продолжительности зацепления каждой пары зубьев проектируемой передачи) и ослабляет зуб в его опасном сечении. Поэтому подрезание недопустимо. Чтобы подрезания не происходило, на конструкцию колеса накладываются геометрические ограничения, из которых определяется минимальное число зубьев, при котором они не будут подрезаны. Для стандартного инструмента это число равняется 17. Также подрезания можно избежать, применив способ изготовления зубчатых колёс, отличный от способа обкатки. Однако и в этом случае условия минимального числа зубьев нужно обязательно соблюдать, иначе впадины между зубьями меньшего колеса получатся столь тесными, что зубьям большего колеса изготовленной передачи будет недостаточно места для их движения и передача заклинится.

Подрезание зуба

Подрезание зуба

Заострение зуба

Заострение зуба

Для уменьшения габаритных размеров зубчатых передач колёса следует проектировать с малым числом зубьев. Поэтому при числе зубьев меньше 17, чтобы не происходило подрезания, колёса должны быть изготовлены со смещением инструмента — увеличением расстояния между инструментом и заготовкой (корригированные зубчатые колеса).

Заострение зуба

Компьютерная модель зубчатой передачи (см. нанотехнологии)

При увеличении смещения инструмента толщина зуба будет уменьшаться. Это приводит к заострению зубьев. Опасность заострения особенно велика у колёс с малым числом зубьев (менее 17). Для предотвращения скалывания вершины заострённого зуба смещение инструмента ограничивают сверху.

В природе

Зубчатые передачи используются у личинок насекомых рода Issus для синхронизации движения ног в момент прыжка.[7][8]

Символизм

Зубчатое колесо (или шестерня) получило широкое распространение в международной, территориальной и родовой геральдике. Эта эмблема появилась в эпоху машинного производства во второй половине XIX - начале XX века. Чаще всего зубчатое колесо олицетворяет промышленность, технический и научный прогресс, индустриализацию, модернизацию.

См. также

Ссылки

Примечания

Литература

  • ГОСТ 16530-83. ПЕРЕДАЧИ ЗУБЧАТЫЕ; общие термины, определения и обозначения. — официальное. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1983. — 51 с.
  • ГОСТ 9563-60. КОЛЁСА ЗУБЧАТЫЕ; модули. — официальное. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1960. — 4 с.
  • Зубчатые колеса // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
  • Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5.
  • Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. — М.: Машиностроение, 1989. — С. 438—480. — 864 с. — ISBN 5-217-00403-7.
  • Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — Т. 2. — 912 с. — ISBN 5-217-02964-1 (5-217-02962-5), ББК 34.42я2, УДК 621.001.66 (035).
  • Фролов К. В., Попов С. А., Мусатов А. К., Тимофеев Г. А., Никоноров В. А. Теория механизмов и механика машин / Колесников К. С. — Издание четвёртое, исправленное и дополненное. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — Т. 5. — С. 452—453, 456-459, 463-466, 497-498. — 664 с. — (Механика в техническом университете). — 3000 экз. — ISBN 5-7038-1766-8.
  • Леонова Л. М., Чигрик Н. Н., Татаурова В. П. Зубчатые передачи. Элементы расчета и конструирования: Методические указания. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. — 45 с. (недоступная ссылка)
Компьютерная модель зубчатой передачи (см. нанотехнологии) Эта страница в последний раз была отредактирована 26 июня 2020 в 14:07.

Зубчатое колесо - это... Что такое Зубчатое колесо?

Зубчатые колёса

Зубча́тое колесо́, шестерня́ — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называть шестернёй, а большое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Движение точки соприкосновения зубьев с эвольвентным профилем;
слева — ведущее, справа — ведомое колесо

Цилиндрические зубчатые колёса

Параметры зубчатого колеса

Поперечный профиль зуба

Профиль зубьев колёс как правило имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Параметры эвольвентного зубчатого колеса:

  • m — модуль колеса. Модулем зацепления называется линейная величина в π раз меньшая окружного шага P или отношение шага по любой концентрической окружности зубчатого колеса к π, то есть модуль - число миллиметров диаметра приходящееся на один зуб. Тёмное и светлое колёсо имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через него выражаются все остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:
  • z — число зубьев колеса
  • p — шаг зубьев (отмечен сиреневым цветом)
  • d — диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом)
  • da — диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом)
  • db — диаметр основной окружности — эвольвенты (отмечена зелёным цветом)
  • df — диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом)
  • haP+hfP — высота зуба тёмного колеса, x+haP+hfP — высота зуба светлого колеса

В машиностроении приняты определенные значение модуля зубчатого колеса m для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой целые числа или числа с десятичной дробью: 0,5; 0,7; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и так далее до 50.

Высота головки зуба — haP и высота ножки зуба — hfP — в случае т.н. нулевого зубчатого колеса (изготовленного без смещения, зубчатое колесо с "нулевыми" зубцами) (смещение режущей рейки, нарезающей зубцы, ближе или дальше к заготовке, причем смещение ближе к заготовке наз. отрицательным смещением, а смещение дальше от заготовки наз. положительным) соотносятся с модулем m следующим образом: haP = m; hfP = 1,25 m, то есть:

Отсюда получаем, что высота зуба h (на рисунке не обозначена):

Вообще из рисунка ясно, что диаметр окружности вершин da больше диаметра окружности впадин df на двойную высоту зуба h. Исходя из всего этого, если требуется практически определить модуль m зубчатого колеса, не имея нужных данных для вычислений (кроме числа зубьев z), то необходимо точно измерить его наружный диаметр da и результат разделить на число зубьев z плюс 2:

Продольная линия зуба

Зубчатое колесо от часового механизма

Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на:

  • прямозубые
  • косозубые
  • шевронные
Прямозубые колёса
\mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Прямозубые колёса

Прямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно. Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость, но, в то же время, предельный крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и шевронных.

Косозубые колёса
\mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали.

  • Достоинства:
    • Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.
    • Площадь контакта увеличена по сравнению с прямозубой передачей, таким образом, предельный крутящий момент, передаваемый зубчатой парой, тоже больше.
  • Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:
    • При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
    • Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шевронные колеса
\mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Шевронные колёса

Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.

Секторные колёса

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Колёса с круговыми зубьями

Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Конические зубчатые колёса

\mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Конические колёса в приводе затвора плотины \mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Главная передача в автомобиле

Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с прямым зубом, например, применяются в автомобильных главных передачах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.

Реечная передача (кремальера)

\mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Cистема Романа Абта (нем. Roman Abt), применяется в зубчатой железной дороге

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

Зубчатая рейка представляет собой часть колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Поэтому делительная окружность, а также окружности вершин и впадин превращаются в параллельные прямые линии. Эвольвентный профиль рейки также принимает прямолинейное очертание. Такое свойство эвольвенты оказалось наиболее ценным при изготовлении зубчатых колёс.

Также реечная передача применяется в зубчатой железной дороге.

\mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Цевочная передача \mathbf{m=\frac{d_a}{z+2}} Коронная шестерня

Коронные колёса

Коронное колесо — особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо, как правило, стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

Другие

Non-circular gear.svg

Зубчатые барабаны киноаппаратуры — предназначены для точного перемещения киноплёнки за перфорацию. В отличие от обычных зубчатых колес, входящих в зацепление с другими колесами или зубчатыми профилями, зубчатые барабаны киноаппаратуры имеют шаг зубьев, выбранный в соответствии с шагом перфорации. Большинство таких барабанов имеет эвольвентный профиль зубьев, изготавливаемых по тем же технологиям, что и в остальных зубчатых колесах.

Изготовление зубчатых колёс

Метод обката

Метод обката

В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.

Метод обката с применением гребёнки
Нарезание зубчатого колеса методом обкатки на зубофрезерном станке с помощью червячной фрезы Non-circular gear.svg Червячная фреза

Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.

Метод обката с применением червячной фрезы

Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление.

Метод обката с применением долбяка

Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.

Метод копирования (Метод деления)

Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.

Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.

Горячее и холодное накатывание

Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.

Изготовление конических колёс

Технология изготовления конических колёс теснейшим образом связана с геометрией боковых поверхностей и профилей зубьев. Способ копирования фасонного профиля инструмента для образования профиля на коническом колесе не может быть использован, так как размеры впадины конического колеса изменяются по мере приближения к вершине конуса. В связи с этим такие инструменты, как модульная дисковая фреза, пальцевая фреза, фасонный шлифовальный круг, можно использовать только для черновой прорезки впадин или для образования впадин колёс не выше восьмой степени точности.

Для нарезания более точных конических колёс используют способ обкатки в станочном зацеплении нарезаемой заготовки с воображаемым производящим колесом. Боковые поверхности производящего колеса образуются за счёт движения режущих кромок инструмента в процессе главного движения резания, обеспечивающего срезание припуска. Преимущественное распространение получили инструменты с прямолинейным лезвием. При прямолинейном главном движении прямолинейное лезвие образует плоскую производящую поверхность. Такая поверхность не может образовать эвольвентную коническую поверхность со сферическими эвольвентными профилями. Получаемые сопряжённые конические поверхности, отличающиеся от эвольвентных поверхностей, называют квазиэвольвентными.

Моделирование

Моделирование (продолж. 1м35с) другая версия.

Ошибки при проектировании зубчатых колёс

Зуб, подрезанный у основания Non-circular gear.svg Подрезание зуба

Подрезание зуба

Согласно свойствам эвольвентного зацепления, прямолинейная часть исходного производящего контура зубчатой рейки и эвольвентная часть профиля зуба нарезаемого колеса касаются только на линии станочного зацепления. За пределами этой линии исходный производящий контур пересекает эвольвентный профиль зуба колеса, что приводит к подрезанию зуба у основания, а впадина между зубьями нарезаемого колеса получается более широкой. Подрезание уменьшает эвольвентную часть профиля зуба (что приводит к сокращению продолжительности зацепления каждой пары зубьев проектируемой передачи) и ослабляет зуб в его опасном сечении. Поэтому подрезание недопустимо. Чтобы подрезания не происходило, на конструкцию колеса накладываются геометрические ограничения, из которых определяется минимальное число зубьев, при котором они не будут подрезаны. Для стандартного инструмента это число равняется 17. Также подрезания можно избежать, применив способ изготовления зубчатых колёс, отличный от способа обкатки. Однако и в этом случае условия минимального числа зубьев нужно обязательно соблюдать, иначе впадины между зубьями меньшего колеса получатся столь тесными, что зубьям большего колеса изготовленной передачи будет недостаточно места для их движения и передача заклинится.

Non-circular gear.svg Заострение зуба

Для уменьшения габаритных размеров зубчатых передач колёса следует проектировать с малым числом зубьев. Поэтому при числе зубьев меньше 17, чтобы не происходило подрезания, колёса должны быть изготовлены со смещением инструмента — увеличением расстояния между инструментом и заготовкой.

Заострение зуба

При увеличении смещения инструмента толщина зуба будет уменьшаться. Это приводит к заострению зубьев. Опасность заострения особенно велика у колёс с малым числом зубьев (менее 17). Для предотвращения скалывания вершины заострённого зуба смещение инструмента ограничивают сверху.

См. также

Non-circular gear.svg

Геральдика

В настоящее время зубчатое колесо присутствует на гербах:

Устаревшие гербы:

Ресурсы в сети Интернет

Деревянная форма для изготовления зубчатого колеса из музея Geararium, 1896 год

Музей шестерён и зубчатых колёc: http://www.geararium.org

Литература

  1. Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
  2. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
  3. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. — М.: Машиностроение, 1989. — С. 438-480. — 864 с. — ISBN 5-217-00403-7
  4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — Т. 2. — 912 с. — ISBN 5-217-02964-1 (5-217-02962-5), ББК 34.42я2, УДК 621.001.66 (035)
  5. Фролов К. В., Попов С. А., Мусатов А. К., Тимофеев Г. А., Никоноров В. А. Теория механизмов и механика машин / Колесников К. С. — Издание четвёртое, исправленное и дополненное. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — Т. 5. — С. 452-453, 456-459, 463-466, 497-498. — 664 с. — (Механика в техническом университете). — 3000 экз. — ISBN 5-7038-1766-8
  6. Леонова Л. М., Чигрик Н. Н., Татаурова В. П. Зубчатые передачи. Элементы расчета и конструирования: Методические указания. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. — 45 с.

Шестерня - это... Что такое Шестерня?

Зубча́тое колесо (обыв. шестерня́) — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое ведущее зубчатое колесо независимо от числа зубьев называть шестернёй, а большое ведомое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов вала на выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот.

Следует заметить, что зубчатая передача не является усилителем механической мощности, так как общее количество механической энергии на её выходе не может превышать количество энергии на входе. Это связано с тем, что механическая работа в данном случае будет пропорциональна произведению вращающего момента на скорость вращения. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение останется неизменным. Данное соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Поперечный профиль зуба

Движение точки соприкосновения зубьев с эвольвентным профилем

Боковая форма профиля зубьев колёс для обеспечения плавности качения может быть: эвольвентной, неэльвовентной передача Новикова (с одной и двумя линиями зацепления), циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Продольная линия зуба

Прямозубые колёса

Работа цилиндрической зубчатой передачи

Прямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:

  • При работе косозубого колеса возникает механический момент, направленный вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
  • Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высокой скорости, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Колёса с круговыми зубьями

Передачи на основе колёс с круговыми зубьями имеют ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования.

Двойные косозубые колёса (шевроны)

Двойные косозубые колёса решают проблему осевого момента. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые моменты обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке осей и валов в специальные подшипники. Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Зубчатые конические колёса

Конические колёса в приводе затвора плотины

Кроме наиболее распространёных циллиндрических З. к. применяются колёса конической формы. Конические колёса применяются там, где необходимо передать крутящий момент под определённым углом. Такие конические колёса с круговым зубом, например, применяются в автомобильных дифференциалах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.

Секторные колёса

Секторная передача с внутренним зацеплением

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение механизма на 360°, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, удобно применение колёс с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Также сто́ит заметить, что вращение ведущего и ведомого колеса направленно в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, т.е. выше КПД.

Реечная передача (кремальера)

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

Коронные колёса

Коронная шестерня

Коронное колесо — особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо обычно стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

Изготовление зубчатых колёс

Нарезание зубчатого колеса на зубофрезерном станке с помощью червячной фрезы (метод обкатки)

Основные методы изготовления зубчатых колёс: метод копирования, когда режущие кромки инструмента соответствуют форме впадины зубчатого колеса и после нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один зуб при помощи делительного устройства, метод обкатки, (обрабатывающий инструмент воспроизводит движение пары зубчатых колёс), горячее и холодное накатывание.

Технологиями изготовления зубчатых колёс занимаются специальные направления технологии машиностроения и области станкостроения. Основные производители металлорежущих станков зубообрабатывающей группы в России — заводы «Комсомолец» (г. Егорьевск) и Коломенский тяжёлого станкостроения (г. Коломна).

См. также

Литература

  1. Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
  2. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр "Академия", 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
  3. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. — М.: Машиностроение, 1989. — С. 438-480. — 864 с. — ISBN 5-217-00403-7
  4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х тт. — М.: Машиностроение, 2001. — ISBN 5-217-02962-5

Wikimedia Foundation. 2010.

типов передач | Free Gear Guide

Что такое снаряжение?

Зубчатое колесо - это разновидность машинного элемента, в котором зубья обрезаются вокруг цилиндрических или конусообразных поверхностей с равным интервалом. Соединяя пару этих элементов, они используются для передачи вращений и сил от ведущего вала к ведомому валу. Шестерни можно классифицировать по форме как эвольвентные, циклоидальные и трохоидальные. Кроме того, они могут быть классифицированы по положениям вала как шестерни параллельного вала, шестерни пересекающегося вала и непараллельные и непересекающиеся шестерни вала.История зубчатых колес старая, и использование зубчатых колес уже появилось в древней Греции в до н.э. в написании Архимеда.


Коробка с образцами различных типов передач

Типы передач


Различные типы передач

Существует много типов зубчатых колес, таких как цилиндрические зубчатые колеса, косозубые зубчатые колеса, конические зубчатые колеса, червячные зубчатые колеса, зубчатые рейки и т. Д. Их можно широко классифицировать, рассматривая положения осей, таких как параллельные валы, пересекающиеся валы и непересекающиеся валы ,

Необходимо точно понимать различия между типами зубчатых колес для достижения необходимой передачи усилия в механических конструкциях. Даже после выбора общего типа важно учитывать такие факторы, как: размеры (модуль, количество зубьев, угол наклона спирали, ширина поверхности и т. Д.), Стандарт точности (ISO, AGMA, DIN), необходимость шлифования зубов. и / или термообработка, допустимый крутящий момент и эффективность и т. д.

Помимо этой страницы, мы представляем более подробную техническую информацию о снаряжении в разделе «Знания о снаряжении» (отдельная страница в формате PDF).В дополнение к приведенному ниже списку, каждая секция, такая как червячная передача, реечная передача, коническая шестерня и т. Д., Имеет свое дополнительное объяснение относительно соответствующего типа шестерни. Если вам трудно просматривать PDF, пожалуйста, обратитесь к этим разделам.

Лучше всего начать с общего знания типов зубчатых колес, как показано ниже. Но в дополнение к ним есть и другие типы, такие как лицевая передача, елочка (двойная спиральная передача), коронка, гипоидная передача и т. Д.

  • Зубчатая передача

    Зубчатые колеса с цилиндрическими шагами называются цилиндрическими зубчатыми колесами.Цилиндрические зубчатые колеса относятся к группе зубчатых колес с параллельным валом и представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с зубчатой ​​линией, которая является прямой и параллельной валу. Цилиндрические зубчатые колеса являются наиболее широко используемыми зубчатыми колесами, которые могут достичь высокой точности при относительно простых производственных процессах. Они имеют характеристику отсутствия нагрузки в осевом направлении (осевая нагрузка). Большая из пары зацепления называется шестерней, а меньшая - шестерней.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать цилиндрические зубчатые колеса
    Эскиз цилиндрических зубчатых колес
  • Винтовая зубчатая передача

    Винтовая зубчатая передача используется с параллельными валами, подобными цилиндрическим зубчатым колесам, и представляет собой цилиндрическую зубчатую передачу с обмоточными линиями зубьев.Они имеют лучшее зацепление зубьев, чем зубчатые колеса, обладают превосходной бесшумностью и могут передавать более высокие нагрузки, что делает их пригодными для высокоскоростных применений. При использовании винтовых зубчатых колес они создают осевое усилие в осевом направлении, что требует использования упорных подшипников. Винтовые зубчатые колеса поставляются с правым и левым поворотом, требующими противоположных ручных зубчатых колес для пары сцепления.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать винтовые зубчатые колеса
    Эскиз винтовых зубчатых колес
  • Зубчатая рейка

    Зубья одинакового размера и формы, вырезанные на равных расстояниях вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой ​​рейкой.Зубчатая рейка - это цилиндрическая шестерня с радиусом шага цилиндра, который бесконечен. Зацепившись с цилиндрической шестерней, он преобразует вращательное движение в линейное движение. Зубчатые рейки можно широко разделить на прямые зубчатые рейки и винтовые зубчатые рейки, но обе имеют прямые зубчатые линии. Обрабатывая концы зубчатых реек, можно соединять концевые зубчатые рейки.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать Gear Rack
    Эскиз зубчатой ​​рейки
  • Коническая зубчатая передача

    Коническая зубчатая передача имеет конусообразную форму и используется для передачи усилия между двумя валами, которые пересекаются в одной точке (пересекающимися валами).Коническое зубчатое колесо имеет конус в качестве своей поверхности шага, а его зубья прорезаны вдоль конуса. Виды конических зубчатых колес включают прямые конические зубчатые колеса, косозубые конические зубчатые колеса, спиральные конические зубчатые колеса, угловые зубчатые колеса, угловые конические зубчатые колеса, коронные зубчатые колеса, конические зубчатые колеса с нулевой частотой и гипоидные зубчатые колеса.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать конические зубчатые колеса
    Эскиз конических зубчатых колес
  • Коническая зубчатая передача

    Коническая зубчатая передача - это конические зубчатые колеса с изогнутыми зубьями. Благодаря более высокому коэффициенту контакта зубьев они превосходят прямые конические зубчатые колеса по эффективности, прочности, вибрации и шуму.С другой стороны, их сложнее производить. Кроме того, поскольку зубья изогнуты, они вызывают силы тяги в осевом направлении. Внутри спиральных конических зубчатых колес та, которая имеет нулевой угол скручивания, называется нулевой конической зубчатой ​​передачей.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать спиральные конические зубчатые колеса
    Эскиз спиральных конических зубчатых колес
  • Винтовая передача

    Винтовая передача представляет собой пару одинаковых ручных винтовых передач с углом поворота 45 ° на непараллельных непересекающихся валах.Поскольку зубной контакт является точкой, их грузоподъемность низкая, и они не подходят для передачи большой мощности. Поскольку мощность передается при скольжении поверхностей зубьев, необходимо обращать внимание на смазку при использовании винтовых передач. Нет ограничений по количеству зубов.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать винтовые передачи
    Эскиз винтовых передач
  • Моторная шестерня

    Митровая шестерня - это конические зубчатые колеса с передаточным числом 1.Они используются для изменения направления передачи энергии без изменения скорости. Есть прямая митра и спиральная митра шестерни. При использовании спиральных зубчатых передач необходимо рассмотреть возможность использования упорных подшипников, поскольку они создают осевое усилие в осевом направлении. Помимо обычных зубчатых передач с углами вала 90 °, зубчатые колеса с любыми другими углами вала называются угловыми зубчатыми колесами.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать зубчатые колеса
    Эскиз зубчатых колес
  • Червячная передача

    Резьбой на валу в форме винта является червяк, сопряженной передачей является червячное колесо, и вместе на непересекающихся валах это называется червячной передачей.Червяки и червячные колеса не ограничиваются цилиндрическими формами. Существует тип песочных часов, который может увеличить коэффициент контакта, но производство становится более сложным. Из-за скользящего контакта поверхностей зубчатой ​​передачи необходимо уменьшить трение. По этой причине обычно для червяка используется твердый материал, а для червячного колеса - мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность благодаря скользящему контакту, вращение плавное и тихое. Когда угол опережения червя невелик, он создает функцию самоблокировки.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать червячные передачи
    Эскиз червячных передач
  • Внутренняя шестерня

    Внутренняя шестерня имеет прорези зубьев на внутренней стороне цилиндров или конусов и соединена с внешними шестернями. Основное использование внутренних зубчатых колес - для планетарных зубчатых передач и соединительных валов зубчатого типа. Существуют ограничения по количеству различий между внутренними и внешними зубьями из-за непроизвольных помех, трохоидальных помех и проблем с триммированием.Направления вращения внутренних и внешних зубчатых колес в сетке одинаковы, в то время как они противоположны, когда два внешних зубчатых колеса находятся в сетке.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать внутренние шестерни
    Эскиз внутреннего снаряжения

overview of gears
Обзор передач

(Важная терминология и номенклатура передач на этой фотографии)

  • Червь
  • Червячное колесо
  • Внутренняя передача
  • Зубчатая муфта
  • Винтовая передача
  • Эвольвентные шлицевые валы и втулки
  • Митровый редуктор
  • цилиндрическое зубчатое колесо
  • Винтовая передача
  • Храповик
  • Pawl
  • Стойка
  • шестерня
  • Прямая коническая передача
  • Коническая зубчатая передача

Существует три основных категории зубчатых колес в соответствии с ориентацией их осей

Конфигурация

:

  1. Параллельные оси / цилиндрическое зубчатое колесо, винтовая зубчатая передача, зубчатая рейка, внутренняя зубчатая передача
  2. Пересекающиеся оси / угловая передача, прямая коническая передача, спиральная коническая передача
  3. Непараллельно, Непересекающиеся оси / Винтовая передача, Червяк, Червячная передача (Червячное колесо)
  4. Прочее / Эвольвентный шлицевый вал и втулка, зубчатая муфта, собачка и трещотка

Разница между шестерней и звездочкой

Проще говоря, шестерня сцепляется с другой шестерней, а звездочка сцепляется с цепью и не является шестерней.Помимо звездочки, элемент, который выглядит как шестеренка, является трещоткой, но его движение ограничено одним направлением.

Классификация типов зубчатых колес с точки зрения позиционных связей прикрепленных валов

  1. Когда два вала шестерен параллельны (параллельные валы)
    Цилиндрическая зубчатая передача, рейка, внутренняя шестерня и косозубая шестерня и т. Д.
    Обычно они имеют высокую эффективность передачи.
  2. Когда два вала шестерен пересекаются друг с другом (пересекающиеся валы)
    Коническая шестерня относится к этой категории.
    Как правило, они имеют высокую эффективность передачи.
  3. Когда два вала шестерен не параллельны или не пересекаются (смещенные валы)
    Червячная передача и винтовая передача относятся к этой группе.
    Из-за скользящего контакта эффективность передачи относительно низкая.

Прецизионный класс зубчатых колес

Когда тип зубчатых колес сгруппирован по точности, используется класс точности. Класс точности определяется стандартами, установленными ISO, DIN, JIS, AGMA и т. Д.Например, JIS определяет ошибку шага каждого класса точности, ошибку профиля зуба, отклонение спирали, ошибку биения и т. Д.

Наличие зубьев шлифовальных

Наличие шлифования зубов сильно влияет на производительность зубчатых колес. Поэтому при рассмотрении типов зубчатых колес шлифование зубов является важным элементом, который необходимо учитывать. Шлифовка поверхности зубьев делает шестерни тише, увеличивает пропускную способность и влияет на класс точности. С другой стороны, добавление процесса шлифования зубьев увеличивает стоимость и подходит не для всех зубчатых колес.Для достижения высокой точности, кроме шлифования, существует процесс, называемый бритьем с использованием бритвенных резцов.

Виды формы зуба

Чтобы широко классифицировать типы зубчатых колес по форме зуба, существуют форма эвольвентного зуба, форма зуба циклоиды и форма зуба трохоида. Среди них наиболее часто используется эвольвентная форма зуба. Они просты в изготовлении и обладают способностью правильно создавать сетки, даже если расстояние до центра немного смещено. Циклоидная форма зуба в основном используется в часах, а трохоидная форма зуба - в основном в насосах.

Создание Gears

Эта статья воспроизводится с разрешения автора.
Масао Кубота, Haguruma Nyumon, Токио: Ohmsha, Ltd., 1963.

Шестерни

- это колеса с зубьями, которые иногда называют зубчатыми колесами.

Зубчатые колеса - это механические компоненты, которые передают вращение и мощность от одного вала к другому, если каждый вал имеет выступы соответствующей формы (зубья), равномерно распределенные по его окружности, так что при вращении последующий зубец входит в пространство между зубьями другого вал.Таким образом, это компонент машины, в котором мощность вращения передается поверхностью зуба первичного двигателя, толкающей поверхность зубца ведомого вала. В крайнем случае, когда одна сторона является линейным движением (это можно рассматривать как вращательное движение вокруг бесконечной точки), она называется стойкой.

Существует много способов передачи вращения и мощности от одного вала к другому, например, посредством трения качения, трансмиссии с обмоткой и т. Д. Однако, несмотря на простую конструкцию и относительно небольшой размер, зубчатые колеса обладают многими преимуществами, такими как надежность передачи, точное соотношение угловых скоростей, длительный срок службы и минимальные потери мощности.

Зубчатые передачи широко используются и считаются одним из важных механических компонентов, наряду с винтами и подшипниками, от небольших часов и точных измерительных приборов (в приложениях с передачей движения) до больших зубчатых колес, используемых в морских системах передачи (в приложениях с передачей мощности).

Существует много типов передач. Однако наиболее простыми и наиболее часто используемыми механизмами являются те, которые используются для передачи определенного отношения скоростей между двумя параллельными валами на определенном расстоянии.В частности, зубчатые колеса с зубьями, параллельными валам, как показано на рис. 1.1, называются прямозубыми.

spur-gears
[Рисунок 1.1 Цилиндрические зубчатые колеса]

Простейшим методом передачи определенного отношения угловой скорости между двумя параллельными валами является привод трения качения. Это достигается, как показано на рисунке 1.2, благодаря наличию двух цилиндров с диаметрами, обратно пропорциональными отношению скоростей, в контакте и вращении без проскальзывания (если два вала вращаются в противоположных направлениях, контакт находится снаружи; и если вращается в одном и том же направление, контакт находится внутри).То есть вращение получается из силы трения контакта качения. Тем не менее, невозможно избежать некоторого проскальзывания, и, как следствие, надежная передача не может быть надежной. Для получения большей передачи мощности требуются более сильные контактные силы, которые, в свою очередь, приводят к высоким нагрузкам на подшипники. По этим причинам эта схема не подходит для передачи большого количества энергии. В результате была изобретена идея создания подходящей формы зубьев, равномерно расположенных на поверхностях качения цилиндров таким образом, чтобы по крайней мере одна пара или более зубьев всегда находились в контакте.Прижимая зубья заднего вала к зубьям ведущего вала, обеспечивается надежная передача. Это называется цилиндрическим зубчатым колесом, а эталонный цилиндр, на котором вырезаны зубья, представляет собой шаговый цилиндр. Цилиндрические зубчатые колеса представляют собой один тип цилиндрических зубчатых колес.

Pitch-Cylinders
[Рисунок 1.2. Цилиндры шага]

Когда два вала пересекаются, эталоном для резьбы являются конусы в роликовом контакте. Это конические зубчатые колеса, как показано на рисунке 1.3, где базовый конус, на котором вырезаны зубцы, называется конусом тангажа. (Рисунок 1.4).

bevel-gears
[Рисунок 1.3 Конические зубчатые колеса]

pitch-cones
[Рис. 1.4. Конусы тангажа]

Когда два вала не параллельны и не пересекаются, нет искривленных поверхностей, соприкасающихся с качением. В зависимости от типа зубчатых колес зубья создаются на паре опорных контактирующих вращающихся поверхностей. Во всех случаях необходимо установить профиль зуба таким образом, чтобы относительное движение контактирующих поверхностей шага соответствовало относительному движению зацепления зубьев на контрольных изогнутых поверхностях.

Когда зубчатые колеса рассматриваются как твердые тела, чтобы два тела могли поддерживать заданное соотношение угловой скорости, находясь в контакте с поверхностями зубьев, не сталкиваясь друг с другом или не отрываясь, это необходимо для общих нормальных составляющих скорости движения. две шестерни в точке контакта должны быть равны. Другими словами, в этот момент отсутствует относительное движение поверхностей зубчатых колес в направлении общей нормали, и относительное движение существует только вдоль контактной поверхности в точке контакта.Это относительное движение - не что иное, как скольжение поверхностей зубчатых колес. Поверхности зубьев, за исключением особых точек, всегда включают так называемую передачу скользящего контакта.

Чтобы формы зуба удовлетворяли условиям, описанным выше, использование охватывающей поверхности может привести к желаемой форме зуба в качестве общего метода.

Теперь, укажите одну сторону поверхности шестерни A как изогнутую поверхность FA, и дайте обеим шестерням определенное относительное вращение.Затем в системе координат, прикрепленной к зубчатому колесу B, рисуется группа последовательных положений поверхности зубчатого колеса FA. Теперь подумайте о огибающей этой группы кривых и используйте ее в качестве поверхности FB зуба шестерни B. Затем из теории поверхностей огибающей ясно, что две поверхности зубчатых колес находятся в постоянном линейном контакте, и эти две шестерни будут иметь желаемое относительное движение.

Также возможно привести к зубным формам следующим способом. Рассмотрим, в дополнение к паре шестерен A и B с заданным относительным движением, третью воображаемую шестерню C в сетке, где A и B находятся в сетке, и зададим ей поверхность FC произвольной формы зуба (только изогнутую поверхность без тела зуба) и соответствующее относительное движение.

Теперь, используя метод, как и прежде, из воображаемого зацепления зубчатого колеса A с воображаемым зубчатым колесом C, получим зубчатую форму FA в качестве оболочки зубчатой ​​формы FC. Обозначьте линию контакта поверхностей зубьев FA и FC как IAC. Аналогичным образом получают контактную линию IBC и поверхность FB зуба из воображаемой сетки зубчатого колеса B и воображаемого зубчатого колеса C. Таким образом, поверхности зубьев FA и FB получаются при посредничестве FC. В этом случае, если контактные линии IAC и IBC совпадают, шестерни A и B находятся в линейном контакте, и если IAC и IBC пересекаются, у шестерен A и B будет точечный контакт на этом пересечении.

Это означает, что с помощью этого метода можно привести формы зубьев точечного контакта, а также формы зубьев линейного контакта.

Однако существуют ограничения для геометрически полученных форм зуба, как объяснено выше, особенно когда тела зуба поверхностей FA и FB проникают друг в друга или когда эти области не могут использоваться в качестве формы зуба. Это проникновение одного тела зуба в другое называется вмешательством зубных профилей.

Как ясно из вышеприведенного объяснения, теоретически существует множество способов создания зубных форм, которые создают заданное относительное движение.Тем не менее, в действительности, рассмотрение зубчатой ​​сетки, прочности формы зуба и трудностей, связанных с резанием зуба, ограничит использование этих видов зуба только несколькими.

Free Gear Технические данные доступны в формате PDF

KHK предлагает бесплатно книгу «Технические данные редуктора» в формате PDF. Эта книга очень полезна для изучения механизмов и механизмов. В дополнение к типам зубчатых колес и терминологии зубчатых колес, в книгу также включены разделы, касающиеся профиля зуба, расчетов размеров, расчетов прочности, материалов и термической обработки, идей о смазке, шумах и т. Д.Из этой книги вы можете многое узнать о передаче.

Способы использования зубчатых колес в механических расчетных ситуациях

Шестерни

в основном используются для передачи мощности, но, основываясь на идеях, они могут использоваться в качестве элементов машины по-разному. Ниже представлены некоторые из способов.

  1. Захватывающий механизм
    Используйте две цилиндрические шестерни одинакового диаметра в виде сетки, чтобы при переключении ведущей шестерни приводная передача также изменялась. Вы можете получить механизм захвата рабочей детали, используя это движение.Заготовки различных размеров могут быть приспособлены путем регулировки угла раскрытия захватного кулачка, что приводит к универсальной конструкции захватного механизма.
  2. Механизм прерывистого движения
    Существует Женевский механизм как механизм прерывистого движения. Однако из-за необходимости в специализированных механических компонентах это дорого. Используя отсутствующие зубчатые колеса, можно получить недорогой и простой прерывистый механизм.
    Под отсутствующим зубчатым колесом подразумевается зубчатое колесо, в котором любое количество зубчатых колес было удалено из их корней.Шестерня, которая соединена с зубчатой ​​передачей с отсутствующими зубьями, будет вращаться, пока она находится в зацеплении, но остановится, как только она соприкоснется с секцией с отсутствующими зубьями ведущей шестерни. Однако он имеет недостаток переключения, когда внешнее усилие прикладывается, когда шестерни отключены. В этих случаях необходимо поддерживать свое положение, например, с помощью фрикционного тормоза.
  3. Специальный механизм передачи мощности
    Установив одностороннюю муфту (механизм, который позволяет вращательное движение только в одном направлении) на одной ступени зубчатой ​​передачи редуктора, вы можете создать механизм, который передает движение в одном направлении, но на холостом ходу. задом наперед.
    Используя этот механизм, вы можете создать систему, которая будет приводить двигатель в действие при включенном питании, но когда питание отключается, оно перемещает выходной вал под действием пружины.
    Благодаря внутренней установке пружины (торсионной спиральной пружины или спиральной пружины), которая наматывается в направлении вращения в зубчатой ​​передаче, редуктор скорости приводится в действие по мере наматывания пружины. Когда пружина полностью намотана, двигатель останавливается, и электромагнитный тормоз, встроенный в двигатель, удерживает это положение.
    Когда электричество отключается, тормоз отпускается, и сила пружины приводит в движение передачу в направлении, противоположном тому, когда двигался двигатель.Этот механизм используется для закрытия клапанов при потере мощности (аварийная ситуация) и называется «клапан аварийного отключения с пружинным возвратом».

Почему сложно получить необходимые шестерни?

Для самой шестерни нет стандарта

Шестерни

использовались во всем мире с древних времен во многих областях применения и являются типичными компонентами элементов машин. Однако, что касается класса точности зубчатых колес, существуют промышленные стандарты в различных странах, таких как AGMA (США), JIS (Япония), DIN (Германия) и т. Д.С другой стороны, не существует стандартов в отношении факторов, которые в конечном итоге определяют [само зубчатое колесо], таких как его форма, размер, диаметр отверстия, материал, твердость и т. Д. В результате нет единого подхода, но это коллекция фактических спецификаций зубчатых колес, определяемых индивидуальными дизайнерами, которые соответствуют дизайну их машин, или тех, которые определяются отдельными изготовителями зубчатых колес

Существует множество технических характеристик снаряжения

.

Как упоминалось выше, существует множество спецификаций передач.За исключением очень простых передач, не будет преувеличением сказать, что существует столько видов, сколько есть мест, где используются механизмы. Например, среди многих зубчатых колес, когда характеристики угла сжатия, шага зубьев и количества зубьев совпадают, существует много других спецификаций, которые определяют зубчатые колеса, такие как размер отверстия, ширина поверхности, термообработка, конечная твердость, шероховатость поверхности после шлифования, наличие вала и т. д. Можно сказать, что вероятность совместимости двух передач мала.Это одна из причин, по которой (например, при обрыве зубчатой ​​передачи) трудно получить сменную зубчатую передачу.

Невозможно получить нужные шестерни

Иногда случается, что вы не можете получить сменное снаряжение для изношенного или сломанного в том месте, где используется машина. В этом случае в большинстве случаев не возникает проблем, если имеется руководство или список деталей для станка, который содержит чертеж, необходимый для изготовления редуктора. Также нет проблем, если есть возможность связаться с производителем машины и чтобы производитель мог предоставить необходимое оборудование.К сожалению, во многих случаях:
- Руководство по машине не показывает чертеж самой передачи
- Невозможно получить только передачу от производителя машины, и т. Д.
По таким причинам трудно получить необходимую передача. В этих случаях возникает необходимость сделать производственный чертеж сломанной шестерни. Это часто трудно без специальных знаний технического оборудования. Ситуация часто так же сложна для производителей снаряжения из-за недостатка данных для снаряжения.Кроме того, для создания чертежа из разбитой шестерни требуется много инженерных кадров, и это подняло вопрос о том, кто будет обременен этой стоимостью.

Когда требуется только одна передача, высокая стоимость производства

Когда машина, использующая редуктор, производится массово, то происходит и редуктор, который изготавливается с определенным размером производственной партии, что увеличивает себестоимость редуктора за счет использования эффекта масштаба. С другой стороны, пользователи, использующие машину после того, как она изготовлена, и когда одна или две шестерни нуждаются в замене, они часто сталкиваются с высокими производственными затратами, что делает окончательные затраты на ремонт порой очень дорогими.Короче говоря, разница в двух методах производства (массовое производство или мелкосерийное производство) оказывает большое влияние на стоимость оборудования. Например, покупка 300 зубчатых колес за один раз для проекта производства нового оборудования (производство 300 зубчатых колес в одной партии) по сравнению с покупкой одного сменного зубчатого колеса позже (с производственной партией в 1 штуку) имеет огромную разницу в стоимости единицы продукции. Это та же самая ситуация на этапе проектирования новой машины, когда для прототипа требуется одна передача с такой же высокой стоимостью.

Возможность использования стандартных передач

При проектировании новой машины, если технические характеристики используемых зубчатых колес могут быть сопоставлены с характеристиками стандартных зубчатых колес изготовителя зубчатых колес, проблемы, упомянутые выше, могут быть решены. Этим методом:

  • Вы можете избежать стадии проектирования новых передач во время проектирования машины
  • Вы можете использовать 2D / 3D CAD-модели, печатные чертежи деталей, расчеты прочности и т. Д., Предоставленные производителем оборудования
  • Даже если вам нужна только одна шестерня в качестве пробной, стандартные шестерни, как правило, производятся серийно изготовителем редуктора и имеют разумную цену
Вот некоторые из удобств, которыми вы можете воспользоваться.

Кроме того, когда зубчатое колесо в используемом механизме нуждается в замене, если его технические характеристики аналогичны спецификациям изготовителя зубчатой ​​передачи, может быть возможно заменить его на стандартную зубчатую передачу отдельно или на стандартную зубчатую передачу с дополнительной операцией. В этой ситуации также можно избежать неудобств, связанных с выполнением следующих задач:

  • смотреть рисунки
  • Создание новых рисунков
  • Ищите подрядчика, чтобы сделать снаряжение
  • Примите высокую стоимость штучного производства

Ссылки по теме:
Информация о типах зубчатых колес и отношениях между двумя валами
Номенклатура зубчатых колес
Калькулятор зубчатых колес
Типы зубчатых колес и их характеристики
Типы зубчатых колес и терминология
Зубчатая рейка и шестерня

,

Типы передач и терминология | КХК Gears

Ссылки по теме: 齿轮 的 种类 及 术语 - 中文 版

Шестерни

идентифицируются многими типами, и есть много конкретных технических слов, чтобы описать их определение. В этом разделе представлены эти технические слова, а также часто используемые механизмы и их особенности.

1.1 Типы шестерен

Наиболее распространенный способ классификации передач - по типу категории и ориентации осей.
Gears подразделяются на 3 категории; шестерни параллельных осей, шестерни пересекающихся осей, шестерни непараллельных и непересекающихся осей.
Цилиндрические зубчатые колеса и винтовые зубчатые колеса параллельные оси зубчатых колес. Конические зубчатые колеса являются пересекающимися осями зубчатых колес. Винтовой или перекрещенный спиральный, червячный редуктор и гипоидные шестерни относятся к третьей категории. В таблице 1.1 перечислены типы передач по ориентации осей.

Таблица 1.1 Типы зубчатых колес и их категории

  • Категории передач
    параллельных осей
  • типов зубчатых колес Шестерня
    Стойка Spur

    Внутренняя передача
    Винтовая передача
    Винтовая стойка
    Двойной винтовой механизм
  • КПД (%)
    98.0 - 99,5
  • Категории передач
    пересекающихся осей
  • типов зубчатых колес
    Прямая коническая передача
    Коническая зубчатая передача Коническая зубчатая передача Zerol
  • КПД (%)
    98,0 - 99,0
  • Категории передач
    Непараллельный и непересекающийся
  • типов зубчатых колес
    Винтовая передача (КПД 70.0 - 95,0%)
    Червячная передача (КПД 30,0 - 90,0%)

Кроме того, в таблицу 1.1 включен теоретический диапазон эффективности различных типов передач. Эти цифры не включают потери подшипников и смазочных материалов.

Поскольку зацепление спаренных зубчатых колес с параллельными осями или зубчатых колес с пересекающимися осями связано с простыми движениями качения, они обеспечивают относительно минимальное проскальзывание и высокую эффективность.
Непараллельные и непересекающиеся зубчатые колеса, такие как винтовые зубчатые колеса или червячные зубчатые колеса, вращаются с относительным проскальзыванием и передачей мощности, что имеет тенденцию вызывать трение и снижает эффективность по сравнению с другими типами зубчатых колес.
КПД зубчатых колес - это значение, полученное, когда зубчатые колеса установлены и работают точно. В частности, для конических зубчатых колес предполагается, что эффективность будет снижаться, если неправильно установить из нерабочего положения на конус-вершине.

(1) Зубчатые колеса с параллельными осями

1 цилиндрический зубчатый венец

Рис. 1.1 Цилиндрическая передача
Это зубчатое колесо цилиндрической формы, зубья которого параллельны оси. Это наиболее часто используемый механизм с широким спектром применения, и его проще всего изготовить.

2 зубчатых рейки

Рис. 1.2 Зубчатая рейка
Это линейное зубчатое колесо, которое может зацепляться с цилиндрическим зубчатым колесом с любым количеством зубьев. зубчатая рейка является частью цилиндрического зубчатого колеса с бесконечным радиусом.

3 Внутренняя передача

Рис. 1.3 Внутренняя передача и прямозубая передача
Это зубчатое колесо цилиндрической формы, но с зубцами внутри круглого кольца.Он может сцепляться с зубчатой ​​передачей. Внутренние зубчатые колеса часто используются в планетарных зубчатых передачах.

4 винтовых зубчатых колеса

Рис. 1.4 Винтовая передача
Это цилиндрическое зубчатое колесо с геликоидальными зубьями. Винтовые зубчатые колеса могут выдерживать большую нагрузку, чем цилиндрические зубчатые колеса, и работать более тихо. Они широко используются в промышленности. Недостатком является осевой осевая нагрузка сила, вызванная формой спирали.

5 Винтовая стойка

рис.1.5 Винтовая стойка
Это зубчатое колесо линейной формы, которое сцеплено со спиральным зубчатым колесом. Винтовая стойка может рассматриваться как часть винтовой зубчатой ​​передачи с бесконечным радиусом.

6 двойных винтовых зубчатых колес

Fig1.6 Двойная винтовая зубчатая передача
Шестерня с левосторонним и правосторонним винтовыми зубьями. Двойная спиральная форма уравновешивает внутренние силы тяги.

(2) Пересекающиеся оси

1 прямая коническая зубчатая передача

рис.1.7 Прямое коническое зубчатое колесо
Это зубчатое колесо, в котором зубья имеют конические конические элементы, которые имеют то же направление, что и базовая линия конуса тангажа (образующая). Коническое зубчатое колесо является самым простым в производстве и наиболее широко применяемым в семействе конических зубчатых колес.

2 конических зубчатых колеса

Рис.1.8 Коническая зубчатая передача
Это коническое зубчатое колесо со спиральным углом спиральных зубьев. Это намного сложнее в производстве, но предлагает более высокую прочность и меньше шума.

3 Zerol Bevel Gear

Рис.1.9 Коническое зубчатое колесо Zerol
Это специальный тип спирального конического зубчатого колеса, где угол спирали равен нулю. Он имеет характеристики как прямых, так и спиральных конических зубчатых колес. Силы, действующие на зуб, такие же, как для прямой конической передачи.

(3) Непараллельные и непересекающиеся оси Gears

1 червячная пара

рис.1.10 Пара червячных передач Червячная пара
- это название червячного колеса и червячного колеса. Отличительной особенностью является то, что он предлагает очень большое передаточное число в одной сетке. Это также обеспечивает тихое и плавное действие. Однако эффективность передачи низкая.

2 винтовых зубчатых колеса (скрещенные винтовые зубчатые колеса)

Рис.1.11 Винтовая передача
Пара цилиндрических зубчатых колес, используемых для привода непараллельных и непересекающихся валов, где зубья одного или обоих элементов пары имеют винтовую форму.Винтовые передачи используются в комбинации винтовой передачи / винтовой передачи или винтовой передачи / цилиндрической передачи. Винтовые передачи обеспечивают плавную, тихую работу. Однако они не подходят для передачи большой мощности.

(4) Прочие специальные механизмы

1 Face Gear

Рис.1.12 Face Gear
Псевдо-коническое зубчатое колесо, ограниченное пересекающимися осями 90 °. Передняя шестерня представляет собой круглый диск с вырезанным на боковой поверхности кольцом зубьев; отсюда и название Face Gear.

2 пары конвертов

Рис.1.13 Конверты с зубчатой ​​передачей
Этот червячный набор использует специальную форму червя, которая частично охватывает червячное колесо, если смотреть в направлении оси червячного колеса. Его большое преимущество перед стандартным червем - гораздо более высокая грузоподъемность. Однако червячная передача очень сложна в разработке и изготовлении.

3 гипоидных зубчатых колеса

Рис.1.14 Гипоидный редуктор
Это зубчатое колесо является небольшим отклонением от конического зубчатого колеса, которое возникло как особая разработка для автомобильной промышленности.Это позволило не пересекать привод на заднюю ось и, таким образом, позволяло опускать кузов автомобиля. Это очень похоже на спиральное коническое зубчатое колесо. Тем не менее, он сложен в разработке и является наиболее трудным для производства на коническом редукторе.

1.2 Символы и терминология

Символы и технические слова, используемые в этом каталоге, перечислены в таблицах 1.2 - 1.4. Ранее использованные стандарты JIS B 0121 и JIS B 0102 были пересмотрены до стандартов JIS B 0121: 1999 и JIS B 0102: 1999, соответствующих стандарту Международной организации стандартов (ISO).В соответствии с пересмотренным вариантом мы унифицировали использование слов и символов, соответствующих стандарту ISO.

Таблица 1.2 Линейные и круговые размеры

Термины и символы

* ПРИМЕЧАНИЕ 1.
«Осевой люфт» не является словом, определенным JIS.

Таблица 1.3 Угловые размеры

Термины и символы

ПРИМЕЧАНИЕ 2. Угол спирали конических зубчатых колес был определен как угол спирали в JIS B 0102
ПРИМЕЧАНИЕ 3.Это должен быть угол тангажа, согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 4. Это должен быть угол наклона согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 5. Это должен быть Root Angle, согласно JIS B 0102.

Таблица 1.4 Другие

Термины и символы

Числовой индекс используется для различения «шестерни» от «шестерни» (примеры z1 и z2), «червяка» от «червячного колеса», «ведущей шестерни» от «ведомой шестерни» и так далее.(Чтобы найти пример, см. Следующую страницу Рис. 2.1).

В таблице 1.5 указан греческий алфавит, международный фонетический алфавит.

Таблица 1.5 Греческий алфавит

Ссылки по теме:
Знать направления вращения и числа вращения зубчатых колес
Типы снаряжения и характеристики - Страница ABCS Gears - B
Терминология и расчет основных передач - Страница ABCS Gears - B
Типы передач - Страница Введение в Gears
Характеристики передач - Страница Введение в Gears
Терминология передач - Страница Введение в Gears
Номенклатура снаряжения

,

Типы редукторов и их характеристики | КХК Gears

Ссылки по теме: 齿轮 的 种类 及 特长 - 中文 版

1. Типы и характеристики снаряжения

На следующих страницах мы представляем три основные категории передач, соответствующие классификациям KHK Stock Gear.

Категории зубчатых колес - параллельные зубчатые колеса


Типы зубчатых колес: Цилиндрическая зубчатая передача

КПД (%) - 98,0−99,5
KHK Stock Gears - MSGA, SSG, SS, SUS, PS

Типы зубчатых колес: винтовая зубчатая передача

КПД (%) - 98.0−99,5
KHK Stock Gears - KHG, SH

Типы зубчатых колес: реечные и винтовые стойки

КПД (%) - 98,0−99,5
КХК Запасные передачи - КРГ (F) (D), SRFD, SUR (F) (D), PR (F), KRHG (F) )

Типы зубчатых колес: Внутренняя зубчатая передача

КПД (%) - 98,0−99,5
КХС Запасные зубчатые колеса - SI, SIR

Категории зубчатых колес - Пересекающиеся зубчатые колеса


Типы зубчатых колес: Miter Gear

КПД (%) - 98,0−99,0
KHK Stock Gears - MMSG, SMSG, MM, SUM, PM

Типы зубчатых колес: прямозубая коническая зубчатая передача

КПД (%) - 98.0−99.0
KHK Stock Gears - SB и SBY, SB, SUB, PB, DB

Типы зубчатых колес: коническая зубчатая передача

КПД (%) - 98,0–99,0
КХС Запасные зубчатые колеса - MBSG, SBSG, MBSA (B), SBS

Зубчатые передачи

- непараллельные и непересекающиеся зубчатые колеса


Типы зубчатых колес: винтовой зубчатый венец (с перекрещенными винтовыми зубчатыми колесами)

КПД (%) - 70,0–95,0
KHK Запасные зубчатые колеса - SN, SUN, AN, PN

Типы передач: червячное и червячное колесо
Эффективность
(%) - 30.0−90.0
KHK Stock Gears - KWGDL (S) и AGDL, KWG & AGF, SWG & AG, SW & BG и CG, SW & PG

Типы редукторов подразделяются на 3 категории, как правило, по направлениям монтажных валов. Здесь, в этом разделе, мы представляем характеристики зубчатых колес, способы их использования и технические советы (подсказки).

1-1 параллельных осей Gears

Шестерни

с двумя осями, параллельными друг другу, называются шестернями с параллельными осями. Для передачи вращения / мощности по параллельной оси обычно используются цилиндрические, цилиндрические и внутренние зубчатые колеса.Это наиболее часто используемые механизмы в различных отраслях промышленности.

Spur Gear

Цилиндрическое зубчатое колесо представляет собой зубчатое колесо цилиндрической формы, зубья которого параллельны оси. Это является наиболее часто используемым механизмом с широким спектром применения и является самым простым производство.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Механизм, который проще всего производить.
- редуктор, который прост в использовании и не создает осевых сил тяги.
- Не существует ограничения в комбинации количества зубьев зубчатых колес парных зубчатых колес.

Коэффициент скорости:
На рис.1.1 показана пара зацепленных зубчатых колес в одноступенчатой ​​зубчатой ​​передаче. Как видите, направление вращения парных зубчатых колес противоположно друг другу. Если шестерня 1 вращается по часовой стрелке, то шестерня 2 вращается против часовой стрелки. Кроме того, если у парных зубчатых колес разное количество зубьев, скорость будет увеличена / уменьшена; Если шестерня 1 является ведущей шестерней, скорость уменьшается. Если шестерня 2 является ведущей шестерней, скорость увеличивается.
Коэффициент скорости
= Число зубьев ведомой шестерни (z2) / Количество зубьев ведущей шестерни (z = 1)
= Число оборотов ведущей шестерни (n1) / Число оборотов ведомой шестерни (n2)

(1.1)


Рис. 1.1. Цилиндрическое зубчатое колесо

Пример расчета:
Число зубьев привода Шестерня 1: 20
Вращение шестерни: 400 об / мин
Число зубьев ведомого шестерни 2: 80, одноступенчатая зубчатая передача.
Передаточное число этой зубчатой ​​передачи: 80 ÷ 20 = 4
Вращение шестерни 2: 400 ÷ 4 = 100 об / мин

Винтовая зубчатая передача

Цилиндрическое зубчатое колесо с зубьями спирали (зубьями геликоидов) называется винтовой зубчатой ​​передачей.Винтовые зубчатые колеса могут выдерживать нагрузку больше, чем цилиндрические зубчатые колеса, и работают тише. Они также широко используются в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, и в промышленном машиностроении.

Характеристики и технические характеристики

:
- Больше прочности, чем у цилиндрического зубчатого колеса того же размера; передает вращательную силу / мощность спокойно.
- Подходит для использования на высоких оборотах.
- создает осевое усилие тяги, необходимо справиться с этими дополнительными силами.
- нет ограничения в количестве зубьев зубчатых колес парных зубчатых колес.

Направление вращения и сила тяги в зубчатых косозубых колесах показаны на рисунке 1.2. Упорный подшипник получает силу тяги. Направление вращения такое же, как у зубчатых цилиндрических зубчатых колес.


Рис. 1.2 Направление вращения и сила тяги

(важная терминология и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.2)

Парное зубчатое колесо вращается в противоположном направлении друг к другу. Соотношение скоростей такое же, как и для цилиндрических зубчатых колес.

Передаточное число двухступенчатых зубчатых передач:
Если шестерня 1 является ведущей, то передаточное число (i) для этой двухступенчатой ​​зубчатой ​​передачи рассчитывается следующим образом.

Коэффициент скорости (i)
= z2 / z1 x z4 / z3
= n1 / n2 x n3 / n4

(1,3)


Рис. 1.3 Двухступенчатая зубчатая передача

Шестерня 1 и Шестерня 4 вращаются в одном направлении. Число зубьев шестерни 1/2/3/4 составляет 10/24/12/30 соответственно, тогда коэффициент передачи для этой шестерни составляет 6.

Внутренняя передача

Это зубчатое колесо цилиндрической формы, но с зубцами внутри круглого кольца, которое может зацепляться с цилиндрическим зубчатым колесом. Внутренние зубчатые колеса часто используются в планетарных зубчатых передачах или зубчатых муфтах.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Вносит большую сложность в производство по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.
- Использование планетарных зубчатых передач позволяет создать компактную зубчатую передачу, подходящую для высокого передаточного числа.
- Для пары внутренних и внешних зубчатых колес могут возникать следующие 3 помехи:
(a) Инволютивные помехи (b) Трохоидные помехи (c) Торцевые помехи
- Нет ограничений на комбинацию количества зубьев шестерни, из парные передачи.

Коэффициент скорости:
В простейшем примере зацепления внешней шестерни 1 (шестерни) с внутренней шестерней 2 внешняя шестерня 1 и внутренняя шестерня 2 вращаются в одном направлении, как показано на рис. 1.4

рис.1.4 Зубчатая передача и внутренняя передача

Коэффициент скорости
= Число зубьев ведомого зубчатого колеса / Число зубьев ведущего зубчатого колеса
(1,3)

Планетарная передача

: Планетарная передача
состоит из 4 основных элементов;
Солнечная шестерня (A), Планетарная шестерня (B), Внутренняя шестерня (C) и Носитель (D)
В системе, показанной на рис.1,5, 4 планетарные передачи используются.
Распределение нагрузки между многими передачами позволяет создать компактную систему. Отношение скоростей или направление вращения в системе планетарной передачи различаются в зависимости от того, какой коэффициент зафиксирован.

(a) Планетарный тип
Если солнечная шестерня является входной, а несущая шестерня - выходной, а внутренняя шестерня неподвижна; Коэффициент скорости

= Zc / Za + 1
(1,4)

(b) Исправлена ​​солнечная шестерня солнечного типа
.

(c) Звездный тип
несущей шестерни зафиксирован.


Рис.1.5 Пример системы планетарной передачи

(важная терминология и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.5)

  • Солнечная шестерня
  • B Планетарная передача
  • C Внутренняя передача
  • D Carrier


Рис.1.6 Планетарный редуктор
Слева - Планетарный тип / Центр - Солнечный тип / Справа - Звездный тип

1-2 зубчатых колеса с линейным движением

Зубчатые колеса

с линейным движением классифицируются как зубчатые колеса с параллельной осью, но существуют определенные типы «линейного движения», в которых отсутствуют сопряженные валы.Чтобы преобразовать вращательное движение в линейное или наоборот, стойки и шестерни используются в комбинации. Зубчатые колеса цилиндрической формы с бесконечным радиусом называются стойками, обычно используемыми в конвейерах.

Spur Rack

Это зубчатое колесо линейной формы, которое имеет прямолинейный зубчатый профиль и может зацепляться с цилиндрическим зубчатым колесом. Цилиндрическую стойку можно рассматривать как часть цилиндрического зубчатого колеса с бесконечным радиусом, и несколько стоек можно объединить в одну линию.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Легче в изготовлении и использовании, чем винтовые стойки.
- Может зацепляться с цилиндрическим зубчатым колесом с любым количеством зубьев.

Что касается зубчатой ​​рейки и шестерни, то расстояние перемещения, когда шестерня вращается один раз, рассчитывается из числа зубьев, умноженных на шаг. Шаг обозначает расстояние между соответствующими точками на соседних зубах. Стеллажи CP предназначены для удобного позиционирования. (Рисунок 1.7)


Рис.1.7 Разница между CP10 и м3
Перемещение одного цикла шестерни CP10-30 на рейке CP против SS3-30 (м3) на рейке м3.

Винтовая стойка

Это зубчатое колесо линейной формы, которое сцеплено со спиральным зубчатым колесом. Винтовая стойка может рассматриваться как часть винтовой зубчатой ​​передачи с бесконечным радиусом.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Создает силу тяги; механизм подачи должен учитывать
- вращается и передает мощность более тихо, чем винтовая стойка такого же размера
- подходит для использования в высокоскоростном вращении
- может сцепляться с винтовой зубчатой ​​передачей с любым количеством зубьев

Создает силу тяги благодаря спирали зубчатого колеса.На рисунке 1.8 показано направление вращения и сила тяги.


Рис.1.8 Направление вращения и сила тяги

(важная терминология и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.8)

  • Стойка тяги
  • Тяга шестерни

1-3 Пересекающиеся зубчатые колеса

Зубчатые колеса, включающие пересечение двух осей в точке, называются Зубчатые шестерни; общее применение включает вращение / передачу мощности конических зубчатых колес.Конические зубчатые колеса с передаточным отношением 1 называются зубчатыми колесами. Конические зубчатые колеса в зависимости от формы зуба классифицируются как прямозубые и спирально-конические.

Прямая коническая передача

Это зубчатое колесо, в котором зубья имеют конические конические элементы, которые имеют то же направление, что и базовая линия конуса тангажа (образующая). Коническое зубчатое колесо является самым простым в производстве и наиболее широко применяемым в семействе конических зубчатых колес.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Легче в изготовлении, чем спиральные конические зубчатые колеса.
- Простота использования, не создает силы тяги в отрицательном направлении.
- важно сочетание количества зубьев парных зубчатых колес. Эти шестерни, произведенные в комбинации, не сцепляются с другими коническими шестернями.

Спиральная коническая шестерня

Коническое зубчатое колесо, имеющее более сложные спиральные зубья со спиральным углом для производства, но предлагает преимущества более высокой прочности и меньшего шума.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Подходит для использования при высокой нагрузке / вращении.Лучше, чем прямые конические зубчатые колеса
- Усилие осевого усилия должно быть тщательно учтено
- Передает вращательную силу / мощность более тихо, чем прямые конические зубчатые колеса.
- Поскольку эти шестерни производятся в паре, в соответствии с количеством зубьев, они не сцепляются с другими шестернями, даже если они имеют одинаковые модули или углы давления.


Рис.1.10 Поверхность контакта спиральных конических зубчатых колес

(важная терминология и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.10)

  • Вогнутая поверхность
  • Выпуклая поверхность

Коэффициент скорости:
Коэффициент скорости
= Число зубьев ведомой шестерни / Количество зубьев ведущей шестерни
(1.5)

Усилие тяги на конической зубчатой ​​передаче:
На рисунке справа показано направление вращения и сила тяги для сетки спиральных конических зубчатых колес с передаточным отношением более 1,57. Если шестерня входит в зацепление с выпуклой поверхностью зуба, она создает силу тяги в отрицательном направлении.


Рис.1.11 Направление вращения и сила тяги
Зеленый : RH / Желтый : LH / Синий : Положительная сила тяги / Красный : Отрицательная сила тяги

Прямоугольная зубчатая передача

Шестерни

, которые используются в паре с одинаковым количеством зубьев, называются зубчатыми шестернями.Есть два типа зубчатых передач; зубчатый венец прямых конических зубчатых колес, а другой зубчатый венец спиральных конических зубчатых колес. Как правило, они имеют угол наклона вала 90 градусов, однако KHK предлагает стандартизированные угловые зубчатые передачи с углом наклона вала 45, 60 и 120 градусов.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Конические зубчатые колеса с передаточным отношением 1 равны Mit Gear
- Используется для изменения направления вращения или осевого направления

Усилие тяги на спиральных зубчатых передачах:
Рисунок 1.12 показывает направление вращения и силу тяги на зубчатых колесах со спиральной кромкой. В случае, если они создают силу тяги как в отрицательном, так и в положительном направлении, подшипники должны быть расположены аккуратно, чтобы они могли равномерно воспринимать эти усилия.


Рис.1.12 Направление вращения и сила тяги
Зеленый : RH / Желтый : LH / Синий : Положительная сила тяги / Красный : Отрицательная сила тяги

Угловые зубчатые и угловые шестерни:

Рис.1.13 Углы вала KHK Stock Gears
Слева направо: Угол вала 45 ° / Угол вала 60 ° / Угол вала 90 ° / Угол вала 120 °

1-4 непараллельных и непересекающихся зубчатых колеса

Зубчатые колеса с двумя осями, которые не пересекаются или параллельны, называются непараллельными и непересекающимися осевыми шестернями.Они обычно используются в качестве пар червячных передач или винтовых передач. Эти шестерни передают вращательную силу / мощность за счет относительного проскальзывания между поверхностями зубьев шестерни.

Винтовая передача (скрещенная винтовая передача)

Это косозубая передача с углом спирали 45 градусов. Пара зубчатых колес, непараллельных и непересекающихся и имеющих одинаковые спиральные стрелки, называются винтовыми зубчатыми колесами. Они работают очень тихо, но могут использоваться только для легких нагрузок.

Характеристики / Технические рекомендации:
- Необходимо соблюдать осторожность при смазке.Скольжение сетчатых граней передает вращательную силу / мощность. Отсутствие надлежащей смазки может привести к быстрому износу.
- Эффективность низкая по сравнению с шестернями с параллельными осями / пересекающимися осями.
- Используется в маломощных трансмиссиях.
- Количество зубьев парных зубчатых колес не ограничено. (отличается от конических зубчатых колес)

Направление вращения и сила тяги для правосторонних (R) / левосторонних (L) комбинаций показаны на рисунке 1.14.

Рис.1.14 Направление вращения и сила тяги

(Важная терминология и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.14)

Передаточное число:
Эта формула для передаточного числа такая же, как и для цилиндрических зубчатых колес. Коэффициент скорости

= Число зубьев ведомой шестерни / Число зубьев ведущей шестерни
(1.6)

червячная пара

Пара червячных зубчатых колес представляет собой набор зубчатых колес, в которых одно зубчатое колесо представляет собой червяк с винтовой резьбой, а другое - зубчатое червячное колесо. Червячные пары часто используются в трансмиссии с высоким или высоким крутящим моментом.

Коэффициент скорости:
Коэффициент скорости
= Количество зубьев червячного колеса / нитей червяка
(1.7)

Направление вращения и силы тяги на червячной сетке справа (R) / левой спирали (L) показаны на рисунке 1.15.

Рис.1.15 Направление вращения и силы тяги

(важная терминология и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.15)

Характеристики / Технические рекомендации:
- Большой одноступенчатый редуктор может быть получен
- Эффективность низкая по сравнению с зубчатыми колесами с параллельными осями или зубчатыми колесами
- Червячные пары должны быть спроектированы и изготовлены как пара ,Зуборезный станок наносится на селективном отрезном станке в соответствии с диаметром основания червячной сетки.
- Как и в случае винтовых зубчатых колес, проскальзывание происходит на поверхности зубьев зубчатых колес в зацеплении. Следует соблюдать осторожность при смазке. Отсутствие надлежащей смазки может привести к быстрому износу.

Пример расчета:
Резьбы червяка z1 = 2, Количество зубьев червячного колеса z2 = 40
Коэффициент скорости
= 40/2
= 20

Ссылки по теме:
Знание направлений вращения и числа оборотов зубчатых колес
Знание типов зубчатых колес и отношений между двумя валами
Знание крутящего момента зубчатой ​​передачи
Типы зубчатых колес
Характеристики зубчатых колес
Типы зубчатых передач и терминология
Типы и механизмы Редукторы

,
Типы зубчатых колес, цилиндрический, цилиндрический, конический, реечный, червячный

Чтобы узнать больше о том, как вы можете помочь Engineers Edge оставаться бесплатным ресурсом и не видеть рекламу или это сообщение, посетите страницу «Членство».

цилиндрических зубчатых колес:

Зубчатые колеса

являются наиболее распространенным типом. Зубной контакт в основном вращается, при этом скольжение происходит во время зацепления и разъединения. Некоторый шум это нормально, но он может стать нежелательным на высоких скоростях.

Реечный механизм.

Зубчатые и ведущие шестерни по существу представляют собой линейную вариацию цилиндрических зубчатых колес. Стойка шпоры является частью цилиндрическое зубчатое колесо с бесконечным радиус.

Внутреннее зубчатое колесо:

Внутренний редуктор цилиндрический зубчатая передача с сеткой зубы внутри или снаружи круговой кольцо.Часто используется с цилиндрическим зубчатым колесом. Внутренние зубчатые колеса может использоваться в планетарной передаче

Винтовая зубчатая передача:

Винтовая передача цилиндрическая зубчатая передача с геликоидом зубы. Винтовые зубчатые колеса работают с меньшим уровнем шума и вибрации, чем цилиндрические зубчатые колеса.В любое время нагрузка на косозубые шестерни распределяется по нескольким зубьям, что снижает износ. Из-за их углового разреза зацепление зубьев приводит к осевым нагрузкам вдоль зубчатого вала. Это действие требует, чтобы упорные подшипники поглощали осевую нагрузку и поддерживали выравнивание передачи. Они широко используется в промышленности. отрицательный осевой сила тяги спирали форма причин.

Винтовая зубчатая передача:

Винтовые зубчатые рейки линейной формы и мешается с вращающаяся винтовая передача.

Двойная винтовая зубчатая передача:

Двойной винтовой механизм может иметь как левая и правая спиральные зубы. Двойной спиральная форма используется для баланса силы тяги и обеспечивают дополнительную площадь сдвига редуктора.

Face Gear :

Передние шестерни являются круглым диском с кольцом зубы срезаны с одной стороны. Зубья зубчатого колеса сужаются к центру зуба. Эти шестерни, как правило, сопряжены с цилиндрическим зубчатым колесом.

Червячная передача:

Зубья червячной передачи

напоминают резьбу ACME который сопрягается с косозубая передача, кроме того, что она сделана обернуть червя, как видно вдоль оси червя.Работа червячных передач аналог винт. Относительное движение между этими шестерни скользят, а не катятся. Униформа Распределение давления зубьев на этих передачах позволяет использовать металлов с низкими коэффициентами трения, таких как как бронзовые зубчатые колеса с червячными колесами из закаленной стали. Эти Зубчатые передачи рассчитаны на полное смазывание жидкой пленки и требуют тяжелых масло, смешанное для повышения смазывающей способности и прочности пленки предотвратить металлический контакт.

Червячная передача с двойным охватом:

Червячная передача с двойным охватом имеет радиальный диаметр изменения шага. Это увеличивает количество и площадь среза зуба.

Гипоидная передача:

Гипоидные передачи обычно находятся в дифференциале (задний мост) автомобилей.Зубчатая передача позволяет передавать крутящий момент на девяносто градусов. Гипоидные передачи похожи спиральные конические зубчатые колеса, за исключением того, что центральные линии вала делают не пересекаются Гипоидные передачи сочетают в себе вращательное действие высокое зубчатое давление спиральных скосов со скользящим действием червячных передач. Это сочетание и полностью стальной конструкция привода и ведомой шестерни приводят к передаче комплект со специальными требованиями смазки, в том числе маслянистые и противозадирные присадки, выдерживающие высокий зуб давления и высокие скорости трения.

Прямая коническая зубчатая передача:

Прямые конические зубчатые колеса

имеют конические конические зубья, которые пересекают одну и ту же геометрию зубьев. Конические зубчатые колеса используются для передавать движение между валами с пересекающимся центром линий. Угол пересечения обычно составляет 90 градусов, но может быть до 180 градусов.Когда сопрягающие шестерни равны по размеру и валы расположены под углом 90 градусов друг к другу, они упоминаются как шестерни митры. Зубы скоса зубчатые колеса также могут быть вырезаны изогнутым образом, чтобы получить спираль конические зубчатые колеса, обеспечивающие более плавную и тихую работу чем прямые скосы.

Коническая зубчатая передача:

Спиральные конические зубчатые колеса имеют спиральную угловые спиральные зубы.

Винтовая передача (скрещенная спираль Шестерня) :


Винтовые зубчатые колеса - это винтовые зубчатые колеса противоположных угол спирали будет мешать, когда их оси пересекаются.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о