Типы передач зубчатых


виды и типы, достоинства и недостатки, область применения, назначение, общие сведения, из чего состоят, где применяются, характеристики, определение, принцип действия

08.07.2020

Огромное количество устройств с механическими деталями использует принцип переноса силового усилия, вращательного момента, направления давления посредством особого способа. И именно его мы сегодня и затронем в обзоре. Мы разберем типы и виды, применение и назначение, преимущества зубчатых передач. А также рассмотрим смежные моменты.

Общее описание

Для того чтобы передать усилия, ранее использовался повсеместно лишь один метод — ременный, который имел важное промежуточное звено — ремень. В нашем же случае способ меняется. Ненужный переходник исключается, вместо него появляется сцепление между элементами.

Таким образом, увеличивается не только уровень надежности и минимизируется размер всей системы, но также достигается и еще одно важное преимущество. Снижается расход энергии, необходимый для активации всей конструкции.

Существует масса ключевых факторов, которые определяют эффективность, сферу применения механизма. Разумеется, важным аспектом становятся габариты, материал производства и точность.

Если говорить про общие сведения о зубчатых передачах, нужно знать, что в хорошем продукте между зубьями всегда присутствует зазор. Они не располагаются вплотную. Иначе скольжение будет невозможным по определению. А также будет крайне неудобно смазывать подвижные части. Эксплуатационный срок, равно как и эффективность применения будет значительно снижена. Не нужно забывать, что многие типы производства подразумевают образование высоких температур на производственных площадках. А сами механические детали во время работы ввиду банальной силы трения разогреваются. Значит, металл будет расширяться, незначительно увеличиваться в размерах. И без зазора зубья просто встанут, упираясь друг в друга и заблокировав дальнейший ход.

Поэтому выбор конечного продукта всегда стоит останавливать на том, что точно не подведет. Именно поэтому мы в компании «Сармат» всегда внимательно относимся к деталям. И любая часть наших станков и иной продукции отвечает не только всем требованиям нормативной документации, но и желаниям наших клиентов.

Элементы конструкции зубчатой передачи

Данное устройство по своей сути является довольно простым. В нем используется минимальное количество составных частей. Соответственно, это значительный плюс в пользу эксплуатационного срока. Как бы далеко ни шагнула наука и прогресс — чем проще механизм, тем реже он ломается. Это факт, с которым невозможно спорить.

Хотя, говоря о герое нашего обзора, в первую очередь в воображении предстает колесо, но это лишь вершина айсберга. Посмотрим более подробно:

  • • Практически во всех моделях присутствует корпус. Он необходим для надежной фиксации всех частей в условиях одной системы. А также не позволяет смазочным материалам утекать, тратиться впустую. Габариты и форма конуса допускается различная. Конкретика опирается на задачу, которую и должен выполнять инструмент.
  • • Колеса. Разбирая разновидности, какие передачи называют зубчатыми в принципе, в голову сразу приходят шестерни. Их по стандарту две штуки. Если не подразумевается посредников, всегда есть ведущее и ведомое. Первое получает импульс силы, поворачивается по своей оси, заставляет двигаться второе. Крутящий момент зависит от качества сцепления между ними.
  • • Вал. Главный двигатель, который и содержит в себе импульс. Получает он его уже непосредственно источника. В большинстве случаев таковым выступает привод на электрике. Крепится данная часть уже на само колесо. А значит, его форма также подбирается исходя из всей системы в целом. Допускается ступенчатые варианты при необходимости.
  • • Подшипники. Характеристики и определение зубчатых передач подразумевает подвижность колес. Но для обеспечения подобного необходимо крепить вал не напрямую, а с помощью промежуточных переходников. Ими и становятся подшипники. Поскольку в этом месте происходит толчок подвижности, его тоже нужно регулярно обрабатывать смазочными материалами.

Стоит также осознавать, что основа для любой шестерни – это зубья. Они и подарили название всей системе. Величина, количество, периодика расположения отличает виды друг от друга. Наклон тоже может существенно меняться в различных моделях.

Важно уточнить, что эти шестерни устанавливаются на вал через прессование. В результате общая конструкция обладает изрядной прочностью, а холостой поворот колеса исключается по определению. А это означает, что будет меньше потерь энергии. В большей части случаев снижается расход электрического тока, служащего источников для движения вала.

Как классифицируются зубчатые передачи

Сложно выделить единую градацию, на которую бы опирался каждый производитель. Существует значительное количество разнообразных факторов, становящихся фундаментальными в зависимости от задач на производстве. Поэтому и используется несколько вариаций группировки.

Посмотрим, по каким аспектам разделяют эти инструменты на подвиды:

  • • Основываясь на расположении осей по сравнению друг с другом. Так появляются параллельные типы, а также пересекающиеся. Отдельной строкой идут перекрещивающиеся. Разумеется, первый вариант – самый простой. И чаще всего выбирается именно он. Но существуют нетипичные задачи, где приходится использовать иные способы. Под осями подразумеваются механизмы, которые крепят колеса.
  • • Также некоторые классы опираются на расположение зубьев. Так у нас появляются внутренние и наружные варианты. Эффективность их напрямую опирается на всю систему. Панацеи нет. Им сказать, кто лучше не получится. Используются чаще наружные, но нельзя утверждать, что они результативнее.
  • • Корпус тоже имеет значение. Мы уже уточнили, зачем он нужен. Но пока не рассказали, что существуют модели с открытым типом оболочки. И что примечательно, такой вариант работает в принципе без внешней смазки. Сухой ход, как это принято называть. А закрытая модель – ближе к стандарту.
  • • Следует внимательно относиться и к размеру. Корректнее – к протяженности окружности. Чем она длиннее, тем больший путь проходит точка при одиночном повороте колеса. Соответственно, выделяют тихоходные и скоростные. Но стоит понимать, что динамика все же зависит от вала. Какой импульс он передаст. А форма лишь подскажет, сможет ли колесо справиться с ним и применить его по назначению.

Основные достоинства и недостатки зубчатых передач

Ключевые преимущества видны невооруженным взглядом. Это:

  • • Длительный срок эксплуатации. Мы уже пояснили, что простой инструмент редко ломается. А в обозначенном случае мы имеем дело с крепким металлом, отсутствием ломких деталей, закаленной частью, соприкасающейся с партнером (зубьями). Поэтому такой механизм по праву можно считать долгожителем.
  • • Простая регулировка скорости. Масса вариантов настройки, установки.
  • • Высочайший уровень КПД при небольших затратах.
  • • Компактность. Что особенно важно. Ведь минимальный размер всего механизма позволяет сэкономить место в устройстве. Как пример, зубчатая передача позволяет сделать более компактный насос, сохраняя высокую мощность.

Но и минусы тоже существуют:

  • • Динамически во время работы невозможно сменить темп.
  • • Дороговизна, а также сложность. Выполнить кустарными методами, как муфту или что-то схожее, не выйдет. Необходимо обращаться к профессиональным производителям. И одним из лучших вариантов будет «Сармат». Где при эталонном качестве продукта не задираются расценки выше среднерыночных. Что редкость для современной экономической ситуации.
  • • Шумовой эффект. Избавиться от аспекта не получится, и чем выше скорость, тем сильнее будет сопровождающий работу звук. Вращательное движение не может быть беззвучным, зацепление зубьев делает свое дело. Такой способ является очень надежным, но и весьма шумным.

Типы

А теперь пройдемся по конкретным представителям своего жанра. Сначала остановимся на наиболее общих группах. А после уже перейдем к узким нишам.

Конические

Название говорят за себя. Основа колеса имеет форму конуса. Оси в таком варианте всегда перекрещиваются. Есть и иные отличительные стороны. Как непрямые зубья. Хотя, в принципе существует и аналог с прямыми, просто это менее распространенный выбор.

Примечательно, что в результате форму позволяет увеличить площадь соприкосновения между элементами. А угол достигает 90 градусов. Поэтому фиксация, по заверению экспертов, становится более надежной. Также интересно то, что зубья утолщаются от основания к вершине. А значит, после зацепа они весьма надежно держатся за партнеров. И соскальзывание почти полностью исключается.

Понятие, принцип действия зубчатой передачи конической формы строится на надежности. Но нельзя сказать, что это экономичный вариант. Ведь он неотвратимо теряет в среднем 15% импульса, который передает ему вал. Прямой угол просто не позволяет сохранить всю прилагаемую силу.

С переменным передаточным отношением

Это относительно новое веяние в сфере. Смысл строится на том, что в стандартном механизме положение полюса зацепления всегда остается неизменным, статичным. А в этом прогрессивном виде оно «гуляет», изменяется под среду и нужды. Нельзя сказать, что это очень популярная разновидность, но в определенных случаях он показывает весьма завидные результаты.

Планетарные

Их еще можно назвать подвижными. В этом варианте ось колеса может перемещаться. Чтобы было яснее, в механизме шестерни не крутятся на месте, а более мелкое «бегает» по крупному. Движением становится намного разнообразнее, приходится пройти весь круг. И ось должна двигаться по траектории, меняя свое положение постоянно.

Разновидности колес

А теперь разберем основные виды, параметры зубчатых передач в зависимости от колес. Это самая популярная градация, на которой основываются чаще всего.

Цилиндрические

Наиболее распространенный способ. Используется два колеса с различным количественным фактором зубьев. Характеризуются постоянным передаточным отношением, никаких «плавающих» переменных. Оси по традиции параллельные. Существуют две вариации реализации такого механизма, с повышающим и понижающим фактором. В первом случае отношение количества зубьев больше единицы, во втором, соответственно, меньше.

Коническая

Об этой вариации мы уже немного поговорили. Смысл заключается в наличии угла между элементами. Разумеется, такой подход снижает КПД. Но для пущей надежности, особенно если подразумеваются высокие скорости вращения – это идеальное решение.

Червячная

Особый тип. В этом случае используется скрещивание осей. И принцип работы зубчатой передачи строится на заходах, каждый из которых немного тормозит движение. Меньшее колесо описывает от одного до четырех кругов по крупному собрату. Ход в обратную сторону, кстати, в такой конструкции не допускается. Сила трения слишком велика, она просто не позволит пойти назад. Зачастую к общему набору составных частей добавляются еще и редукторы.

Механизмы

Помимо описанных вариаций, есть еще парочка, которые являются более редкими, но все столь же результативными. В первую очередь, реечная. Используется не для передачи крутящего момента. Напротив, здесь вращательное движение проходит преобразование с помощью рейки. И на выходе мы видим поступательное. Возможен и обратный процесс.

А также существуют винтовые. Они весьма точны и надежны, поэтому реализуются в различных компактных приборах. Но есть и негативная сторона. Проседает эксплуатационный срок, соприкосновение почти без зазоров, а значит, поверхность просто стирается при работе.

Форма и характеристика зуба

Мы уже пояснили, из чего состоит зубчатая передача. И главным фактором колеса являются зацепы. Поэтому конструкция так и называется. Но им пока уделили недостаточно внимания. А ведь у них есть свои отличительные стороны и видовое разнообразие.


Это:

  • • Прямые. Используется повсеместно, нет отклонений по оси.
  • • Косые. Значительно повышает уровень сцепления. Но начинает страдать КПД. Да и срок службы снижается.
  • • Шевронные. Смысл кроется в снижении нагрузок на подшипник. Оси не давят на элемент, что выгодно при длительной работе.
  • • Внутренние. Прекрасно функционируют на изгиб. А также практически единственный тип, который не создает сильный шумовой эффект при эксплуатации.

Материалы

Чаще всего используется сталь. Но более мягкая и дешевая в вале и подшипниках. И максимально жесткая в колесах. Ведь они постоянно контактируют, трутся, давят. Поэтому применяется не только легированная сталь или углеродная, но и специальные методы обработки. Азотирование как вариант, а также цементирование. Закалка поверхностного уровня.

Любопытно, что в середине зацепы куда мягче, чем на поверхности. Ведь если сделать их твердыми по всему объему, они начнут ломаться при постоянных нагрузках, станут хрупкими. А если учитывать сферы, где применяются зубчатые передачи, особенности использования – такого допускать нельзя.

Геометрические параметры колес

Есть определенные нюансы конструкционного плана. Боковые стороны всегда соприкасаются. Это главная точка поверхности, передающая импульс. А угол всегда подбирается с учетом смещения, чтобы при некорректной работе не заблокировались шестерни.

Поэтому важно учитывать: диаметр, длину окружности, размер зацепов, периодику, частоту. Все эти параметры указываются в сопутствующей документации. И должны точно соответствовать требованиям нормативов.

Методы обработки

Для пущей надежности каждая деталь после производства и обкатки проходит еще термическую закалку. И это обязательный процесс для продукта, который прослужит долго. В большей части случаев термообработки хватает, но есть некоторые детали, которые используются в высокоточных приборах. И тогда уже понадобится еще шлифовать каждый продукт.

Области применения

Существует масса промышленных сфер, где с успехом нашли свое отражение такие конструкции. Проще найти отрасль, где их нет. От точных приборов до гигантских буровых установок. Используются в двигателях внутреннего сгорания, а значит, почти в каждом виде транспорта на земле: станки, конвейеры на фабричном производстве и в цехах. Даже в небольших элитных наручных часах применяется все тот же принцип. Просто без электрического привода.

Изучив классификацию и область применения зубчатых передач, остается только пожелать вам подобрать грамотный продукт для своего производства. И гидом, помогающим обойти все перипетии современного рынка, станет компания «Сармат».


геометрические параметры, достоинства и недостатки

Существует достаточно большое количество различных механизмов, предназначенных для передачи усилия и вращения. Довольно большое распространение получила зубчатая передача. Подобный механизм выступает в качестве промежуточного элемента, который изготавливается при применении металла с различными эксплуатационными характеристиками. Рассмотрим особенности подобного механизма подробнее.

Общее описание

Стандартная ременная передача предусматривает использование промежуточного элемента, в качестве которого выступает ремень. Зубчатое зацепление характеризуется наличием поверхности зацепления и сопряжения зубьев. Основные элементы зубчатой передачи следующие:

  1. Ведущее и ведомое колесо.
  2. Вал, который предназначен для непосредственного крепления колес.
  3. Подшипники, обеспечивающие подвижность колес.
  4. Шпонка, исключающая вероятность проворачивания колеса на валу.

Параметры зубчатой передачи могут существенно отличаться. Для начала отметим, что между ведомым и ведущим колесом предусмотрено наличие технологического зазора, который обеспечивает скольжение и возможность теплового расширения, а также смазывание основных элементов для исключения вероятности заклинивания механизма.

Детали машин изготавливаются при применении самых различных металлов, в большинстве случаев это углеродистая сталь. Скорость вращения механизма зависит от точности шестерен, а также некоторых ее других параметров. Принцип работы устройства позволяет использовать его при создании самых различных механизмов, к примеру, насосов или передач.

Конструкция передач

Классическая схема зубчатой передачи применяется уже на протяжении длительного периода. Рассматриваемая конструкция имеет следующие особенности:

  1. В качестве основы применяется корпус. Зачастую он изготавливается из чугуна или других коррозионностойких сталей. Корпус обеспечивает надежное крепление основных элементов, а также является контейнером для смазки. Существует просто огромное количество различных корпусов, все зависит от области применения механизма.
  2. Основным элементом является вал, который передает зубчатым зацеплением вращение. Как правило, вал получает вращение от электрического привода или других элементов. Для их крепления устанавливаются подшипники. Вал подбирается под посадочное отверстие зубчатых колес, может иметь ступенчатую форму.
  3. Садятся шестерни на валы методом прессования. За счет этого исключается вероятность проворачивания элементов, которые находятся в зацеплении. Кроме этого, фиксация обеспечивается за счет шпонки.
  4. Расстояние между валами зубчатого зацепления выбирается с учетом диаметра колес, а также их других параметров.
  5. Форма шестерен может существенно отличаться. Зачастую боковая сторона имеет небольшие выступы, а рабочая поверхность представлена сочетанием зубьев. Количество зубьев, их направление и многие другие параметры могут существенно отличаться. Характеристики выбираются в зависимости от области применения механизма.

В целом можно сказать, что рассматриваемое устройство довольно просто, за счет чего обеспечивается длительный срок эксплуатации. Разновидностью зубчатой передачи также является винтовой механизм или рейка. Сегодня чертеж винтовой передачи при необходимости можно сказать с интернета.

Классифицируют зубчатые передачи по довольно большому количеству различных признаков. Только при правильном выборе наиболее подходящего варианта исполнения можно обеспечить длительный срок эксплуатации и требуемые характеристики.

Классификация зубчатых передач

Бывают самые различные виды зубчатых передач. Классификация проводится по большому количеству различных признаков:

  1. Относительное расположение осей, на которых крепятся колеса. По этому признаку выделяют механизмы с параллельными осями, пересекающимися или скрещивающимися. Проще всего в изготовлении самая распространенная цилиндрическая зубчатая передача, так как в этом случае механизм характеризуется высокой надежностью и длительным сроком эксплуатации. Если нужно изменять направление вращения, то применяется другая конструкция. Зубчатые передачи с параллельными и пересекающимися осями применяются в самых различных случаях, к примеру, при создании насосов и приводом различных устройств.
  2. Расположение зуба на поверхности изделия относительно посадочного отверстия. По этому признаку выделяют передачи с внутренним и наружным зацеплением. Кроме этого, в некоторых механизмах есть реечная конструкция: прямая рейка подходит для преобразования вращений в прямолинейное движение.
  3. По форме профиля. Чаще всего устанавливается эвольвентная зубчатая передача, но также применяются неэвольвентные механизмы. Проводится классификация зубчатых колес в зависимости от расположения теоретической линии зуба. По этому признаку выделяют прямозубые устройства и с косым расположением. Кроме этого, есть шевронная зубчатая передача и с винтовым расположением. Современная косозубая передача получила широкое распространение, так как за счет подобного расположения зуба снижается износ и степень шума. Именно поэтому подобные варианты исполнения устанавливаются в случае, когда нужно передать высокую скорость или сделать бесшумное устройство. Конические зубчатые передачи могут изготавливаться и с прямым зубом, но подобные механизмы не предназначены для длительной работы, так как зуб при работе контактирует по всей площади.
  4. Классификация проводится по конструктивному оформлению корпуса. Выделяют закрытые и открытые передачи. Первый вариант исполнения могут работать исключительно при подаче смазывающего вещества, второй работает и на сухом ходу.
  5. Передача бывает понижающая и повышающая. Выбор проводится в зависимости от того, нужно ли увеличить количество оборотов или повысить передаваемое усилие.
  6. По величине окружности выделяют тихоходные, среднескоростные и быстроходные устройства. Выбор проводится в зависимости от того, каким свойствами должно обладать полученный механизм.

Заготовки для получения основных элементов получаются путем литья или штамповки. После этого проводится дальнейшая обработка. Процесс обработки предусматривает применение дисковых и пальцевых фрез, а также шлифовальных кругов для получения требуемого качества поверхности. Другими особенностями обработки отметим следующие моменты:

  1. Подобные изделия нельзя изготовить методом чистовой прорезки выбранной фрезы. Эта технология применяется только на первоначальном этапе обработки.
  2. Следующий шаг предусматривает механическую обработку путем обкатки при непосредственном зацеплении. Для этого применяется специальное колесо, которое изготавливается при применении высокопрочного металла.
  3. В качестве основания часто применяется углеродистая сталь. Для улучшения основных качеств проводится цементация, закалка, цианирование, а также азотирование. Для получения низкокачественных изделий улучшение проводится уже после нарезки зубьев, после чего поверхность доводится до готового варианта путем шлифования или обкатки.

Цилиндрические зубчатые передачи получили самое широкое распространение. Также может устанавливаться эвольвентная разновидность устройства. Для создания особых механизмов применяются планетарные передачи, которые характеризуются более сложной конструкцией.

Многие встречаются с рассматриваемым механизмом в виде редуктора, представленного цилиндрической передачей. Их распространение можно связать со следующим моментами:

  1. Технология изготовления подобных зубчатых колес достаточно проста, было создано просто огромное количество различного оборудования, которое предназначено для производства подобного изделия.
  2. В большинстве случаев вращение передается между двумя валами, которые расположены параллельно.
  3. Редуктор также имеет специальный корпус закрытого типа. Он предназначен для защиты механизма от воздействия окружающей среды, а также накопления масла.
  4. Изменение передаваемого усилия проводится за счет изменения диаметрального размера изделий.

Многие при эксплуатации передачи не уделяют должного внимания смазке. Именно эта причина приводит к существенному износу рабочих элементов. Своевременная подача смазывающей жидкости существенно снижается трение в зоне контакта, а также снижает вероятность появления коррозии на поверхности.

Конические передачи получили также весьма широкое распространение. Их ключевой особенностью можно назвать расположение осей под углом 90 градусов относительно друг друга. Конструктивными особенностями этого варианта исполнения назовем следующие моменты:

  1. Шестерни представлены формой срезанного конуса, которые могут соприкасаться друг с другом. Боковыми сторонами. За счет этого усилие передается под углом 90 градусов и поверхность соприкосновения достаточно большая.
  2. Профиль каждого зуба характеризуется тем, что он больше у снования и меньше возле вершины.
  3. Зубчатые венцы изготавливаются с прямой, криволинейной и тангенциальной нарезкой.
  4. Выделяют также гипоидный вариант исполнения. Он характеризуется высокой плавностью хода и низким уровнем шума на момент работы. Устанавливается подобное устройство в случае, когда усилие передается на протяжении длительного периода. При применении гипоидного варианта исполнения рекомендуется смазывать зону контакта при применении специального вещества, которое также выступает в качестве охлаждения.

В отличии от цилиндрических вариантов исполнения, рассматриваемый способен передавать всего 85% несущей способности. Потери можно связать с тем, что проводится перенаправление передаваемого усилия под большим углом.

Реечные передачи также получили весьма широкое распространение. Их непосредственное предназначение заключается в преобразовании вращения в возвратно-поступательное движение. Среди особенностей подобного варианта исполнения отметим следующие моменты:

  1. Реечная передача довольно проста в изготовлении и с ее монтажом, как правило, не возникает серьезных трудностей.
  2. Высокая надежность и хорошие нагрузочные способности также определили широкое распространение реечной передачи.
  3. Область применения довольно обширна: долбежные станки, транспортировочные механизмы, передачи других промышленных механизмов.

Разновидностью рассматриваемого варианта исполнения можно назвать зубчато-ременные передачи. Эта гибридная модель характеризуется свойствами, которые присущи обоим устройствам. К ключевым особенностям можно отнести:

  1. Тихая работа. Большинство звездочек характеризуется тем, что металл при соприкосновен на большой скорости становится причиной появления шума. Это может создавать довольно много дискомфорта.
  2. Отсутствие эффекта проскальзывания. За счет этого существенно повышается показатель КПД и область применения всего механизма.
  3. Стабильная работа при высоких оборотах достигается за счет применения гибких ремней со специальным сердечником.

Подобный механизм чаще других применяется в качестве привода электрического двигателя.

Геометрические параметры зубчатых колес

Для обеспечения качественного зацепления и условий для передачи большого усилия создается особая геометрия зубчатого колеса. Она характеризуется следующими особенностями:

  1. Боковые грани на момент работы механизма соприкасаются. Пятно контакта обеспечивается специальной криволинейной формой.
  2. Наибольшее распространение получил эвольвентный профиль.
  3. Создается угол зацепления таким образом, чтобы даже при несущественном смещении не происходило заклинивание механизма. Параметры зубчатых колес указываются на чертежах.

Основным элементом передачи можно считать зубчатые колеса. Их основными параметрами назовем следующие моменты:

  1. Делительная окружность. Она указывается на всех чертежах. Под этим параметром понимают соприкасающиеся окружности, катящиеся одна по другой без скольжения.
  2. Шаг расположения зубьев-расстояние между профильными поверхностями соседних зубьев. Этот параметр указывается для всех передач и механизмов в спецификации и на чертежах.
  3. Длина делительной окружности или модуль также является важным параметром, который нужно учитывать.
  4. Высота делительной головки.
  5. Зуб является важным элементом каждого колеса. Он характеризуется довольно большим количеством различных характеристик, среди которых отметим высоту ножки, самого зуба и делительной головки.
  6. Диаметр окружности вершин и впадин зубьев.

Некоторые их приведенных выше параметров рассчитываются при проектировании передачи, другие выбираются по табличным данным. Прямозубая передача проще всего в проектировании и изготовлении, но она характеризуется менее привлекательными эксплуатационными характеристиками. Крутящий момент и другие параметры выбираются в зависимости от поставленной задачи при проектировании конструкции.

Применение зубчатых передач

Области применения зубчатых передач весьма обширны. Сегодня подобные механизмы применяются в различных отраслях промышленности. Проведенные исследования указывают на то, что в год изготавливается несколько миллионов экземпляров подобных изделий. Рассматривая применение и назначение отметим нижеприведенные моменты:

  1. Цилиндрическая передача используется для повышения или понижения передаваемого усилия. Примером их применения можно назвать двигатели внутреннего сгорания или коробки передач, буровые и металлургические установки, оборудование горнодобывающей промышленности.
  2. Конические передачи применяют намного реже. Это прежде всего связано с тем, что они довольно сложны в производстве. Область применения – сложная механическая передача с переменными углами и изменением нагрузки. Примером можно назвать ведущие мосты транспортных средств, а также конвейеры и другие устройства, применяемые в агропромышленном комплексе.

Область применения зависит от конструктивных особенностей механизма, а также типа применяемого материала при производстве.

На момент работы слышен монотонный умеренный шум. Если появляются посторонние звуки, то это может указывать на появление существенных проблем, к примеру, сильного износа поверхности. Техническое обслуживание проводится следующим образом:

  1. Визуальный осмотр требуется для того, чтобы исключить вероятность наличия трещин или сколов на поверхности.
  2. Особое внимание уделяется тому, чтобы при работе колеса правильно зацеплялись. Слишком большой зазор может привести к сильному износу и другим проблемам, так как нагрузка распределяется неравномерно. Изменение зазора проводится путем регулировки положения вала и подшипников.
  3. На момент работы уделяется внимание тому, чтобы не возникало торцевое биение или другая неравномерность хода.
  4. Для определения правильности хода на зубья наносятся отметки при помощи специальной краски. До момента их полного засыхания валы проворачивают несколько раз. Форма отпечатка определяет то, насколько правильно соединение.
  5. После высыхания краски уделяется внимание тому, чтобы точка касания была в средней части высоты зуба. Изменить положение можно путем установки специальных подкладок под подшипники.
  6. На момент обслуживания проводится добавление требующегося количества смазывающего вещества. Как ранее было отмечено, без него существенно увеличивается степень износа поверхности.

Периодическое обслуживание позволяет существенно увеличить эксплуатационный срок устройства. На момент осмотра устройства уделяется внимание также состоянию вала, подшипников и других элементов, которые обеспечивают стабильную и надежную работу. К примеру, незначительный изгиб вала становится причиной повышенного износа определенной части колеса. В самых сложных случаях происходит его обрыв.

Достоинства и недостатки

Рассматриваемое устройство характеризуется довольно большим количеством достоинств и недостатков, которые во многом определяют область применения. К преимуществам отнесем следующие моменты:

  1. Длительный эксплуатационный срок и высокая надежность. Применение стали в качестве основного материала при изготовлении механизма определяет то, что оно может прослужить в течение длительного периода. Поверхность зуба дополнительно закаливается для снижения степени износа.
  2. При правильном и своевременном обслуживании эксплуатационный срок существенно увеличивается. Примером можно назвать применение смазывающего масла, его подачу в зону контакта.
  3. Устройство характеризуется небольшими размерами. За счет этого повышается КПД зубчатой передачи.
  4. Передача может применяться для изменения скорости в достаточно большом диапазоне.
  5. При правильном выборе колес можно исключить вероятность воздействия на поверхность чрезмерной нагрузки.

Коэффициент КПД может варьировать в достаточно большом диапазоне, зачастую он ниже 70%.

Недостатков у зубчатой передачи также довольно много. Основными можно назвать следующие моменты:

  1. При высокой скорости вращения появляется сильный шум, который может создавать массу дискомфорта.
  2. Устройство не может быстро реагировать на изменение нагрузок.
  3. Основные элементы дороги в изготовлении, получить их можно только при применении специального оборудования.

В заключение отметим, что привод угловой зубчатой передачей зачастую является незаменимым устройством. В большинстве случаев основные элементы зубчатой передачи изготавливаются в зависимости от того, какое устройство нужно получить. Большая доля производственной деятельности машиностроительных заводов связана с непосредственным производством зубчатых колес различного типа.

виды, материалы для изготовления, способы обработки и расчёты зацеплений

Большинство 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. Цилиндрическая 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.

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. Прямозубые. 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.

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

Техобслуживание 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.

Зубчатые передачи | Автомобильный справочник

Зубчатые передачи — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. Зубчатые передачи служат для того, чтобы непрерывно передавать силу и крутящий момент двух валов, расположение которых определяет тип имеющейся зубчатой передачи. Вот о том, что представляют зубчатые передачи, мы и поговорим в этой статье.

Содержание

 

Типы зубчатых передач

 

Эвольвентное зацепление

 

Эвольвентное зацепление — это зубчатые передачи, которые нечувст­вительны к изменению межосевого расстоя­ния. Ее изготавливается методом обкатки.

Все прямозубые цилиндрические передачи с одинаковым модулем зацепления могут из­готавливаться на одном оборудовании, не­зависимо от количества зубьев и размеров головки.

Модули зацепления цилиндрических и ко­нических зубчатых колес стандартизированы по DIN 780; модули зацепления червячных пе­редач по DIN 780; модули шлицевых соедине­ний по DIN 5480; модули зубчатого зацепле­ния нормального профиля для шестерен со спиральными зубьями по DIN 780.

Форма зубьев

 

Для прямозубых цилиндрических передач форма зубьев определяется DIN 867, DIN 58400; конических передач — DIN 3971; чер­вячных передач — DIN 3975; шлицевых соеди­нений — DIN 5480 (см. рис. «Прямые и косые зубья (наружное зацепление)» ).

Форма зубьев гипоидных передач регла­ментируется стандартом DIN 867. В допол­нение к стандартным углам зацепления (20° для зубчатых передач и 30° для шлицевых соединений) применяются также и углы заце­пления 12°, 14°30\ 15°, 17°30′| 22°30′ и 25°.

 

Рис. Характеристики прямозубой цилиндрической передачи передачи (циклоидное зацепление)

 

 

 

Коррегирование зубчатого зацепления

 

Коррегирование зубчатого зацепления (из­менение высоты головки зуба (см. рис. «Коррегирование зубчатого зацепления прямозубой цилиндрической передачи (циклоидное зацепление)» ) применяется для предотвращения подреза­ния у шестерен с малым количеством зубьев. Оно позволяет увеличить прочность ножки зуба и точно обеспечить межосевое расстояние.

 

 

Зубчатые передачи с точно заданным межосевым расстоянием

 

У зубчатых пар с точно заданным межосевым расстоянием изменение высоты головки зуба для шестерни и зубчатого колеса произво­дится на одинаковую величину, но в противо­положных направлениях, что позволяет сохранить межосевое расстояние неизменным. Такое решение применяется в гипоидных и косозубых передачах.

Зубчатые передачи с изменяемым межосевым расстоянием

 

Изменение высоты головки зуба для ше­стерни и зубчатого колеса производится независимо друг от друга, поэтому межосе­вое расстояние передачи может изменяться. Допускаемые отклонения линейных разме­ров зубчатых передач регламентированы. Для прямозубых цилиндрических передач — DIN 3960, DIN 58405; для конических передач — DIN 3971; червячных передач — DIN 3975.

Подставляя jη = 0 в приведенные ниже формулы, рассчитывают параметры за­цепления без зазора между зубьями. Для определения зазора между зубьями допу­скаемые отклонения толщины зубьев и зоны их зацепления принимают в соответствии со стандартами DIN 3967 и DIN 58405 в за­висимости от требуемой степени точности зубчатой передачи. Следует отметить, что не обязательно стремиться к нулевому за­зору между зубьями. Для компенсации имею­щихся отклонений размеров зубьев и сборки шестерен достаточно иметь минимальный зазор, который, кроме того, предотвращает возможность заклинивания зубчатых колес. Допускаемые отклонения других расчетных параметров (зазор между ножками двух смежных зубьев, межцентровое расстояние) приведены в стандартах DIN 3963, DIN 58405, DIN 3962 Т2, DIN 3967, DIN 3964.

Расчетные формулы для зубчатых передач

 

 

Степени точности зубчатых передач (DIN 3961…..3964)

 

 

 

Зубчатые передачи стартера

 

Система допускаемых отклонений для зубчатых передач по «Стандарту межосевых расстояний» (DIN 3961) применяется в сило­вых приводах, где требуемый зазор между зубьями обеспечивается отрицательными допусками толщины зубьев. Эта система неприменима для зубчатых передач автомо­бильных стартеров, поскольку они работают со значительно большими зазорами между зубьями, которые обеспечиваются увеличе­нием межосевого расстояния.

 

 

Модули зубчатых передач стартеров

 

 

Большой крутящий момент, необходимый для пуска двигателя, требует применения зубчатой передачи с большим передаточным отношением (i = 10-20). Поэтому шестерня стартера имеет малое количество зубьев (z = 9-11), обычно с положительным смещением. Для шага зубьев принято следующее обозна­чение: количество зубьев, равное, например, 9/10, означает нарезку девяти зубьев на за­готовке, рассчитанной по диаметру на 10 зу­бьев, и соответствует смещению +0,5. При этом допускаются небольшие отклонения величины коэффициента х. (Это обозначе­ние нельзя смешивать с обозначением Р 8/10, приведенным ниже).

 

 

Стандарты зубчатых передач США

 

Вместо модуля для стандартизации зубча­тых передач в США используется показатель количества зубьев на 1 дюйм (25,4 мм) диа­метра делительной окружности или диамет­ральный модуль (питч) (Р):

Р = z/d = z/(z • m/25,4) =25,4/m

Для перевода стандарта США в европейский стандарт служит зависимость:

m = 25,4 мм / P

Размещение зубьев в пределах диаметраль­ного модуля называется окружным шагом зацепления (CP):

CP = (25,4 мм / P) π.

Табл. Стандарты зубчатых передач

 

Полная высота зуба

 

В стандартах США полная высота зуба обо­значается как высота головки ha = т, что соответствует величине т в стандартах Гер­мании.

Ножка зуба

 

Обозначается так же, как и полная вы­сота зуба, но расчет головки зуба основы­вается на использовании своего модуля. Пример обозначения:

Обозначение (пример): Р 5 /7

Р = 7 для расчета головки зуба,

Р = 5 для расчета других параметров.

 

 

Система обозначений и преобразований

 

Диаметр окружности выступов: OD = da.

Диаметр делительной окружности: PD = N/P = d (в дюймах) или PD = Nm = d (в мм).

Диаметр окружности впадин: RD = df

Начальный диаметр:

LD =(N+2x) / P (в дюймах)

или

LD= (N+2xm (в мм).

LD ≈ dw,

где dw — диаметральный модуль.

Расчет наибольшего допустимого давления зубчатых передач

 

Ниже приведены расчетные формулы, кото­рые могут применяться вместо стандартного расчета DIN 3990 «Расчет несущей способ­ности зубчатых передач». Эти зависимости применимы для расчета нагрузки транс­миссионных зубчатых пар, работающих в стандартном режиме.

Величины и единицы измерения для расчета наибольшего допустимого давления

 

 

Необходимое сопротивление усталост­ному выкрашиванию и изнашиванию металла для шестерни (колесо 1) вследствие высо­кого контактного давления достигается, если величина оценки сопротивления выкрашива­нию Sw равна или больше 1. В случае зубча­того зацепления с z1< 20 следует принимать S⩾ 1,2…1,5 из-за более высоких контактных напряжений в точке однопарного зацепления. Поскольку контактные давления равны по ве­личине для обоих колес, значение kperm для зубчатого колеса 2 следует принимать такими же, как и для колеса 1 при частоте вращения n2, пользуясь помещаемой ниже таблицей.

 

 

Формулы для расчета наибольшего допустимого давления

 

 

Содержащиеся в таблице значения коэф­фициента &Perm применимы, когда оба колеса изготовлены из стали. Для пар зубчатых ко­лес из чугуна и стали или бронзы и стали этот коэффициент следует увеличить в 1,5 раза. В случае зубчатых пар из чугуна по чугуну или бронзы по бронзе коэффициент kperm следует увеличить примерно в 1,8 раза. Для зубча­того зацепления лишь с одним поверхностно упрочненным колесом, коэффициент kperm для незакаленного колеса необходимо уве­личить на 20%. Все приведенные в таблице значения этого коэффициента рассчитаны на срок службы Lh = 5000 ч. При оценке сопро­тивления выкрашиванию металла зубчатых колес Sw расчетный срок их службы может изменяться за счет коэффициента срока службы ф.

Коэффициент допустимого контактного давления kperm в H/mm2 для срока службы Lh = 5000 ч

 

 

 

Прочностные характеристики материалов для изготовления зубчатых передач приве­дены в табл. «Параметры материалов зубчатых передач«.

 

 

  1. При пульсирующей нагрузке для предела усталостной прочности (NL ⩾ 3*106). В случае знакопеременной      нагрузки следует применять коэффициент YL
  2. В пределах усталостной прочности в течение срока службы напряжения изгиба увеличиваются на коэффици­ент Ynt в зависимости от количества циклов нагрузки NL.

 

 

Коэффициент срока службы ф

 

Коэффициент срока службы используется для корректирования приведенных в верх­ней таблице значений коэффициента допу­стимого контактного давления kperm (рас­считанного на срок службы Lh = 5000 ч) для различной расчетной продолжительности работы зубчатой передачи.

 

 

Рекомендации по выбору расчетного срока службы зубчатых передач: при посто­янной работе с полной нагрузкой — от 40 000 до 150 000 ч; при прерывистой полной на­грузке — от 50 до 5000 ч.

Необходимая величина сопротивления разрушению зуба обеспечивается при SF ⩾ 1 для шестерни (колесо 1). Если шестерня изготовлена из более проч­ного материала, чем зубчатое колесо 2, сле­дует также произвести проверочный расчет зубчатого колеса на изгибающие нагрузки.

Расчет зубчатого зацепления на изгиб и разрушение зуба

 

 

Коэффициент профиля зуба YFa

 

 

Скоростной фактор fv

 

[1] Оценка действительна для А = 6 (средний уровень точности).

В следующей статье я расскажу об электрических свойствах материалов.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Зубчатые передачи. Механизм и виды зубчатых передач :: SYL.ru

Зубчатые передачи широко распространены и в промышленных агрегатах, и в бытовых приборах. Они выступают промежуточным звеном между источником вращательно-поступательного движения и узлом, выступающим конечным потребителем этой энергии. Причем передаваемая мощность может исчисляться как ничтожно малыми единицами (часовые механизмы и измерительные приборы), так и огромными усилиями (турбины электростанций).

Виды передачи движения

Двигатель, генерирующий энергию, и конечный агрегат, ее потребляющий, часто отличаются по таким характеристикам, как скорость вращения, мощность, угол приложения усилия. Кроме того, один источник вращательной энергии может служить для приведения в действие сразу нескольких различных узлов или агрегатов. Чтобы обеспечить доставку крутящего момента в таких условиях, необходимы промежуточные модули, которые бы передавали это усилие с минимальными потерями.

Если в результате такой раздачи или преобразования обороты ведущего вала становятся больше, чем у ведомого, то принято говорить о понижающей передаче. В этом случае потеря скорости компенсируется увеличением нагрузки на ведомой оси и приростом мощности потребляющего узла. В случае, когда в конечном итоге наблюдается увеличение количества оборотов, такая передача будет повышающей. Соответственно, это будет сопровождаться снижением усилия на ведомом валу.

Особенности зубчатого механизма

Ременная передача предполагает наличие между шкивами на связанных валах промежуточного звена – гибкого ремня. Зубчатый механизм от такого соединения отличается наличием на поверхности сопряженных деталей зубьев зацепления. По профилю и размеру они идентичны.

Головка зуба колеса входит в зацепление с повторяющей ее профиль впадиной на шестерне. При вращении ведущего вала ведомый проворачивается в противоположную сторону. Между ними конструктивно предусмотрен минимально возможный зазор, обеспечивающий скольжение, тепловое расширение и смазку для недопущения заклинивания. При этом ведущая часть парного механизма называется колесом, а ведомая – шестерней.

У ременной передачи плоскость зацепления ремня со шкивом составляет не менее трети длины окружности. В зубчатом механизме между ведущим колесом и ведомой шестерней под нагрузкой в постоянном контакте находится одна пара зубьев. Колеса и шестерни на валах обычно монтируются на шпоночном соединении.

Преимущества

Зубчатые передачи имеют широкое распространение. Они долговечны и надежны в работе при соблюдении допустимых уровней нагрузок и надлежащем уровне обслуживания. Малогабаритный механизм обеспечивает высокий коэффициент полезного действия и может применяться для широкого круга изменения скоростей.

Наличие зубьев зацепления позволяет добиваться постоянства передаточных отношений между сопряженными валами из-за отсутствия возможности их проскальзывания. При этом нагрузки на валы не превышают допустимых пределов.

Недостатки

Зубчатые передачи имеют и ряд особенностей, которые могут быть отнесены к их недостаткам. В плане эксплуатации – такой механизм шумит при высокой скорости вращения. Он не может гибко реагировать на изменяющуюся нагрузку, так как представляет собой жесткую конструкцию с точной регулировкой.

В технологическом плане – это сложность изготовления пар колес зацепления. Для такого вида передач требуется повышенная точность, так как зубья находятся в зацеплении при постоянно изменяющемся напряжении. В таких условиях возможны усталостные разрушения материала.

Это происходит при превышении допустимых нагрузок. Зубья могут выкрашиваться, частично или полностью ломаться. Отколовшиеся осколки попадают в механизм, повреждают соседние сопрягающиеся участки, что приводит к заклиниванию и выходу из строя всего узла.

Виды

Наибольшее распространение получила цилиндрическая зубчатая передача. Ее применяют в узлах и механизмах с параллельным расположением валов. По конструктивным особенностям различают зубья с прямым, косым и шевронным профилем.

Для перекрещивающихся валов используют червячную, винтовую цилиндрическую передачи, а для пересекающихся – коническую. Реечная передача отличается тем, что шестерня в общем парном механизме заменяется рабочей плоскостью. При этом на ней нарезаны зубья, идентичные по профилю колеса. В итоге вращательное движение преобразуется в поступательное.

Также разделяют передачи по скорости вращения: тихоходные, средние и скоростные. По назначению их делят на силовые и кинематические (не передающие значительной мощности). Кроме того, зубчатые передачи могут классифицироваться по величине передаточного числа, подвижности осей (рядовые и планетарные), числу степеней, точности зацепления (12 классов), способу изготовления. По форме профиля зуба могут быть эвольвентные, циклоидальные, цевочные, круговые.

Применение

Все виды зубчатых передач широко используются в различных отраслях промышленного производства. Годовое производство различных колесных пар исчисляется миллионами. Сфера их применения настолько обширна, что редкий прибор, механизм или агрегат, использующий в работе вращательное движение, не имеет в своем составе того или иного вида зубчатого подвижного соединения.

Цилиндрическая зубчатая передача используется для преобразования вращательного движения с понижающим или повышающим коэффициентом. Примеры: двигатели внутреннего сгорания, коробки перемены передач в подвижном составе, станкостроении, буровом, металлургическом, горнодобывающем производстве и всех видах промышленности.

Коническая зубчатая передача используется в меньшей степени из-за сложности в процессе изготовления колесных пар. Применяется в сложных и комбинированных механизмах, где присутствует вращательное движение с переменными углами и изменением нагрузок. В специальных редукторах обычно используются конические зубчатые передачи. Примеры: ведущие мосты автомобилей, сельхозтехники, локомотивов, колесные пары конвейеров, приводы различного промышленного оборудования.

Цилиндрические передачи

Применяются наиболее широко, так как технология изготовления колесных пар сравнительно проста и отработанна. Цилиндрическая зубчатая передача используется для передачи крутящего момента между валами, расположенными в параллельных плоскостях. Различаются по форме зубьев: с прямым расположением, косым и шевронным. В редких случаях при перекрещении валов и незначительных нагрузках используется винтовой профиль.

Зубья прямого расположения используются больше всего. Их применяют для передачи крутящего момента с незначительной или средней нагрузкой, а также в случаях, когда есть необходимость смещения колес в процессе работы вдоль оси вала. Косые зубья применяют для плавности хода. Их используют для ответственных механизмов и при повышенных нагрузках. Шевронный профиль (два ряда косых зубьев по краям, расположенных в форме елочки) отличается высокой уравновешенностью осевых сил смещения, которые являются недостатком косозубых колесных пар.

Прямозубые цилиндрические передачи могут быть открытого и закрытого типа. В последнем случае зубья одного из колес располагаются не на наружной, а на внутренней поверхности окружности.

Коническая передача

В условиях, когда крутящий момент от источника к потребляющему узлу нужно доставлять с угловым смещением, используют пересекающиеся валы. Их оси чаще всего находятся под углом 90 градусов. В таких случаях обычно применяется коническая зубчатая передача.

Называется так из-за конструктивных особенностей пар шестерен. Они имеют форму срезанного конуса и сопрягаются своими боковыми плоскостями, на которых нарезаются зубья. По профилю они выше у основания и уменьшаются по направлению к вершине.

Зубчатый венец может иметь прямую, тангенциальную или криволинейную нарезку. Если по профилю он выполнен в виде винтовой спирали, и валы кроме пересечения еще имеют и осевое смещение, то такая коническая передача называется гипоидной. Она обладает плавностью хода и низким уровнем шума, но имеет повышенную склонность к заеданию, поэтому для нее используются специальные смазочные материалы.

В сравнение с цилиндрическими передачами конические могут обеспечить лишь 85% их несущей способности. По технологии изготовления и сборки они являются самыми сложными. Однако возможность передачи крутящего момента с угловым смещением делает их незаменимыми в сложных узлах и механизмах.

Реечная и ременная зубчатая передача

Когда нужно преобразовать вращательное движение в поступательное или наоборот, одно из колес заменяется плоскостью с нарезанными зубьями. Реечная передача отличаются простотой изготовления и монтажа, надежностью и хорошими нагрузочными характеристиками. Применяется в станкостроении и для приводов, где используется поступательное движение: долбежные станки, транспортеры с попеременной подачей.

Зубчато-ременная передача – это гибридная модель, вобравшая положительные качества обеих видов. Отличается постоянством передаточного числа из-за отсутствия проскальзывания. Тихая работа при высоких оборотах и нагрузках достигается путем использования гибких ремней с сердечником. Часто используются в приводах электродвигателей.

На парных шкивах узла агрегата и на эластичном ремне, их связующем, имеются идентичные по профилю зубья. Передача работает не по принципу трения, а используется механизм зацепления. При этом с одной стороны отпадает необходимость сильного натяжения между шкивами и точной регулировки, с другой – смазки между сопрягающимися металлическими деталями.

Материал

Зубчатые передачи должны обладать надежностью в роботе при разных скоростях и нагрузках, прочностью зубьев, их износостойкостью и способностью противостоять заеданию. В качестве основного материала для колесных пар выступает сталь. Она может подвергаться термообработке или иметь в своем составе легирующие добавки и примеси. Как материал для тихоходных механизмов, имеющих большие габариты и открытый тип конструкции, может выступать чугун.

Для предотвращения заедания парные колеса изготавливают из различного по крепости материала. Если для колеса и шестерни используется высокоуглеродистая сталь, то используют различную степень их термообработки. Также применяется бронза, латунь, капролон, текстолит, пластики и формальдегиды.

Изготовление

Заготовки для колесных пар зубчатых передач могут быть изготовлены методом литья или штамповкой. В дальнейшем они подвергаются дополнительной обработке, и производится нарезания зубьев. Используют для этого дисковые и пальцевые фрезы, фасонные шлифовальные круги.

Механизм зубчатой передачи конического типа нельзя изготовить методом чистовой прорезки фрезой или шлифовкой, так как профиль выступов и впадин не постоянен. Это можно делать лишь на начальном этапе черновой обработки. Дальнейшая доводка производится на станках в процессе обкатки с зацеплением. Для этого используется парное колесо из высокопрочного материала, повторяющего основной профиль. Оно выступает в роли режущего инструмента.

Углеродистые стали подвергают закалке, цементации, азотированию или цианированию. Для неответственных узлов термообработка может проводиться после нарезания зубьев. Для колесных пар высокой точности требуется дополнительная финишная шлифовка или обкатка.

Обслуживание

При нормальной работе зубчатый механизм работает плавно, а процесс сопровождается монотонным умеренным шумом. Наличие посторонних звуков и неравномерность вращения свидетельствуют об износе поверхностей, входящих в зацепление, или нарушении регулировки.

Во время проведения технического обслуживания при осмотре проверяют отсутствие трещин, поломок зубьев или их сколов. Особое внимание обращается на правильность зацепления колесных пар и отсутствие зазоров. При работе проверяют торцевое биение и контролируют поверхности трения.

Правильность зацепления определяют нанесением краски на зубья передачи. Пока она не засохла, валы проворачивают несколько раз и осматривают места соприкосновения рабочих поверхностей. По форме отпечатка (он должен быть в форме эллипса) определяют общее состояние передачи.

Обращают внимание на точки касания. Они должны быть приблизительно в средней части высоты зуба. Пятно краски должно занимать 70 – 80% его длины. Регулировка в основном сводится к увеличению или уменьшению толщины прокладок под подшипниками.

В зависимости от типа узла смазка открытого механизма может проводиться периодически вручную пластичным материалом. Для закрытых конструкций она осуществляться принудительно разбрызгиванием или окунанием части венца рабочего колеса в ванну со смазкой.

Параметры зубчатой передачи

Для характеристики механизма зацепления определяют диаметры делительной и основной окружности, межосевое расстояние и возможное смещение валов. Взаимосвязь количества зубьев ведущего и ведомого колеса определяет передаточное отношение. Оно по исходным данным позволяет вычислить обороты для пары зацепления.

Колесо зубчатой передачи изначально характеризуется числом зубьев и модулем. Он стандартизирован и отображает длину делительной окружности, приходящейся на один зуб. Определяют диаметры выступов и впадин. Рассчитывают общую длину, высоту и толщину зуба, а также отдельных его частей – головки и ножки.

Рассчитывается делительный диаметр. Используется коэффициент ширины зубчатого венца. В случае с косыми зубьями определяются с углом их наклона. Нужно учитывать, что в конических и цилиндрических передачах он разный.

Кроме перечисленного еще используется угол профиля, коэффициент торцевого перекрытия и смещения, линии зацепления. Для червячных передач рассчитывают число витков, диаметр и вид червяка.

Расчет зубчатой передачи

Перед проектированием следует изучить исходные данные и определиться с условиями планируемой эксплуатации механизма. Учитывается исходный контур, тип и вид передачи, ее расположение в узле, допустимые нагрузки, материал для колесных пар и их термообработка. На этом этапе берется во внимание частота вращения валов и их диаметры, крутящий момент, передаточное число.

Чтобы произвести расчет зубчатой передачи, нужно определиться с общим модулем зацепления, числом зубьев для шестерни и колеса, их профилем, углом наклона и расположением. Определяют межосевое расстояние, выбирается ширина зубчатых венцов пары.

Рассчитываются геометрические показатели станочного зацепления, для которого проектируется зубчатая передача. Чертеж должен отображать не менее двух проекций: фронтальный и боковой вид слева с нанесенными промерами. Дополнительно составляется таблица основных геометрических и конструктивных параметров, строятся графики.

Значения рассчитывают по формулам, таблицам, применяют коэффициенты и соотношения, при этом используются исходные данные колеса и шестерни. В алгоритме расчетов для отдельных передач может присутствовать до пятидесяти и более шагов и логических этапов. Оптимальным решением вопроса детального проектирования является использование специализированной компьютерной программы.

Размеры пазов под шпонки или шлицы подбирают по стандартам. На общем плане чертеж монтажа колес на валах разрабатывают отдельно.

Стандарты

Нормируются ли зубчатые передачи? ГОСТ, действующий в настоящее время, определяет допустимые отклонения для готовых колесных пар. Точность заготовок устанавливается в зависимости от технологических особенностей и может регулироваться для каждой отрасли или завода-изготовителя отдельно.

Для каждого вида зубчатых передач существуют нормы взаимозаменяемости. Отдельные стандарты утратили актуальность вообще, некоторые действуют лишь в отдельных регионах. Тем не менее, нормы, разработанные ранее, используются для общей терминологии, обозначений, порядка разработки документации и построения чертежей.

ГОСТы регулируют параметры расчетов геометрии зубчатых колесных пар, их модули, исходные контуры, степени точности и виды сопряжений. Другие нормативы устанавливают стандарты на отдельные элементы деталей, а третьи – на уже готовые узлы и агрегаты.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

типов шестерен | Бесплатная инструкция по передаче

Что такое шестерня?

Зубчатая передача - это разновидность элемента машины, в которой зубья нарезаны на цилиндрические или конусообразные поверхности с равным интервалом. Зацепляя пару этих элементов, они используются для передачи вращений и сил от ведущего вала к ведомому валу. Шестерни можно разделить по форме на эвольвентные, циклоидальные и трохоидальные. Кроме того, они могут быть классифицированы по положению валов как шестерни с параллельными валами, шестерни с пересекающимися валами и шестерни с непараллельными и непересекающимися валами.История шестеренок давняя, и использование шестерен уже появилось в Древней Греции до нашей эры. в сочинении Архимеда.


Ящик с образцами различных типов шестерен

Типы шестерен


Различные типы шестерен

Существует множество типов зубчатых колес, таких как прямозубые, косозубые, конические, червячные, зубчатые рейки и т. Д. Их можно в целом классифицировать, глядя на положения осей, таких как параллельные валы, пересекающиеся валы и непересекающиеся валы. .

Необходимо точно понимать различия между типами шестерен, чтобы обеспечить передачу необходимой силы в механических конструкциях. Даже после выбора общего типа важно учитывать такие факторы, как: размеры (модуль, количество зубьев, угол наклона спирали, ширина торца и т. Д.), Стандарт класса точности (ISO, AGMA, DIN), необходимость шлифования зубьев. и / или термообработка, допустимый крутящий момент и эффективность и т. д.

Помимо этой страницы, мы представляем более подробную техническую информацию о передаче в разделе «Знания о передаче» (отдельная страница в формате PDF).В дополнение к списку, приведенному ниже, каждый раздел, например червячная передача, зубчатая рейка, коническая шестерня и т. Д., Имеет собственное дополнительное пояснение относительно соответствующего типа шестерни. Если PDF-файл просматривать сложно, обратитесь к этим разделам.

Лучше всего начать с общих знаний о типах шестерен, как показано ниже. Но помимо них есть и другие типы, такие как торцовая шестерня, шестеренчатая шестерня (двойная косозубая шестерня), коронная шестерня, гипоидная передача и т. Д.

  • Цилиндрическая шестерня

    Шестерни с цилиндрическими делительными поверхностями называются цилиндрическими шестернями.Цилиндрические зубчатые колеса относятся к группе зубчатых колес с параллельными валами и представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с прямой линией зубьев, параллельной валу. Цилиндрические зубчатые колеса являются наиболее широко используемыми зубчатыми колесами, которые могут обеспечить высокую точность при относительно простых производственных процессах. Они обладают отсутствием нагрузки в осевом направлении (осевая нагрузка). Большая из пары зацеплений называется шестерней, а меньшая - шестерней.
    Щелкните здесь, чтобы выбрать цилиндрические зубчатые колеса
    Эскиз прямозубой шестерни
  • Helical Gear

    Цилиндрические шестерни используются с параллельными валами, аналогично цилиндрическим зубчатым колесам, и представляют собой цилиндрические шестерни с кривыми зубьями.У них лучшее зацепление зубьев, чем у прямозубых шестерен, они обладают превосходной бесшумностью и могут передавать более высокие нагрузки, что делает их пригодными для применения на высоких скоростях. При использовании косозубых шестерен они создают осевое усилие в осевом направлении, что требует использования упорных подшипников. Косозубые шестерни бывают с правым и левым скручиванием, требуя встречных шестерен для зацепляющейся пары.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать косозубые шестерни
    Эскиз косозубой шестерни
  • Зубчатая рейка

    Зубья одинакового размера и формы, нарезанные на равные расстояния вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой ​​рейкой.Зубчатая рейка представляет собой шестерню цилиндрической формы с бесконечным радиусом шагового цилиндра. За счет зацепления с цилиндрической шестерней он преобразует вращательное движение в поступательное. Зубчатые рейки можно разделить на прямые зубчатые рейки и косозубые зубчатые рейки, но обе имеют прямые линии зубьев. Обрабатывая концы зубчатых реек, можно стыковать зубчатые рейки встык.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать зубчатую стойку
    Эскиз зубчатой ​​рейки
  • Коническая шестерня

    Коническая шестерня имеет форму конуса и используется для передачи усилия между двумя валами, которые пересекаются в одной точке (пересекающиеся валы).Коническая шестерня имеет конус в качестве передней поверхности, а ее зубья нарезаны по конусу. Типы конических зубчатых колес включают прямые конические зубчатые колеса, косозубые конические зубчатые колеса, спирально-конические зубчатые колеса, косозубые зубчатые колеса, угловые конические зубчатые колеса, коронные зубчатые колеса, конические зубчатые колесные зубчатые колеса и гипоидные зубчатые колеса.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать конические шестерни
    Эскиз конической шестерни
  • Спирально-коническая шестерня

    Спирально-коническая шестерня - это коническая шестерня с изогнутыми зубьями. Благодаря более высокому коэффициенту контакта зубьев они превосходят прямые конические шестерни по эффективности, прочности, вибрации и шуму.С другой стороны, их труднее производить. Кроме того, поскольку зубья изогнуты, они создают осевые силы в осевом направлении. В спирально-конических зубчатых колесах зубчатая передача с нулевым углом закручивания называется конической зубчатой ​​передачей с нулевым углом поворота.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать спиральные конические шестерни
    Эскиз спирально-конической шестерни
  • Винтовая шестерня

    Винтовая шестерня - это пара одинаковых ручных косозубых шестерен с углом поворота 45 ° на непараллельных, непересекающихся валах.Поскольку контакт зубьев является точечным, их грузоподъемность мала, и они не подходят для передачи большой мощности. Поскольку мощность передается за счет скольжения поверхностей зубьев, при использовании винтовых передач необходимо обращать внимание на смазку. Нет никаких ограничений по сочетанию количества зубов.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать винтовые шестерни
    Эскиз винтовой передачи
  • Miter Gear

    Miter Gear - конические шестерни с передаточным числом 1.Они используются для изменения направления передачи мощности без изменения скорости. Есть прямые угловые и спирально-угловые передачи. При использовании спирально-угловых шестерен необходимо рассмотреть возможность использования упорных подшипников, поскольку они создают осевую силу в осевом направлении. Помимо обычных косозубых шестерен с углами вала 90 °, косозубые шестерни с любыми другими углами вала называются угловыми косозубыми шестернями.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать Miter Gears
    Эскиз митры шестерен
  • Червячная передача

    Винт, вырезанный на валу, называется червяком, сопряженная шестерня - червячным колесом, а вместе на непересекающихся валах называется червячной передачей.Червяки и червячные колеса не ограничиваются цилиндрическими формами. Есть песочные часы, которые могут увеличить коэффициент контакта, но производство становится более сложным. Из-за скользящего контакта поверхностей шестерен необходимо уменьшить трение. По этой причине, как правило, для червяка используется твердый материал, а для червячного колеса - мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность из-за скользящего контакта, вращение происходит плавно и тихо. Когда угол подъема червяка мал, он создает функцию самоблокировки.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать червячные передачи
    Эскиз червячной передачи
  • Внутренняя шестерня

    Внутренняя шестерня имеет зубья, нарезанные внутри цилиндров или конусов, и соединена с внешними шестернями. В основном внутренние шестерни используются для планетарных зубчатых передач и зубчатых муфт валов. Существуют ограничения в количестве различий между зубьями между внутренними и внешними зубчатыми колесами из-за эвольвентного натяга, трохоидного натяга и проблем триммирования.Направления вращения внутреннего и внешнего зубчатых колес в зацеплении одинаковы, в то время как они противоположны, когда два внешних зубчатых колеса находятся в зацеплении.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать внутренние шестерни
    Эскиз внутренней шестерни


Обзор шестерен

(Важная терминология передач и номенклатура передач на этом рисунке)

  • Червь
  • Червячное колесо
  • Внутренняя шестерня
  • Зубчатая муфта
  • Шестерня винтовая
  • Эвольвентные шлицевые валы и втулки
  • Угловая шестерня
  • Цилиндрическая шестерня
  • Цилиндрическая шестерня
  • Трещотка
  • Собачка
  • Стеллаж
  • Шестерня
  • Шестерня прямая коническая
  • Спирально-коническая шестерня

Есть три основных категории шестерен в соответствии с ориентацией их осей

Конфигурация:

  1. Параллельные оси / прямозубая шестерня, косозубая шестерня, зубчатая рейка, внутренняя шестерня
  2. Пересекающиеся оси / угловая шестерня, прямая коническая шестерня, спирально-коническая шестерня
  3. Непараллельные, непересекающиеся оси / винтовая передача, червячная передача, червячная передача (червячное колесо)
  4. Другое / Эвольвентный шлицевой вал и втулка, зубчатая муфта, собачка и трещотка

Разница между шестерней и звездочкой

Проще говоря, шестерня входит в зацепление с другой шестерней, в то время как звездочка зацепляется с цепью и не является шестерней.Помимо звездочки, предмет, который чем-то похож на шестеренку, является храповым механизмом, но его движение ограничено одним направлением.

Классификация типов зубчатых колес с точки зрения позиционных соотношений присоединяемых валов

  1. Когда два вала шестерен параллельны (параллельные валы)
    Цилиндрическая шестерня, реечная, внутренняя шестерня, косозубая шестерня и т. Д.
    Как правило, они имеют высокий КПД передачи.
  2. Когда два вала шестерен пересекаются друг с другом (пересекающиеся валы)
    Коническая шестерня относится к этой категории.
    Обычно они обладают высокой эффективностью 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.

Класс точности шестерен

Когда типы шестерен группируются по точности, используется класс точности. Класс точности определяется стандартами 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 шлифовального круга

Наличие шлифовки зубьев сильно влияет на работоспособность шестерен. Поэтому при рассмотрении типов шестерен шлифование зубьев является важным элементом, который следует учитывать. Шлифовка поверхности зубьев делает шестерни более тихими, увеличивает передаточную способность и влияет на класс точности. С другой стороны, добавление процесса шлифования зубьев увеличивает стоимость и подходит не для всех шестерен.Чтобы добиться высокой точности, кроме шлифовки, существует процесс, называемый бритьем с использованием бритвенных ножей.

Виды формы зуба

Чтобы широко классифицировать типы шестерен по форме зуба, различают эвольвентную форму зуба, форму циклоидного зуба и форму трохоидного зуба. Среди них чаще всего используется эвольвентная форма зуба. Их легко производить, и они обладают способностью правильно соединяться даже при небольшом отклонении межосевого расстояния. Циклоидная форма зуба в основном используется в часах, а трохоидная форма зуба - в насосах.

Создание шестерен

Эта статья воспроизводится с разрешения автора.
Масао Кубота, Хагурума Нюмон, Токио: Ohmsha, Ltd., 1963.

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

Шестерни - это механические компоненты, которые передают вращение и мощность от одного вала к другому, если каждый вал имеет выступы (зубья) соответствующей формы, равномерно распределенные по его окружности, так что при вращении следующий зуб входит в пространство между зубьями другого. вал.Таким образом, это компонент машины, в котором вращательная сила передается поверхностью зуба первичного двигателя, толкающей поверхность зуба ведомого вала. В крайнем случае, когда одна сторона представляет собой линейное движение (это можно рассматривать как вращательное движение вокруг бесконечной точки), это называется стойкой.

Существует множество способов передачи вращения и мощности от одного вала к другому, например, посредством трения качения, передачи намотки и т. Д. Однако, несмотря на простую конструкцию и относительно небольшой размер, шестерни имеют много преимуществ, таких как надежность передачи, точное угловое соотношение скорости, длительный срок службы и минимальные потери мощности.

От небольших часов и прецизионных измерительных приборов (приложения для передачи движения) до больших шестерен, используемых в морских системах передачи (приложения для передачи энергии), шестерни широко используются и считаются одним из важных механических компонентов наряду с винтами и подшипниками.

Есть много типов шестерен. Однако самые простые и наиболее часто используемые шестерни - это те, которые используются для передачи определенного передаточного числа между двумя параллельными валами на определенном расстоянии.В частности, наиболее популярными являются шестерни с зубьями, параллельными валам, как показано на рисунке 1.1, так называемые цилиндрические шестерни.


[Рисунок 1.1 Цилиндрические зубчатые колеса]

Самый простой способ передачи определенного передаточного отношения угловой скорости между двумя параллельными валами - это привод трения качения. Это достигается, как показано на рисунке 1.2, за счет наличия двух цилиндров с диаметрами, обратными передаточному отношению, находящихся в контакте и вращающихся без проскальзывания (если два вала вращаются в противоположных направлениях, контакт находится снаружи; и если они вращаются в одном направлении направление, контакт внутри).То есть вращение достигается за счет силы трения контакта качения. Однако избежать некоторого проскальзывания невозможно и, как следствие, нельзя надеяться на надежную передачу. Для получения большей передачи мощности требуются более высокие контактные силы, что, в свою очередь, приводит к высоким нагрузкам на подшипники. По этим причинам такое устройство 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 зубцов всегда находились в контакте.Сдвигая зубья ведущего вала зубцами ведущего вала, обеспечивается надежная передача. Это называется цилиндрической шестерней, а контрольный цилиндр, на котором вырезаны зубья, является цилиндром шага. Цилиндрические шестерни - это один из видов цилиндрических шестерен.


[Рисунок 1.2 Шаговые цилиндры]

Когда два вала пересекаются, ориентирами для нарезания зубьев являются конусы, контактирующие при качении. Это конические шестерни, как показано на рисунке 1.3, где основной конус, на котором вырезаны зубья, называется продольным конусом. (Рисунок 1.4).


[Рисунок 1.3 Конические шестерни]


[Рисунок 1.4 Шаговые конусы]

Когда два вала не параллельны и не пересекаются, искривленных поверхностей, контактирующих с качением, не существует. В зависимости от типа зубчатых колес зубья создаются на паре опорных контактирующих вращающихся поверхностей. Во всех случаях необходимо настроить профиль зуба таким образом, чтобы относительное движение контактирующих поверхностей шага совпадало с относительным движением зацепления зубьев на контрольных криволинейных поверхностях.

Когда шестерни рассматриваются как твердые тела, для того, чтобы два тела могли поддерживать заданное передаточное отношение угловой скорости, находясь в контакте на поверхностях зубьев, не сталкиваясь друг с другом и не разделяясь, необходимо, чтобы общие нормальные составляющие скорости передачи две шестерни в точке контакта должны быть равны. Другими словами, в этот момент нет относительного движения поверхностей шестерни в направлении общей нормали, и относительное движение существует только вдоль контактной поверхности в точке контакта.Это относительное движение есть не что иное, как скольжение поверхностей шестерен. Поверхности зубьев, за исключением особых точек, всегда имеют так называемую передачу скользящего контакта.

Для того, чтобы формы зубов удовлетворяли условиям, как объяснено выше, использование огибающей поверхности может привести к желаемой форме зуба в качестве общего метода.

Теперь укажите одну сторону поверхности шестерни A как криволинейную поверхность FA и задайте обеим шестерням заданное относительное вращение.Затем в системе координат, прикрепленной к шестерне B, рисуется группа последовательных положений поверхности шестерни FA. Теперь подумайте об огибающей этой группы кривых и используйте ее как поверхность FB зубьев шестерни B. Тогда из теории огибающих поверхностей ясно, что две поверхности зубчатых колес находятся в постоянном линейном контакте, и эти две шестерни будут иметь желаемое относительное движение.

Также возможно привести к форме зубов следующим методом. Рассмотрим, помимо пары шестерен A и B с заданным относительным движением, третью воображаемую шестерню C в зацеплении, где A и B находятся в зацеплении, и придайте ей поверхность FC произвольной формы (изогнутая поверхность только без тела зуба) и соответствующее относительное движение.

Теперь, используя метод, как и раньше, из воображаемого зацепления шестерни A с воображаемой шестерней C, получите форму зуба FA как огибающую формы зуба FC. Обозначим линию соприкосновения поверхностей зубьев FA и FC как IAC. Аналогичным образом получают контактную линию IBC и поверхность FB зубьев из воображаемого зацепления шестерни B и воображаемой шестерни C. Таким образом, поверхности FA и FB зубьев получаются посредством FC. В этом случае, если линии контакта IAC и IBC совпадают, шестерни A и B находятся в прямом контакте, а если IAC и IBC пересекаются, шестерни A и B будут иметь точечный контакт на этом пересечении.

Это означает, что с помощью этого метода можно получить как формы зубьев точечного контакта, так и формы зубьев линейного контакта.

Однако существуют ограничения для геометрически полученных форм зубьев, как объяснено выше, особенно когда тела зубьев поверхностей FA и FB вторгаются друг в друга или когда эти области не могут использоваться в качестве зубных форм. Это вторжение одного тела зуба в другой называется интерференцией профилей зубов.

Как ясно из приведенного выше объяснения, теоретически существует множество способов изготовления зубных форм, которые создают заданное относительное движение.Однако в действительности учет зубчатого зацепления, прочности формы зуба и сложности нарезания зуба ограничит использование таких форм зубьев до нескольких.

Технические данные Free Gear доступны в формате PDF.

KHK предлагает бесплатно книгу «Технические данные редуктора» в формате PDF. Эта книга очень полезна для изучения шестерен и передач. Помимо типов зубчатых колес и терминологии зубчатых колес, книга также включает разделы, касающиеся профиля зуба, расчетов размеров, расчетов прочности, материалов и термической обработки, идей о смазке, шума и т. Д.Из этой книги вы узнаете много нового о снаряжении.

Способы использования шестерен в ситуациях механического проектирования

Шестерни в основном используются для передачи энергии, но, исходя из идей, они могут использоваться в качестве элементов машин по-разному. Ниже представлены некоторые способы.

  1. Захватывающий механизм
    Используйте две прямозубые шестерни одного диаметра в зацеплении, чтобы при реверсировании ведущей шестерни ведомая шестерня также реверсировалась. Используя это движение, вы можете получить механизм захвата заготовки.За счет регулировки угла раскрытия захватного захвата можно разместить заготовки различных размеров, что обеспечивает универсальную конструкцию захватного механизма.
  2. Механизм прерывистого движения
    Существует Женевский механизм в качестве механизма прерывистого движения. Однако из-за потребности в специализированных механических компонентах он стоит дорого. Используя шестерни с отсутствующими зубьями, можно получить недорогой и простой прерывистый механизм.
    Под шестерней с отсутствующими зубьями мы понимаем шестерню, в которой любое количество зубьев шестерни удалено от корней.Шестерня, которая сопряжена с шестерней с отсутствующими зубьями, будет вращаться, пока она находится в зацеплении, но остановится, как только наткнется на часть с отсутствующими зубьями ведущей шестерни. Однако его недостатком является переключение при приложении внешней силы, когда шестерни выключены. В этих случаях необходимо поддерживать его 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 скорости, вы можете создать механизм, который передает движение в одном направлении, но на холостом ходу. задом наперед.
    Используя этот механизм, вы можете создать систему, которая управляет двигателем, когда электроэнергия включена, но когда мощность отключается, он перемещает выходной вал за счет силы пружины.
    За счет внутренней установки пружины (спиральной пружины кручения или спиральной пружины), которая наматывается в направлении вращения в зубчатой ​​передаче, редуктор скорости приводится в действие по мере наматывания пружины. Как только пружина полностью заведена, двигатель останавливается, и встроенный в двигатель электромагнитный тормоз удерживает это положение.
    Когда электричество отключено, тормоз отпускается, и сила пружины приводит в движение шестерню в направлении, противоположном тому, в котором работал двигатель.Этот механизм используется для закрытия клапанов при отключении питания (аварийный) и называется «аварийным запорным клапаном с пружинным возвратом».

Почему сложно достать нужные шестерни?

Нет стандарта на саму шестерню

Шестерни используются во всем мире с древних времен во многих областях и являются типичными компонентами элементов машин. Однако, что касается класса точности шестерен, в различных странах существуют промышленные стандарты, такие как AGMA (США), JIS (Япония), DIN (Германия) и т. Д.С другой стороны, нет стандартов в отношении факторов, которые в конечном итоге определяют [саму шестерню], таких как его форма, размер, диаметр отверстия, материал, твердость и т. Д. В результате нет единого подхода, но это сбор фактических спецификаций зубчатых колес, выбранных отдельными разработчиками, которые подходят для дизайна их машин или тех, которые определены отдельными производителями зубчатых колес.

Существует множество спецификаций передач

Как упоминалось выше, существует множество спецификаций передач.За исключением очень простых шестерен, не будет преувеличением сказать, что существует столько же видов, сколько и мест, где используются шестерни. Например, среди многих зубчатых колес, когда угол давления, шаг зуба и количество зубьев совпадают, существует много других спецификаций, которые определяют зубчатые колеса, такие как размер отверстия, ширина поверхности, термообработка, окончательная твердость, шероховатость поверхности после шлифования, наличие вала и т. д. Можно сказать, что вероятность того, что две шестерни будут совместимы, мала.Это одна из причин, почему (например, при поломке шестерни) трудно получить замену.

Невозможно получить желаемую передачу

Иногда случается, что вы не можете получить замену изношенной или сломанной шестерни в том месте, где используется машина. В этом случае в большинстве случаев нет проблем, если есть руководство или список деталей для машины, который содержит чертеж, необходимый для изготовления шестерни. Также нет проблем, если есть возможность связаться с производителем станка и что производитель может поставить необходимое оборудование.К сожалению, во многих случаях:
- В руководстве станка не показан чертеж шестерни как таковой.
- Невозможно получить только шестерню от производителя станка и т. Д.
По таким причинам трудно получить необходимую снаряжение. В этих случаях возникает необходимость составить производственный чертеж сломанной шестерни. Это часто бывает сложно без специальных знаний в области техники. Ситуация часто бывает такой же сложной для производителей зубчатых колес из-за недостатка данных о них.Кроме того, для создания рисунка из сломанной шестеренки требуется много инженерных кадров, и это поднимает вопрос о том, кто будет нести эти затраты.

Когда требуется только одна передача, стоимость производства высока

Когда машина, использующая шестерню, производится серийно, то также и шестерня, которая изготавливается для определенного размера партии, что позволяет распределять удельную стоимость шестерни за счет экономии на масштабе. С другой стороны, пользователи, использующие машину после ее изготовления, и когда одна или две шестерни нуждаются в замене, они часто сталкиваются с высокими производственными затратами, из-за чего стоимость окончательного ремонта иногда бывает очень высокой.Короче говоря, разница в двух методах производства (массовое или мелкосерийное) сильно влияет на стоимость снаряжения. Например, покупка 300 зубчатых колес за один выстрел для проекта по производству нового оборудования (изготовление 300 зубчатых колес одной партией) по сравнению с покупкой одного запасного зубчатого колеса позже (с производственной партией из 1 штуки) имеет огромную разницу в стоимости единицы продукции. Такая же ситуация на этапе проектирования новой машины, когда для прототипа требуется одна шестерня с такой же высокой стоимостью.

Возможность использования стандартных передач

При проектировании новой машины, если характеристики используемых шестерен могут быть согласованы со спецификациями стандартных шестерен изготовителя, упомянутые выше проблемы могут быть решены. Таким способом:

  • Вы можете избежать этапа конструирования новых шестерен при конструировании станка
  • Вы можете использовать 2D / 3D модели САПР, чертежи деталей для печати, расчеты прочности и т. Д., Предоставленные производителем шестерен.
  • Даже если вам нужна только одна шестерня в качестве пробной, стандартные шестерни обычно производятся производителем серийно по разумной цене.
Вот некоторые из удобств, которыми вы можете воспользоваться.

Кроме того, когда зубчатая передача в используемом механизме нуждается в замене, если ее технические характеристики аналогичны характеристикам редуктора, ее можно заменить на стандартную передачу отдельно или на стандартную передачу с дополнительной работой. В этой ситуации также можно избежать неудобств, связанных с выполнением следующих задач:

  • Посмотреть чертежи
  • Создание новых чертежей
  • Ищите подрядчика для изготовления шестерни
  • Примите высокую стоимость штучного производства

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

.

Типы зубчатых колес, прямозубые, косозубые, конические, реечные и шестерни, червячные

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

Прямозубые шестерни:

Чаще всего используются цилиндрические шестерни. Зубчатый контакт в основном происходит с качением, при этом скольжение происходит во время зацепления и расцепления. Небольшой шум - это нормально, но на высоких скоростях он может стать нежелательным.

Рейка и шестерня.

Зубчатые рейки и ведущие шестерни представляют собой вариацию прямозубых цилиндрических шестерен линейной формы. зубчатая рейка - это часть прямозубая шестерня с бесконечной радиус.

Зубчатое колесо с внутренним кольцом:

Внутренняя шестерня цилиндрическая фасонная передача с зацеплением зубы внутри или снаружи циркуляра кольцо.Часто используется с цилиндрической зубчатой ​​передачей. Шестерни с внутренним кольцом может использоваться в планетарной передаче.

Винтовая шестерня:

Винтовая передача цилиндрическая фигурная передача с геликоидом зубы. Цилиндрические шестерни работают с меньшим шумом и вибрацией, чем цилиндрические шестерни.В любой момент нагрузка на косозубые шестерни распределяется на несколько зубьев, что снижает износ. Из-за их углового среза зацепление зубьев приводит к осевым нагрузкам вдоль вала шестерни. Это действие требует, чтобы упорные подшипники поглощали осевую нагрузку и поддерживали соосность шестерен. Они широко используется в промышленности. А отрицательный осевой сила тяги спирали форма причины.

Винтовая зубчатая рейка:

Винтовые зубчатые рейки линейной формы и взаимодействует с вращающаяся косозубая шестерня.

Двойная косозубая шестерня:

Двойная косозубая шестерня может иметь как левый и правый винтовые зубья. Двойной спиральная форма используется для балансировки силы тяги и обеспечить дополнительную площадь сдвига шестерни.

Торцевое колесо :

Торцевые шестерни круговой диск с кольцом зубы срезаны с одной стороны. Зубья шестерни сужаются к центру зуба. Эти шестерни обычно соединяются с цилиндрической шестерней.

Червячная передача:

Зубья червячной передачи напоминают резьбу винта ACME который спаривается с косозубая шестерня, за исключением того, что она выполнена обернуть червя, как видно по оси червя.Работа червячных передач есть аналог винта. Относительное движение между этими шестерни скользят, а не катятся. Униформа распределение давления на зубья этих шестерен позволяет использовать металлов с изначально низкими коэффициентами трения, такими как как бронзовые колесные передачи с червячными передачами из закаленной стали. Эти шестерни полагаются на полную смазку жидкой пленкой и требуют тяжелых масло составлено для повышения смазывающей способности и прочности пленки до предотвратить металлический контакт.

Червячная передача с двойным охватом:

Червячная передача с двойным охватом имеет радиально изменяемый средний диаметр. Это увеличивает количество и площадь среза зубьев.

Гипоидная передача:

Гипоидные шестерни обычно находятся в дифференциале (задней оси) автомобилей.Зубчатая передача позволяет передавать крутящий момент на девяносто градусов. Гипоидные шестерни похожи к спирально-коническим зубчатым колесам, за исключением того, что центральные линии вала не пересекаются. Гипоидные шестерни сочетают в себе качение и высокое давление зубьев спиральных фац с скользящим действием червячных передач. Эта комбинация и цельностальная конструкция ведущей и ведомой шестерен приводит к передаче комплект со специальными требованиями к смазке, в том числе маслянистость и присадки против сваривания, чтобы выдерживать высокий зуб давление и высокие скорости трения.

Прямая коническая шестерня:

Прямые конические шестерни имеют конические зубья, пересекающиеся с зубьями той же геометрии. Конические шестерни используются для передавать движение между валами с пересекающимся центром линий. Угол пересечения обычно составляет 90 градусов, но может быть до 180 град.Когда ответные шестерни равны по размеру и валы расположены под углом 90 градусов друг к другу, они называются угловыми шестернями. Зубья фаски шестерни также можно вырезать изогнутым способом для получения спиральных конические шестерни, обеспечивающие более плавную и тихую работу чем прямые фаски.

Спирально-коническая шестерня:

Спирально-конические шестерни имеют косозубые угловые спиральные зубы.

Винтовая шестерня (перекрестно-винтовая Шестерня) :


Шестерни винтовые - шестерни косозубые противоположные. угол спирали зацепится, когда их оси пересекаются.

.

Типы передач и терминология | KHK Gears

Шестерни различаются по разным типам, и есть много специальных технических слов для их определения. В этом разделе представлены эти технические слова, а также часто используемые шестерни и их особенности.

1.1 Типы шестерен

Наиболее распространенный способ классификации шестерен - по типу категории и ориентации осей.
Шестерни подразделяются на 3 категории; шестерни с параллельными осями, шестерни с пересекающимися осями и шестерни с непараллельными и непересекающимися осями.
Прямозубые шестерни а также косозубые шестерни - шестерни с параллельными осями. Конические шестерни пересекающиеся оси шестерен. Винтовой или перекрестно-винтовой, червячный редуктор а гипоидные передачи относятся к третьей категории. В таблице 1.1 перечислены типы шестерен по ориентации осей.

Таблица 1.1 Типы шестерен и их категории

  • Категории шестерен
    Параллельные оси
  • Типы шестерен
    прямозубая шестерня
    Стойка шпора
    Внутренняя шестерня
    Цилиндрическая шестерня
    Винтовая стойка
    Двойная косозубая шестерня
  • КПД (%)
    98.0–99,5
  • Категории шестерен
    Пересекающиеся оси
  • Типы шестерен
    Шестерня прямая коническая
    Шестерня коническая спиральная
    Коническая шестерня Zerol
  • КПД (%)
    98,0 - 99,0
  • Категории шестерен
    Непараллельные и непересекающиеся
  • Типы шестерен
    Винтовая передача (КПД 70.0 - 95,0%)
    Червячная передача (КПД 30,0 - 90,0%)

Кроме того, в таблице 1.1 приведен теоретический диапазон КПД различных типов шестерен. Эти цифры не включают потери подшипников и смазочного материала.

Поскольку зацепление спаренных шестерен с параллельными осями или зубчатых колес с пересекающимися осями требует простых движений качения, они производят относительно минимальное проскальзывание и их эффективность высока.
Непараллельные и непересекающиеся шестерни, такие как винтовые шестерни или червячные шестерни, вращаются с относительным проскальзыванием и за счет передачи мощности, что приводит к трению и снижает эффективность по сравнению с другими типами шестерен.
КПД шестерен - это величина, полученная при точной установке и работе шестерен. В частности, для конических зубчатых колес предполагается, что эффективность будет снижаться при неправильной установке из положения на вершине конуса.

(1) Шестерни с параллельными осями

1 прямозубая шестерня

Рис. 1.1 Цилиндрическая зубчатая передача
Это шестерня цилиндрической формы, у которой зубья параллельны оси. Это наиболее часто используемая передача с широким спектром применения и самая простая в изготовлении.

2 зубчатая рейка

Рис. 1.2 Зубчатая рейка
Это шестерня линейной формы, которая может зацепляться с цилиндрической шестерней с любым количеством зубьев. В зубчатая рейка представляет собой часть прямозубой шестерни с бесконечным радиусом.

3 Внутренняя шестерня

Рис. 1.3 Внутренняя шестерня и прямозубая шестерня
Это шестерня цилиндрической формы, но с зубьями внутри круглого кольца. Он может сцепляться с цилиндрической шестерней.Внутренние шестерни часто используются в планетарных передачах.

4 цилиндрическая шестерня

Рис. 1.4 Винтовая передача
Это шестерня цилиндрической формы с геликоидальными зубьями. Цилиндрические шестерни могут выдерживать большую нагрузку, чем прямозубые, и работают более тихо. Они широко используются в промышленности. Недостаток - осевой толчок сила, вызванная формой спирали.

5 Винтовая стойка

Фиг.1.5 Винтовая стойка
Это шестерня линейной формы, которая входит в зацепление с косозубой шестерней. Винтовая стойка может рассматриваться как часть косозубой шестерни с бесконечным радиусом.

6 Двойная косозубая шестерня

Рис. 1.6 Двойная косозубая шестерня
Шестерня с левым и правым косозубым зубом. Двойная спиральная форма уравновешивает присущие осевые силы.

(2) Пересекающиеся оси

1 прямая коническая шестерня

Фиг.1.7 Прямая коническая шестерня
Это шестерня, зубья которой имеют конические конические элементы, направление которых совпадает с направлением базовой линии (образующей) делительного конуса. Прямая коническая передача является самой простой в изготовлении и наиболее широко применяемой в семействе конических зубчатых колес.

Коническая шестерня с двумя спиральными зубьями

Рис. 1.8 Спирально-коническая шестерня
Это коническая шестерня с косым углом спиральных зубьев. Его гораздо сложнее изготовить, но он отличается большей прочностью и меньшим уровнем шума.

3 Zerol коническая шестерня

Рис. 1.9 Коническая шестерня Zerol
Это особый тип спирально-конической шестерни, у которой угол спирали равен нулю. Он имеет характеристики как прямой, так и спирально-конической зубчатой ​​передачи. Силы, действующие на зуб, такие же, как у прямолинейной конической шестерни.

(3) Зубчатые передачи непараллельных и непересекающихся осей

1 пара червячной передачи

Рис. 1.10 Пара червячной передачи
Червячная пара - это червячное колесо с червячной передачей.Отличительной особенностью является то, что он предлагает очень большое передаточное число в одном зацеплении. Он также обеспечивает тихую и плавную работу. Однако эффективность передачи оставляет желать лучшего.

2-винтовая шестерня (косозубая шестерня)

Рис. 1.11 Винтовая шестерня
Пара цилиндрических шестерен, используемых для привода непараллельных и непересекающихся валов, у которых зубья одного или обоих элементов пары имеют форму винта. Винтовые передачи используются в комбинации винтовая передача / винтовая передача или винтовая передача / прямозубая шестерня.Винтовые шестерни обеспечивают плавную и бесшумную работу. Однако они не подходят для передачи большой мощности.

(4) Прочие специальные передачи

1 Face Gear

Рис. 1.12 Лицевая шестерня
Псевдоконическая шестерня с ограничением по осям пересечения 90 °. Торцевая шестерня представляет собой круглый диск с зубчатым венцом на боковой поверхности; отсюда и название Face Gear.

Пара огибающих шестерен

Фиг.1.13 Огибающая зубчатая пара
В этом червячном наборе используется червяк особой формы, который частично охватывает червячную передачу, если смотреть в направлении оси червячной передачи. Его большим преимуществом перед стандартным червяком является более высокая грузоподъемность. Однако червячная передача очень сложна в проектировании и производстве.

3 Гипоидная передача

Рис. 1.14 Гипоидная передача
Эта шестерня представляет собой небольшое отклонение от конической шестерни, которая возникла как специальная разработка для автомобильной промышленности.Это позволило приводу к задней оси быть непересекающимся и, таким образом, позволило опустить кузов автомобиля. Он очень похож на спирально-коническую шестерню. Однако его сложно спроектировать и сложнее всего изготовить на генераторе с конической зубчатой ​​передачей.

1.2 Символы и терминология

Символы и технические слова, используемые в этом каталоге, перечислены в таблицах 1.2–1.4. Ранее используемые стандарты JIS B 0121 и JIS B 0102 были пересмотрены на JIS B 0121: 1999 и JIS B 0102: 1999 в соответствии со стандартом Международной организации по стандартизации (ISO).В соответствии с редакцией мы унифицировали использование слов и символов, соответствующих стандарту ISO.

Таблица 1.2 Линейные и круглые размеры

Термины и символы

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

Таблица 1.3 Угловые размеры

Термины и символы

ПРИМЕЧАНИЕ 2. Угол наклона спиральной конической шестерни был определен как угол наклона спирали согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 3.Это должен быть угол тангажа согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 4. Это должен быть угол наклона в соответствии с JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 5. Это должен быть корневой угол согласно JIS B 0102.

Таблица 1.4 Прочее

Термины и символы

Цифровой индекс используется для различения «шестерни» от «шестерни» (Примеры z1 и z2), «червяка» от «червячного колеса», «ведущей шестерни» от «ведомой шестерни» и т. Д. (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 шестерен
Типы и характеристики передач - Страница "Азбуки шестеренок" - B
Базовая терминология и расчет редукторов - Страница "Азбуки шестеренок" - B
Типы передач - Страница "Введение в Gears"
Характеристики шестерен - Страница "Введение в Gears"
Терминология Gear - Страница "Введение в Gears"
Номенклатура передач

.

Типы передач и характеристики | KHK Gears

1. Типы и характеристики шестерен

На следующих страницах мы представляем три основные категории зубчатых передач, соответствующие классификации стандартных зубчатых передач KHK.

Категории зубчатых колес - зубчатые колеса с параллельными осями


Типы зубчатых колес: цилиндрические зубчатые колеса

КПД (%) - 98,0-99,5
Стандартные зубчатые колеса KHK - MSGA, SSG, SS, SUS, PS

Типы шестерен: косозубая

КПД (%) - 98.0−99,5
Зубчатые передачи ложа ХК - KHG, SH

Типы зубчатых колес: зубчатая рейка и косозубая рейка

КПД (%) - 98,0-99,5
Стандартные зубчатые колеса KHK - KRG (F) (D), SRFD, SUR (F) (D), PR (F), KRHG (F) )

Типы зубчатых колес: внутреннее зубчатое колесо

КПД (%) - 98,0-99,5
Стандартные зубчатые колеса KHK - SI, SIR

Категории зубчатых колес - зубчатые колеса с пересекающимися осями


Типы зубчатых колес: угловая зубчатая передача

КПД (%) - 98,0-99,0
Стандартные зубчатые колеса KHK - MMSG, SMSG, MM, SUM, PM

Типы шестерен: прямая коническая шестерня

КПД (%) - 98.0-99.0
Зубчатые колеса ХК - SB и SBY, SB, SUB, PB, DB

Типы зубчатых колес: спирально-коническая зубчатая передача

КПД (%) - 98,0-99,0
Стандартные зубчатые колеса KHK - MBSG, SBSG, MBSA (B), SBS

Категории зубчатых колес - непараллельные и непересекающиеся оси


Типы зубчатых колес: винтовые (косозубые)

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

Типы передач: червячное и червячное колесо

КПД (%) - 30.0−90.0
Стандартные шестерни KHK - KWGDL (S) & AGDL, KWG & AGF, SWG & AG, SW & BG и CG, SW & PG

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

Шестерни с параллельными осями 1-1

Зубчатые колеса, включающие две оси, которые параллельны друг другу, называются зубчатыми колесами с параллельными осями. Для передачи вращения / мощности по параллельной оси обычно используются цилиндрические, косозубые и внутренние шестерни.Это наиболее часто используемые шестерни с широким спектром применения в различных отраслях промышленности.

Цилиндрическая зубчатая передача

Цилиндрическая шестерня - это шестерня цилиндрической формы, зубья которой параллельны оси. Это это наиболее часто используемая передача с широким спектром применения, и ее легче всего производство.

Характеристики / Технические советы:
- Самая простая в изготовлении передача.
- Зубчатая передача, которая проста в использовании и не создает осевых осевых сил.
- Нет ограничения по количеству зубьев шестерни парных шестерен.

Передаточное число:
На рисунке 1.1 пара зацепленных шестерен в одноступенчатой ​​зубчатой ​​передаче. Как видите, направление вращения парных шестерен противоположно друг другу. Если шестерня 1 вращается по часовой стрелке, то шестерня 2 вращается против часовой стрелки. Также, если у парных шестерен другое количество зубьев, скорость будет увеличиваться / уменьшаться; Если шестерня 1 является ведущей, скорость снижается. Если Gear 2 является ведущей, скорость увеличивается.
Передаточное число
= Количество зубьев ведомой шестерни (z2) / Число зубьев ведущей шестерни (z = 1)
= Вращение ведущей шестерни (n1) / Вращение ведомой шестерни (n2)

(1,1)


Рис 1.1 Цилиндрическая зубчатая передача

Пример расчета:
Число зубьев ведущей шестерни 1: 20
Вращение шестерни: 400 об / мин
Число зубьев ведомой шестерни 2: 80, одноступенчатая зубчатая передача.
Передаточное число этой зубчатой ​​передачи: 80 ÷ 20 = 4
Вращение Gear2: 400 ÷ 4 = 100 об / мин

Цилиндрическая шестерня

Прямозубая цилиндрическая шестерня со спиральными зубьями (геликоидальными зубьями) называется косозубой шестерней.Цилиндрические шестерни могут выдерживать больше нагрузки, чем прямозубые шестерни, и работают более тихо. Они также широко используются в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение и промышленное оборудование.

Характеристики и технические советы:
- Больше прочности, чем у прямозубой шестерни того же размера; бесшумно передает вращательную силу / мощность.
- Подходит для использования при высоких скоростях вращения.
- Создает осевую осевую силу, необходимо справляться с этими дополнительными силами.
- Нет ограничений на комбинацию числа зубьев шестерни парных шестерен.

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


Рис. 1.2 Направление вращения и сила тяги

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

Парная шестерня вращается в противоположных направлениях. Передаточное число такое же, как и для прямозубых шестерен.

Передаточное число двухступенчатых зубчатых передач:
Если шестерня 1 является ведущей шестерней, передаточное число (i) для этой двухступенчатой ​​зубчатой ​​передачи рассчитывается, как показано ниже.

Передаточное число (i)
= z2 / z1 x z4 / z3
= n1 / n2 x n3 / n4

(1,3)


Рис. 1.3 Двухступенчатая зубчатая передача

Шестерни 1 и 4 вращаются в одном направлении. Количество зубьев шестерни 1/2/3/4 равно 10/24/12/30 соответственно, тогда передаточное число для этой зубчатой ​​передачи равно 6.

Внутренняя шестерня

Это шестерня цилиндрической формы, но с зубьями внутри кругового кольца и может зацепляться с цилиндрической шестерней. Внутренние шестерни часто используются в планетарных зубчатых передачах или зубчатых муфтах.

Характеристики / Технические советы:
- Более сложное 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 столкновения:
(a) Эвольвентное вмешательство (b) Трохоидное вмешательство (c) Помехи при обрезке
- Нет ограничений на комбинацию количества зубьев шестерни, парные шестерни.

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

Рис. 1.4 Прямозубая и внутренняя шестерня

Передаточное число
= Число зубьев ведомой шестерни / Число зубьев ведущей шестерни
(1,3)

Планетарные редукторы:
Планетарные редукторы состоят из 4 основных элементов;
Солнечная шестерня (A), планетарная шестерня (B), внутренняя шестерня (C) и носитель (D)
В системе, показанной на рис.1.5, используются 4 планетарные шестерни.
Разделение нагрузки, разделяемое многими шестернями, позволяет создать компактную систему. Передаточное число или направление вращения в системе планетарной передачи различаются в зависимости от фиксированного коэффициента.

(a) Планетарная передача
Если солнечная шестерня является входной, а несущая шестерня - выходной, а внутренняя шестерня - фиксированной;
Соотношение скоростей
= Zc / Za + 1
(1,4)

(b) Солнечная шестерня типа
- фиксированная.

(c) Несущая шестерня типа Star
исправлена.


Рис. 1.5 Пример планетарной системы

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

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


Рис. 1.6 Механизм планетарной передачи
Левая - планетарная / Центральная - Солнечная / Правая - Звездочка

1-2 шестерни с линейным перемещением

Зубчатые колеса

с линейным перемещением классифицируются как зубчатые колеса с параллельной осью, но существуют особые типы «линейного перемещения», в которых нет сопрягаемых валов.Чтобы преобразовать вращательное движение в линейное или наоборот, стойки и шестерни используются в комбинации. Шестерни цилиндрической формы с бесконечным радиусом, называемые стеллажами, обычно используются на конвейерах.

Стойка шпоры

Это зубчатое колесо линейной формы с прямолинейным профилем зуба и может входить в зацепление с цилиндрическим зубчатым колесом. Цилиндрическую зубчатую рейку можно рассматривать как часть прямозубой шестерни с бесконечным радиусом, при этом несколько зубчатых колес могут быть объединены в линию.

Характеристики / Технические советы:
- Легче в производстве и использовании, чем спиральные стойки.
- Может зацепляться с цилиндрической шестерней с любым количеством зубьев.

Что касается зубчатой ​​рейки и шестерни, расстояние перемещения при однократном повороте шестерни рассчитывается как количество зубьев, умноженное на шаг. Шаг обозначает расстояние между соответствующими точками на соседних зубах. Стойки CP предназначены для удобного размещения. (Рисунок 1.7)


Рис.1.7 Разница между CP10 и м3
Перемещение за один цикл шестерни CP10-30 на стойке CP по сравнению с SS3-30 (м3) на стойке m3.

Винтовая стойка

Это шестерня линейной формы, которая входит в зацепление с косозубой шестерней. Винтовую рейку можно рассматривать как часть косозубой шестерни с бесконечным радиусом.

Характеристики / Технические подсказки:
- Создает силу тяги; необходимо учитывать копирующий механизм
- Вращается и передает мощность более тихо, чем винтовая рейка того же размера
- Подходит для использования при высокоскоростном вращении
- Может зацепляться с косозубой шестерней с любым числом зубьев

Создает осевое усилие за счет спирали зубчатого колеса.На рисунке 1.8 показано направление вращения и сила тяги.


Рис. 1.8 Направление вращения и сила тяги

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

  • Стойка тяга
  • Тяга шестерни

1-3 Зубчатые передачи взаимно пересекающихся осей

Шестерни, в которых две оси пересекаются в одной точке, называются шестернями с пересекающимися осями; общие применения включают вращение / передачу мощности конических шестерен.Конические шестерни с передаточным числом 1 называются угловыми шестернями. Конические шестерни классифицируются как прямо-конические или спирально-конические, в зависимости от формы зуба.

Прямая коническая шестерня

Это шестерня, зубья которой имеют конические конические элементы, направление которых совпадает с направлением базовой линии делительного конуса (образующей). Прямая коническая передача является самой простой в изготовлении и наиболее широко применяемой в семействе конических зубчатых колес.

Характеристики / Технические советы:
- Легче в производстве, чем спиральные конические шестерни.
- Простота использования, не создает силы тяги в отрицательном направлении.
- Сочетание количества зубьев парных шестерен важно. Эти шестерни, произведенные в комбинации, не входят в зацепление с другими коническими шестернями.

Спирально-коническая шестерня

Коническая шестерня со спиральными зубьями с косым углом, более сложная. для производства, но предлагает преимущества более высокой прочности и меньшего шума.

Характеристики / Технические советы:
- Подходит для использования при высокой нагрузке / вращении.Лучше, чем прямые конические шестерни
- Следует тщательно учитывать осевую осевую силу
- Передает вращательное усилие / мощность более тихо, чем прямые конические шестерни.
- Поскольку эти шестерни производятся парными, в соответствии с количеством зубьев они не входят в зацепление с другими шестернями, даже если они имеют одинаковые модули или углы давления.


Рис. 1.10 Контактная поверхность спирально-конических шестерен

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

  • Вогнутая поверхность
  • Выпуклая поверхность

Передаточное число:
Передаточное число
= Число зубьев ведомой шестерни / Число зубцов ведущей шестерни
(1.5)

Сила тяги на спирально-конической шестерне:
На рисунке справа показано направление вращения и сила тяги для зацепления спирально-конической шестерни с передаточным числом 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 : правый / желтый : левый / синий : положительная сила тяги / красный : отрицательная сила тяги

Прямая и спиральная угловая передача

Шестерни, которые используются в паре с одинаковым количеством зубьев, называются угловыми шестернями.Есть два типа угловых шестерен; одно угловое зубчатое колесо прямолинейных конических зубчатых колес, а другое - угловое зубчатое колесо спиральных конических зубчатых колес. Как правило, они имеют угол вала 90 градусов, однако KHK предлагает стандартизированные угловые косозубые шестерни с углом вала 45, 60 и 120 градусов.

Характеристики / Технические советы:
- Коническая шестерня с передаточным числом 1 считается Miter Gear
- Используется для изменения вращательного или осевого направления

Усилие осевого усилия на спиральной угловой передаче:
Рисунок 1.12 показано направление вращения и сила тяги спиральных угловых шестерен. Если они создают осевое усилие как в отрицательном, так и в положительном направлении, подшипники необходимо устанавливать осторожно, чтобы они могли равномерно воспринимать силы.


Рис. 1.12 Направление вращения и сила тяги
Зеленый : правый / желтый : левый / синий : положительная сила тяги / красный : отрицательная сила тяги

Угловые угловые и угловые шестерни:

Рис. 1.13 Углы вала стандартных шестерен KHK
Слева направо: угол вала 45 ° / угол вала 60 ° / угол вала 90 ° / угол вала 120 °

1-4 Непараллельные и непересекающиеся шестерни

Шестерни с двумя осями, которые не пересекаются или параллельны, называются шестернями с непараллельными и непересекающимися осями.Обычно они используются как червячные или винтовые передачи. Эти шестерни передают вращательную силу / мощность за счет относительного проскальзывания между поверхностями зубьев шестерни.

Винтовая шестерня (косозубая шестерня)

Это косозубая шестерня с углом наклона спирали 45 градусов. Пара шестерен, непараллельных и непересекающихся с одинаковыми винтами, называется винтовой передачей. Они работают очень тихо, но могут использоваться только для легких нагрузок.

Характеристики / Технические советы:
- При смазке необходимо соблюдать осторожность.Скольжение сетчатых граней передает вращательную силу / мощность. Отсутствие надлежащей смазки может вызвать быстрый износ.
- КПД низкий по сравнению с шестернями с параллельными / пересекающимися осями.
- Используется в трансмиссии малой мощности
- Нет ограничений на количество зубьев парных шестерен. (в отличие от конических зубчатых колес)

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

Рис. 1.14 Направление вращения и сила тяги

(важная терминология передач и номенклатура передач на рис.14)

Передаточное число:
Эта формула для передаточного числа такая же, как и для прямозубых шестерен.
Передаточное число
= Число зубьев ведомой шестерни / Число зубьев ведущей шестерни
(1,6)

Пара червячных шестерен

Пара червячных шестерен - это набор шестерен, в которых одна шестерня представляет собой червяк с резьбой, а другая - червячное колесо с зацеплением. Червячные зубчатые пары часто используются в передачах мощности с высоким редукционным или большим крутящим моментом.

Передаточное число:
Передаточное число
= количество зубьев червячного колеса / резьбы червяка
(1.7)

Направление вращения и осевые силы на правосторонней (R) / левосторонней (L) червячной сетке показаны на рисунке 1.15.

Рис. 1.15 Направление сил вращения и тяги

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

Характеристики / Технические советы:
- Большое передаточное число может быть получено с помощью одноступенчатой ​​передачи
- КПД низок по сравнению с шестернями с параллельными осями или шестернями с перекрестными осями
- Пары червячных шестерен должны проектироваться и производиться как пара .Зубообрабатывающее нарезание производится станком селективной резки в соответствии с базовым диаметром зацепляющего червяка.
- Как и в случае с винтовыми шестернями, проскальзывание происходит на поверхности зубьев шестерен в зацеплении. Следует соблюдать осторожность при смазке. Отсутствие надлежащей смазки может вызвать быстрый износ.

Пример расчета:
Резьба червяка z1 = 2, Количество зубьев червячного колеса z2 = 40
Передаточное число
= 40/2
= 20

Ссылки по теме:
Знать о направлениях вращения и числе вращения шестерен
Знать о типах шестерен и соотношениях между двумя валами
Знать о крутящем моменте зубчатой ​​передачи
Типы шестерен
Характеристики шестерен
Типы шестерен и терминология
Типы и механизмы Редукторы
齿轮 的 种类 及 特长 - 中文 页

.

ВИДОВ ШЕСТЕРНЯ | Снаряжение и его виды

[nextpage title = ”Введение”]

Здесь мы обсудим около типов шестерен , зубчатое колесо или зубчатое колесо - это вращающаяся часть машины, имеющая нарезание зубьев, или зубцов. W hich зацеп с другой зубчатой ​​частью для передачи крутящего момента. В большинстве случаев зубья на одной шестерне имеют идентичную форму, а часто также с такой формой на другой шестерне.Две или более шестерен, работающих в тандеме, называются трансмиссией . Он может давать механическое преимущество за счет передаточного числа и, таким образом, может считаться простой машиной. Редукторные устройства могут изменять скорость, крутящий момент и направление источника питания. Чаще всего одна шестерня зацепляется с другой шестерней. Однако шестерня также может зацепляться с невращающейся зубчатой ​​частью, называемой рейкой. Таким образом, вместо вращения производится поступательное движение.

Шестерни в коробке передач аналогичны колесам в системе шкивов с перекрестным ремнем.Преимущество шестерен в том, что зубья шестерни предотвращают проскальзывание.

Зубчатые передачи используются в тоннах механических устройств. Они выполняют несколько важных работ. Но самое главное. Они обеспечивают редукторную передачу в моторизованном оборудовании. Это ключевой момент, потому что часто очень быстро вращающийся небольшой двигатель может обеспечить достаточную мощность для устройства. Но не хватило крутящего момента. Например, электрическая отвертка имеет очень большой редуктор. Потому что для заворачивания винтов требуется большой крутящий момент. Но двигатель развивает лишь небольшой крутящий момент на высокой скорости.С редуктором выходная скорость может быть уменьшена, а крутящий момент увеличен.

Когда две шестерни входят в зацепление, и одна шестерня больше другой (даже если размер зубьев должен совпадать). Механическое преимущество достигается за счет того, что скорости вращения и крутящие моменты двух шестерен различаются в обратной зависимости.

В трансмиссиях с несколькими передаточными числами, таких как велосипеды, мотоциклы и автомобили, термин передача , как в первой передаче.Это относится к передаточному числу, а не к реальной физической передаче. Этот термин используется для описания подобных устройств, даже если передаточное число является постоянным, а не дискретным. Когда устройство фактически не содержит никаких шестерен, как в бесступенчатой ​​трансмиссии.

[/ следующая страница]

[nextpage title = "Типы снаряжения"]

ВИДЫ ШЕСТЕРН

Различные типы снаряжения указаны ниже:

  1. Цилиндрическая шестерня
  2. Винтовая передача
  3. Шестеренка в елочку
  4. Рейка и шестерня
  5. Коническая шестерня
  6. Спирально-коническая шестерня
  7. Винтовая передача
  8. Червячное колесо
  9. Угловая шестерня
  10. Внутренняя шестерня

Типы шестерен

[/ следующая страница]

[nextpage title = «Переключение передач»]

Переключение передач

В некоторых машинах (например.g., автомобили) необходимо изменить передаточное число в соответствии с задачей, этот процесс известен как переключение передач или переключение передач. Есть несколько способов переключения передач, например: [sam id = ”4 ″ codes =” true ”]

  • МКПП
  • АКПП
  • Шестерни переключателя, которые на самом деле являются звездочками в сочетании с роликовой цепью
  • Ступичные шестерни (также называемые планетарными или солнечно-планетарными шестернями) [/ следующая страница]

Есть несколько исходов переключения передач в автотранспортных средствах.В случае шума, производимого транспортным средством, уровень шума выше. Когда автомобиль включен на более низкие передачи. Расчетный срок службы шестерен с меньшим передаточным числом короче, поэтому можно использовать более дешевые шестерни. Которые имеют тенденцию генерировать больше шума из-за меньшего отношения перекрытия и меньшей жесткости зацепления и т. Д., Чем косозубые шестерни, используемые для высоких передаточных отношений. Этот факт использовался для анализа звука, создаваемого транспортными средствами, с конца 1960-х годов и был включен в моделирование шума городских дорог и соответствующий дизайн городских шумовых барьеров вдоль дорог.[sam id = ”4 ″ коды =” true ”]

[/ следующая страница]

[название следующей страницы = "прямозубое колесо"]

1) Цилиндрическая шестерня -Параллельные и параллельные валы, соединенные шестернями, называются цилиндрическими шестернями. Такое расположение называется прямозубым зацеплением.


Прямозубые цилиндрические шестерни параллельны оси колеса. Прямозубые шестерни - наиболее распространенный тип шестерен. Преимуществами цилиндрических зубчатых колес являются простота конструкции, экономичность изготовления и обслуживания, а также отсутствие концевой тяги.Они накладывают на подшипники только радиальные нагрузки.

Прямозубые шестерни известны как тихоходные шестерни. Если шум не является серьезной проблемой конструкции, прямозубые цилиндрические шестерни можно использовать практически на любой скорости.

Цилиндрическая зубчатая передача

[/ следующая страница]

[nextpage title = ”Helical Gear”]

2) Helical Gear - Винтовые шестерни имеют зубцы, наклоненные к оси валов в форме спирали, отсюда и название косозубые шестерни.

Эти шестерни обычно считаются высокоскоростными. Цилиндрические шестерни могут выдерживать более высокие нагрузки, чем прямозубые цилиндрические шестерни аналогичного размера. Движение косозубых шестерен плавнее и тише, чем движение прямозубых шестерен.

Одинарные косозубые шестерни создают как радиальные, так и осевые нагрузки на свои подшипники, и поэтому требуют использования упорных подшипников. Угол наклона спирали как на шестерне, так и на шестерне должен быть одинаковым по величине, но противоположным по направлению, то есть правая шестерня входит в зацепление с левой шестерней.

ВИНТАЛЬНАЯ ШЕСТЕРНЯ

[/ следующая страница]

[nextpage title = "Шестеренка в елочку"]

3) Шестерни в елочку - Шестерни в елочку напоминают две косозубые шестерни, расположенные рядом. Их часто называют «двойными спиралями». В конструкции двойных косозубых шестерен тяги уравновешены. В таких двойных косозубых передачах отсутствует осевая нагрузка на подшипники.

Шестеренка в елочку

[/ следующая страница]

[nextpage title = ”Коническая / угловая передача”]

4) Коническая / угловая шестерня -Пересекающиеся, но копланарные валы, соединенные шестернями, называются коническими шестернями.Такое расположение известно как коническая передача. Прямые конические шестерни можно использовать на валах под любым углом, но наиболее распространенным является прямой угол. Конические шестерни имеют конические заготовки. Зубья прямозубых конических шестерен имеют коническую форму как по толщине, так и по высоте.

Спирально-конические шестерни: В этих спирально-конических зубчатых колесах зубья расположены под углом. Спирально-конические шестерни работают тише и могут воспринимать большую нагрузку по сравнению с прямыми коническими шестернями.

Рис. 1 Спирально-коническая шестерня

Коническая шестерня с нулевой конической передачей: Коническая шестерня с нулевой конической передачей похожа на прямую коническую шестерню, но их зубья изогнуты по длине.Эти криволинейные зубья конических шестерен с нулевым углом наклона расположены таким образом, что эффективный угол спирали равен нулю.

[/ следующая страница]

[nextpage title = ”Worm Gear”]

5) Червячная передача - Червячные передачи используются для передачи мощности под углом 90 ° и там, где требуются высокие редукции. Оси валов червячных передач пересекаются в пространстве. Валы червячных передач лежат в параллельных плоскостях и могут быть перекошены под любым углом от нуля до прямого угла. В червячных передачах одна шестерня имеет резьбу.Благодаря этому червячные передачи работают тихо, без вибрации и обеспечивают плавный выход. Червячные передачи и валы червячных шестерен почти всегда расположены под прямым углом.

Червячная передача

[/ следующая страница]

[nextpage title = «Стойка и шестерня»]

6) Рейка и шестерня - Рейка - это зубчатый стержень или стержень, который можно рассматривать как секторную шестерню с бесконечно большим радиусом кривизны.Крутящий момент можно преобразовать в линейную силу путем зацепления рейки с шестерней: шестерня вращается; стойка движется по прямой. Такой механизм используется в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение рулевой тяги слева направо. Стойки также используются в теории геометрии зубчатых колес, где, например, форма зуба сменного набора зубчатых колес может быть указана для зубчатой ​​рейки (бесконечный радиус), а формы зуба для зубчатых колес конкретных фактических радиусов затем могут быть определены из этого.Реечная передача используется в зубчатой ​​железной дороге.

Рис. 1 Стойка и шестерня

[/ nextpage] [nextpage title = «Внутренняя и внешняя шестерня»]

7) Внутренняя и внешняя шестерня - Наружная шестерня - это зубчатая передача, зубья которой сформированы на внешней поверхности цилиндра или конуса. И наоборот, внутренняя шестерня - это зубчатая передача, зубья которой сформированы на внутренней поверхности цилиндра или конуса. Для конических шестерен внутренняя шестерня - это шестерня с углом наклона более 90 градусов.Внутренние шестерни не вызывают изменения направления вращения.

[/ следующая страница]

[nextpage title = ”Face Gears”]

8) Торцевые шестерни - Торцевые шестерни передают мощность под (обычно) прямыми углами при круговом движении. Торцевые зубчатые передачи не очень распространены в промышленном применении.

[/ nextpage] [nextpage title = "Звездочки"]

9) Звездочки - Звездочки используются для работы цепей или ремней.Обычно они используются в конвейерных системах.

[/ следующая страница]

Для получения более подробной информации о различных типах шестерен посетите наш раздел шестерен.

.

Типы зубчатых колес ~ Машиностроение

1) Цилиндрическая шестерня -Параллельные и параллельные валы, соединенные шестернями, называются прямозубыми шестернями. Такое расположение называется прямозубым зацеплением.


Цилиндрические шестерни с прямыми зубьями параллельны оси колеса. Прямозубые шестерни - наиболее распространенный тип шестерен. Преимуществами цилиндрических зубчатых колес являются простота конструкции, экономичность изготовления и обслуживания, а также отсутствие концевой тяги. Они накладывают на подшипники только радиальные нагрузки.

Цилиндрические зубчатые колеса известны как тихоходные зубчатые колеса. Если шум не является серьезной проблемой конструкции, прямозубые цилиндрические шестерни можно использовать практически на любой скорости.

2) Helical Gear - Зубья цилиндрических шестерен наклонены к оси валов в форме спирали, отсюда и название косозубые шестерни.

Эти шестерни обычно считаются высокоскоростными. Цилиндрические шестерни могут выдерживать более высокие нагрузки, чем прямозубые цилиндрические шестерни аналогичного размера. Движение косозубых шестерен плавнее и тише, чем движение прямозубых шестерен.

Одиночные косозубые шестерни создают как радиальные нагрузки, так и осевые нагрузки на свои подшипники, и поэтому требуют использования упорных подшипников. Угол наклона спирали как на шестерне, так и на шестерне должен быть одинаковым по величине, но противоположным по направлению, то есть правая шестерня входит в зацепление с левой шестерней.


3) Шестерня в елочку - Шестерни в елочку напоминают две косозубые шестерни, поставленные рядом. Их часто называют «двойными спиралями». В конструкции двойных косозубых шестерен тяги уравновешены.В таких двойных косозубых передачах отсутствует осевая нагрузка на подшипники.
4) Коническая / угловая шестерня -Пересекающиеся, но копланарные валы, соединенные шестернями, называются коническими шестернями. Такое расположение известно как коническая передача. Прямые конические шестерни можно использовать на валах под любым углом, но наиболее распространенным является прямой угол. Конические шестерни имеют конические заготовки. Зубья прямозубых конических шестерен имеют коническую форму как по толщине, так и по высоте.

Спирально-конические шестерни: В этих спирально-конических зубчатых колесах зубья расположены под углом.Спирально-конические шестерни работают тише и могут воспринимать большую нагрузку по сравнению с прямыми коническими шестернями.

Зубчатая передача с нулевой конической зубчатой ​​передачей: Зубчатая передача с нулевой конической зубчатой ​​передачей аналогичны прямым коническим зубчатым колесам, но их зубья изогнуты по длине. Эти криволинейные зубья конических шестерен с нулевым углом наклона расположены таким образом, что эффективный угол спирали равен нулю.


5) Червячная передача - Червячные передачи используются для передачи мощности под углом 90 ° и там, где требуются большие редукции. Оси валов червячных передач пересекаются в пространстве.Валы червячных передач лежат в параллельных плоскостях и могут быть перекошены под любым углом от нуля до прямого угла. В червячных передачах одна шестерня имеет резьбу. Благодаря этому червячные передачи работают тихо, без вибрации и обеспечивают плавный выход. Червячные передачи и валы червячных шестерен почти всегда расположены под прямым углом.
6) Рейка и шестерня - Рейка - это зубчатый стержень или стержень, который можно рассматривать как секторную шестерню с бесконечно большим радиусом кривизны. Крутящий момент можно преобразовать в линейную силу путем зацепления рейки с шестерней: шестерня вращается; стойка движется по прямой.Такой механизм используется в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение рулевой тяги слева направо. Стойки также используются в теории геометрии зубчатых колес, где, например, форма зуба сменного набора зубчатых колес может быть указана для зубчатой ​​рейки (бесконечный радиус), а формы зуба для зубчатых колес конкретных фактических радиусов затем могут быть определены из этого. Реечная передача используется в зубчатой ​​железной дороге.
7) Внутренняя и внешняя шестерни - Наружная шестерня - это зубчатая передача, зубья которой сформированы на внешней поверхности цилиндра или конуса.И наоборот, внутренняя шестерня - это зубчатая передача, зубья которой сформированы на внутренней поверхности цилиндра или конуса. Для конических шестерен внутренняя шестерня - это шестерня с углом наклона более 90 градусов. Внутренние шестерни не вызывают изменения направления вращения. 8) Торцевые шестерни - Торцевые шестерни передают мощность под (обычно) прямыми углами при круговом движении. Торцевые зубчатые передачи не очень распространены в промышленном применении.
9) Звездочки - Звездочки используются для работы цепей или ремней.Обычно они используются в конвейерных системах.

Шестерни также можно классифицировать по положению оси вала:

a. Параллельная

1. Цилиндрическая шестерня

2. Цилиндрическая шестерня

3. Рейка и шестерня

b. Пересечение

Коническая шестерня

c. Непересекающиеся и непараллельные

червячные и червячные передачи



.

Смотрите также