зубчатые передачи. 3.2 Презентация. Зубчатые передачи (1) (1). Зубчатые передачи материалы, применяемые для изготовления зубчатых колес
 Скачать 6.93 Mb.
|
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИМатериалы, применяемые для изготовления зубчатых колесВ машиностроении: термообработанные углеродистые и легированные стали , чугуны, пластмассы В приборостроении: стали, пластмассы, латунь, алюминиевые сплавы Выбор материала определяется назначением передачи, условиями ее работы, габаритами колес, типом производства (единичное, серийное, массовое), технологическими соображениями
Стали Материалы и термообработка зубчатых колес
Чугуны (серые, модифицированные, высокопрочные) Обладают хорошими литейными свойствами, низкой стоимостью при минимальных отходах материалов в стружку Применяют для изготовления тихоходных (V до 3 м/с), преимущественно открытых передач Неметаллические материалы (текстолит, древесно-слоистые пластики, капрон, нейлон и др.) Нагрузочная способность значительно ниже, чем стальных Применяют в слабонагруженных передачах, к габаритам которых не предъявляют жестких требований и требуется снижение шума и вибраций, самосмазываемость или химическая стойкость Способы изготовления зубчатых колесКопирования Обкатки Метод копированияЗаключается в прорезании впадин между зубьями модульными фрезами: пальцевыми – для нарезания прямозубых, косозубых цилиндрических и шевронных колес крупного модуля (m = 10-50 мм) дисковыми – для чернового и чистового нарезания прямозубых цилиндрических колес, чернового нарезания зубьев косозубых колес и прямозубых конических колес Метод копирования не обеспечивает высокую точность изготовления зубчатых колес из-за ограниченности рядов модульных фрез, искажения фрезы при закалке, неточности ее формы и неточности ее установки на станке Этот метод широко распространен в ремонтной практике вследствие простоты и дешевизны Дисковая фреза Метод обкаткиЗаключается в том, что заготовке и режущему инструменту (долбяку, червячной фрезе или гребенке) сообщают то относительное движение, которое имели бы два сопряженных зубчатых колеса, находящиеся в действительном зацеплении В зависимости от формы режущего инструмента и конструкции станков различают три способа нарезания по методу огибания: 3) червячной фрезой на зубофрезерных станках (изготовление цилиндрических колес с внешним расположением зубьев) 1) долбяком (режущей шестерней) на зубодолбежных станках (нарезание колес с внутренним расположением зубьев) 2) режущей зубчатой гребенкой (инструментальной рейкой) на строгальных станках (нарезание прямозубых и косозубых колес с большим модулем) Преимущество метода обкатки по сравнению с методом копирования заключается в универсальности зуборезного инструмента. Одним и тем же инструментом можно нарезать зубчатые колеса с любым числом зубьев и в широком диапазоне значений угла наклона зубьев . Метод обкатки является весьма точным, высокопроизводительным, универсальным и наиболее распространенным Цилиндрическая прямозубая передача Применяют при небольших окружных скоростях (до 5 м/с), в закрытых и открытых передачах ГОСТ 1643-81 на допуски для цилиндрических зубчатых колес и передач устанавливает 12 степеней точности Для каждой степени точности установлены нормы кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев колес В машиностроении зубчатые передачи общего назначения изготовляют по 6 -9 степеням точности Цилиндрические прямозубые: 6-й степени точности при V до 15 м/с; 7-й – до 10м/с; 8-й – до 6 м/с; 9-й – до 2 м/с Геометрические характеристики зубчатых колес Делительными называют окружности, по которым в процессе изготовления зубчатых колес производится деление цилиндрических заготовок на число частей, равное числу зубьев: Шаг зубьев толщина зубьев s ширина впадины e Окружной делительный модуль Модуль– основная характеристика размеров зубьев, значения стандартизованы
Значения модулей зубьев (ГОСТ 9563-60)
Ft2 Fn1 Fr1 Ft1 d1 d2 T1 ω1 αw Fn2 Fr2 Силы в зацеплении - нормальная сила, действующая по линии зацепления - окружная сила, действующая по касательной к окружностям - радиальная сила, действующая по радиусу к центру - угол зацепления, 20 град Цилиндрическая косозубая передача Достоинства : плавность зацепления меньший шум снижение динамических нагрузок Недостаток: наличие осевой силы, стремящейся сдвинуть зубчатое колесо с валом вдоль оси Pn β β Pt b1 b2 - окружной шаг зубьев - окружной модуль - нормальный шаг зубьев - нормальный модуль Угол наклона зубьев нецелесообразно, отсутствуют преимущества перед прямозубыми возникают большие осевые силы, что усложняет работу подшипниковых узлов Шевронная передачаШевронная передача Цилиндрическое зубчатое колесо, венец которого по ширине состоит из участков с правыми и левыми зубьями, называется шевронным Часть венца с зубьями одинакового направления называется полушевроном Типы колес с дорожкой без дорожки Высокая прочность зубьев Обеспечивают плавность работы Высокая нагрузочная способность Применяют в мощных быстроходных закрытых передачах Высокая трудоемкость и себестоимость изготовления Виды разрушений зубьевВыкрашивание рабочих поверхностей зубьев Является основным видом разрушения закрытых, хорошо смазанных передач. При действии переменных контактных напряжений на поверхности зубьев у полюсной линии разрастаются микротрещины, что приводит к образованию оспинок, переходящих в раковины. Выкрашивание может быть ограниченным или прогрессирующим. Поломки зубьев Наиболее опасный вид разрушения зубчатых передач. Поломка зубьев может носить усталостный характер или являться следствием значительных перегрузок. Усталостные трещины возникают в основании зубьев на той стороне, где вследствие изгиба действуют наибольшие напряжения растяжения. Короткие зубья обычно выламываются полностью, а широкие зубья косозубых и шевронных передач по наклонному (косому) сечению. Абразивное изнашивание Представляет собой процесс истирания рабочих поверхностей зубьев абразивными частицами. В открытых передачах является основным видом разрушения. В закрытых передачах (редукторах) изнашивание наблюдается редко, у машин работающих в среде засоренной абразивами. Заедание зубьев Этот вид разрушения характерен для тяжелонагруженных и быстроходных передач. При высокой удельной нагрузке происходит местный разрыв масляной пленки, нагрев и молекулярное сцепление сопряженных поверхностей с образованием следов задира в направлении скольжения зубьев. В соответствии с перечисленными видами отказов зубчатую передачу принято считать работоспособной, если она удовлетворяет следующим критериям: Критерии работоспособности зубчатых передач 1 - контактной выносливости зубьев 2 - изгибной выносливости зубьев 3 - износостойкости зубьев условие предусматривает предотвращение усталостного выкрашивания рабочих поверхностей зубьев и косвенно предупреждает заедание передачи условие направлено на предотвращение усталостной поломки зубьев. Расчет на износ не разработан, поэтому необходимая износостойкость передачи достигается соответствующим выбором размеров зубьев из расчета на изгибную выносливость Конструкции цилиндрических зубчатых колес Шестерня выполненная заодно с валом (вал – шестерня) dв df Прокат при dа <200мм и df < 2dв Насадные колеса Кованные или штампованные dа<80мм dа < 250мм 1…2 мм выточки dа < 250…600 мм Литые Схемы цилиндрических редукторов Одноступенчатый Двухступенчатые u = 6,3…40 По развернутой схеме Соосный с раздвоенной быстроходной ступенью u < 6,3 с раздвоенной тихоходной ступенью Коническая зубчатая передача. Общие сведения Коническая зубчатая передача применяется для передачи вращательного движения между пересекающимися валами. Наиболее часто их применяют с межосевым углом 90о – называются ортогональными. Недостатки (по сравнению с цилиндрическими) следующие: – сложнее в изготовлении (необходимо выдерживать допуски на углы конусности) и монтаже (необходимо обеспечивать совпадение вершин конусов); – одно из колес, как правило, размещается консольно (нагрузочная способность составляет 85 % от цилиндрических) Классификация 1) по направлению зубьев: – прямозубые (с радиальным направлением зубьев); (рисунок 1, а); – косозубые (с тангенциальным направлением под углом β к образующей конуса); (рисунок 1, б); – криволинейные, которые делятся на круговые (рисунок 1, в, г), паллоидные (по эвольвенте) и спиральные (по логарифмической спирали). Рисунок 1 – Типы зубьев КЗП Коническая зубчатая передача. Общие сведения 2) по осевой форме зубьев: – форма I (основная для прямозубых и тангенциальных колес) (рисунок 2 а); – форма II (основная для колес c круговыми зубьями при m = 0,4…25 мм) (рисунок 2 б, в) – форма III (исполь-зуют для колес c круговыми зубьями при m = 2,0…25 мм) (рисунок 2 г). Рисунок 2 – Осевые формы зуба КЗП а) пропорционально понижающаяся; б), в) понижающаяся; г) равновысокая Рисунок 3 – Схема зацепления ортогональной КЗП: 1, 2, 3 – образующие внутреннего, среднего и внешнего дополнительных конусов В КЗП высота зуба, а следовательно и модуль зацепления, увеличиваются от внут-реннего 1 к внешнему 3 дополнительному конусу. Максимальный модуль зубьев – внешний окружной модуль – получается на внешнем торце колеса. Его обозначают mte (для колес с круговыми зубьями) и me – для прямозубых колес. Модуль, определяемый на среднем делительном диаметре называют средним окружным модулем. Геометрия конической зубчатой передачи Дополнительные конусы – конусы, образующая которых перпендикулярна образующей начального конуса. У зубчатого колеса есть два дополнительных конуса – внешний, наиболее удаленный от точки пересечения осей колес, и внутренний, расположенный ближе к этой точке. Ширина зубчатого венца конического колеса (b) – часть образующей делительного конуса колеса между дополнительными конусами. Конус, аналогичный начальному цилиндру цилиндрического колеса, называют начальным конусом. Угол между осью начального конуса и его образующей называют углом начального конуса (1 – угол начального конуса ведущего колеса; 2 – угол начального конуса ведомого колеса 1 + 2 = 90о ). Внешний и средний модули связаны между собой зависимостью: Геометрия конической зубчатой передачи Расстояние от вершины делительного конуса до пересечения его образующей с образующей внешнего дополнительного конуса называют внешним конусным расстоянием (Rе ): Силы в конической зубчатой передаче обычно приводятся к плоскости серединного сечения зубчатого венца (рисунок 4). Силы на колесе Усилия в конической зубчатой передаче Равнодействующую силу раскладывают на три составляющие: – окружную – радиальную – осевую Передаточное отношение Рисунок 4 – Схема сил в КЗП Силовой расчет КЗП При проектировочном расчете на контактную прочность рабочих поверхностей зубьев конической передачи определяют внешний делительный диаметр колеса как Расчет зубьев на изгиб (изгибная выносливость) выполняется по размерам в среднем сечении колеса для которого средний окружной модуль Рисунок 5 – Основные размеры и параметры конических передач, полученных в результате прочностного расчета Конструктивные особенности и геометрические параметры КЗП Рисунок 6 – Конструкции вал-шестерни при : Рисунок 7 – Конструкция шестерни Конструктивные особенности и геометрические параметры КЗП Рисунок 8 – Рекомендации по выбору конструктивных параметров КЗП: а) входной вал конической передачи; б-в) последовательность демонтажа Конструкции конических зубчатых колес Рисунок 9 – Конструкции зубчатых колес: а) конструкция кованых или штампованных колес; б) конструкция литых колес Конструкции конических зубчатых колес Рисунок 10 – Конструкция сборного колеса при а) венец установлен на валу; б) венец установлен на ступице |