Зубчатые передачи

1. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

2.2
Общие сведения
Механические устройства, применяемые для передачи энергии от
источника к потребителю с изменением угловой скорости или вида
движения, называют механическими
передачами
Классификация механических передач:
По способу передачи движения :
1) трением (фрикционные, ременные);
2) передачи зацеплением (зубчатые, червячные, винтовые,
цепные)
По способу соединения звеньев передачи :
1) передачи непосредственного контакта (зубчатые, червячные,
винтовые, фрикционные);
2) передачи гибкой связью (ременные, цепные).

2. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

2.3
Общие сведения
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

3. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

2.4
Общие сведения
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ
- мощность на входе Р1 и на выходе Р2
- быстроходность n1, n2
- коэффициент полезного действия η
P
2
P1
1 2 ... n
- передаточное отношение i:
1 n1
i
2 n 2
i i1 i2 ... i n

4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

3.2
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Области применения, классификация зубчатых
передач

5. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

3.3
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Достоинства зубчатых передач
возможность передачи практически любых мощностей (до 50000 кВт и
более) при весьма широком диапазоне окружных скоростей (до 30...150
м/с);
постоянство передаточного отношения;
компактность, надежность и высокую усталостную прочность передачи;
высокий КПД (95-98 %)) при высокой точности изготовления и
монтажа, низкой шероховатости рабочей поверхности зубьев, жидкой
смазке и передаче полной мощности;
простоту обслуживания и ухода;
сравнительно небольшие силы давления на валы и их опоры;
возможность изготовления из самых разнообразных материалов,
металлических и неметаллических.

6. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

3.4
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Недостатки зубчатых передач
ограниченность передаточного отношения;
является источником вибрации и шума, особенно при
низком качестве изготовления и монтажа и
значительных скоростях;
при больших перегрузках возможна поломка деталей;
относительная сложность изготовления
высокоточных зубчатых колес.

7. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

3.5
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Геометрические параметры цилиндрических передач
Эвольвентное зацепление обеспечивает высокую прочность
зубьев, простоту и удобство измерения параметров
зацепления, взаимозаменяемость зубчатых колес при любых
передаточных отношениях

8. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

3.6
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Геометрические параметры цилиндрических передач
Основная теорема
зацепления:
O2 П 1
i const
O1 П 2
КОЛЕСО
Модуль зацепления , мм
m
pt
Угол зацепления
ШЕСТЕРНЯ
20

9. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

3.7
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Геометрические параметры цилиндрических передач
диаметр делительной окружности
d m Z
диаметр выступов зубьев
da d 2 m
диаметр впадин зубьев
d f d 2,5 m
высота головки зуба
ha m
высота ножки зуба
h f 1,25 m
высота зуба
h 2,25 m
межосевое расстояние
d 1 d 2 m Z1 Z 2
a
2
2

10. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

3.8
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Особенности геометрии косозубых
цилиндрических колес
окружной шаг
окружной модуль
pn
pt
Cos
mn
mt
Cos
диаметр делительной окружности
mn Z
d mt Z
Cos

11. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

4.2
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Влияние числа зубьев на форму и
прочность зуба
Z min 17

12. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

4.3
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Понятие о корригировании зубчатых передач
Корригирование - улучшение профиля зуба путем его
очерчивания другим участком той же эвольвенты по
сравнению с нормальным зацеплением
Корригирование применяют:
для устранения подрезания зубьев шестерни, еслиZ1 Z min
для повышения изгибной прочности зубьев, что достигается
увеличением их толщины;
для повышения контактной прочности, что достигается
увеличением радиуса кривизны в полюсе зацепления;
для получения заданного межосевого расстояния передачи

13. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

4.4
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Понятие о корригировании зубчатых передач
Корригирование осуществляют
смещением инструмента на величину
«Хm» при нарезании зубьев.
Положительное смещение – это
смещение инструмента от центра
зубчатого колеса
Хm >0
Отрицательное - смещение к центру
Хm < 0
Коррекция может быть
высотной или угловой
1 - зуб некорригированного колеса;
2 - зуб корригированного колеса

14. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

4.5
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Точность зубчатых передач
В стандартах предусмотрено 12 степеней точности. Наиболее
распространены 6, 7, 8 и 9 степени.
Пример обозначения степени точности колес - 8-В
Во избежание заклинивания зубьев в зацеплении должен
быть гарантированный боковой зазор. Величина зазора
регламентируется видом сопряжения зубчатых колес.
Стандартом предусмотрено
шесть видов сопряжения:
Н - нулевой зазор,
Е - малый,
С и Д - уменьшенный,
В - нормальный,
А - увеличенный.

15. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

4.6
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Силы в зацеплении прямозубых цилиндрических
зубчатых передач
,
Окружная сила
2 T1 2 T2
Ft Fn Cos w
d1
d2
Радиальная сила
Fr Ft tg w

16. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

4.7
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Силы в зацеплении косозубых цилиндрических
зубчатых передач
Окружная сила
2 T1 2 T2
Ft Fn Cos w
d1
d2
tg
радиальная сила Fr Ft
Cos
осевая сила
Fa Ft tg

17. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

4.8
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Виды разрушения зубьев и критерии
работоспособности зубчатых передач
Повторно – переменное воздействие нагрузки на зубья
приводит:
- к поломке зубьев;
- к выкрашиванию рабочих поверхностей;
- к износу и заеданию зубьев.
Для закрытых зубчатых передач:
основной расчёт - на контактную прочность;
проверочный - расчёт зубьев на изгибную выносливость
Для открытых передач наоборот.

18. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

5.2
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Материалы зубчатых колес и их термообработка
Стальные зубчатые колеса разделяют
на две основные группы:
1 - с твердостью
HB 350
Термообработка: нормализация или улучшение;
2 - с твердостью
НВ 350
Термообработка: объёмная закалка, закалка ТВЧ,
цементация, азотирование

19. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

5.3
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Допускаемые напряжения
Допускаемые контактные напряжения
H
H limb
SH
K HL
Допускаемые напряжения изгиба
F
F limb
SF
K FL K FC

20. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

5.4
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Расчет цилиндрических зубчатых передач
на контактную прочность
Наибольшее контактное напряжение в зоне зацепления:
H Z H Z M Z
Ht
d1
U 1
H
U
Удельная расчетная окружная сила:
Ht
Ft
K H K H K HV
b2

21. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

5.5
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Расчет цилиндрических зубчатых передач
по напряжениям изгиба
F1
F2
YF1
YF2
Напряжения изгиба
F YF Y Y
Ft
mn
F
Удельная расчётная окружная сила при изгибе
Ft
Ft
K F K F K FV
b2

22. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

6.2
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Основные геометрические соотношения
Передаточное отношение
d2
i
d1
или
i tg 2 ctg 1
Соотношение между
модулями
mtm mte b sin 1 z1
i ≤ 4, (до 6,3)

23. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

6.3
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Основные геометрические соотношения
Внешнее конусное
расстояние:
Re 0,5 mte z1 u 2 1
Передаточное число:
.
u z2 z1
Высота головки и ножки зуба:
h fe 1,2 mte
hae mte

24. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

6.4
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ
2 T1 2 T2
Ft1 Ft 2
d m1
dm2
Fr1 Ft1 tg cos 1
Fa1 Ft1 tg sin 1
Fa 2 Fr1
Fr 2 Fa1

25. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

6.5
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Расчет прямозубой конической передачи
Диаметры эквивалентных колес
Эквивалентные числа зубьев
Напряжения изгиба:
d
d e1 e1
cos 1
z
z e1 1
cos 1
F YF
Ft
0,85 mtm
d e 2
de 2
cos 2
z e 2
z2
cos 2
[ F ]
2
u
1
Ht
Контактные напряжения: H z H zM z
[ ]H ,
0,85 d m1 u

26. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

6.6
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Конические передачи с непрямыми зубьями
с тангенциальными
зубьями
с круговыми зубьями