Взаимозаменяемость зубчатых передач

1.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Зубчатая передача – механизм, в котором два подвижных звена являются
зубчатыми колесами, образующими с неподвижным звеном вращательную или
поступательную пару.
Меньшее из колес передачи принято называть шестерней, а большее –
колесом, звено зубчатой передачи, совершающее прямолинейное движение,
называют зубчатой рейкой.
Термин «зубчатое колесо» является общим.
При одинаковых размерах колес шестерней называют ведущее зубчатое колесо.
Виды зубчатых передач:
а, б, в — цилиндрические зубчатые
передачи с внешним зацеплением;
г — реечная передача;
д — цилиндрическая передача с
внутренним зацеплением;
е — зубчатая винтовая передача;
ж, з, и — конические зубчатые передачи;
к — гипоидная передача

2.

Зубчатые передачи применяют в различных механизмах, машинах и приборах
для передачи вращательного движения между параллельными, пересекающимися и
скрещивающимися осями валов, а также для преобразования вращательного
движения в поступательное.
Классификация зубчатых передач
- по взаимному расположению осей колес:
с параллельными осями (цилиндрические, а-д),
с пересекающимися осями (конические, ж-и),
со скрещивающимися осями (винтовые, е, гипоидные, к),
с преобразованием движения (реечные, г);
- по расположению зубьев относительно образующих колес:
прямозубые (продольная ось зуба параллельна образующей поверхности
колеса (а));
косозубые (продольная ось зуба направлена под углом к образующей
поверхности колеса (б)); по направлению косые зубья бывают правые и левые.
шевронные (зуб выполнен в форме двух косозубых колес со встречным
наклоном осей зубьев (в));
с круговым зубом (ось зуба выполнена по окружности относительно
образующей поверхности колеса);

3.

- по конструктивному оформлению:
открытые (бескорпусные) и
закрытые (корпусные);
- по окружной скорости:
тихоходные (до 3 м/с),
для средних скоростей (3—15 м/с),
быстроходные (св. 15 м/с);
- по числу ступеней:
одно- и
многоступенчатые;
- по расположению зубьев в передаче и колесах:
внешнее (зубья направлены своими вершинами от оси вращения
колеса (см. рис. 1, а, б, в)),
внутреннее (зубья одного из зацепляющихся колес направлены своими
вершинами к оси вращения колеса (см. рис. 1, д)) и
реечное зацепление (одно из колес заменено прямолинейной зубчатой
рейкой (см. рис. 1, г));

4.

- по форме профиля зуба:
эвольвентные - рабочий профиль зуба очерчен по эвольвенте круга (линия
описываемая точкой прямой, катящейся без скольжения по окружности);
циклоидальные - рабочий профиль зуба очерчен по круговой циклоиде (линия
описываемая точкой окружности, катящейся без скольжения по другой
окружности);
цевочное (разновидность циклоидального) – зубья одного из колес, входящих в
зацепление, заменены цилиндрическими пальцами – цевками;
с круговым профилем зуба (зацепление Новикова) – рабочие профили зубьев
образованы дугами окружности практически одинаковых радиусов.
- по точности зацепления.
Стандартом предусмотрено 12 степеней точности.
Практически передачи общего машиностроения изготовляют от шестой до
десятой степени точности. Передачи, изготовленные по шестой степени точности,
используют для наиболее ответственных случаев.
- по назначению различают:
силовые передачи, предназначенные для передачи мощности;
кинематические передачи, то есть передачи, не передающие значительной
мощности, а выполняющие чисто кинематические функции.

5.

Наибольшее распространение получили передачи с эвольвентным
профилем.
Цилиндрические зубчатые колеса с эвольвентным профилем
удовлетворяют всем современным требованиям плавного и точного вращения,
имеется также широкая возможность геометрической модификации профиля.
Зубчатые колеса этого типа имеют следующие основные преимущества:
простота формы и возможность высокой точности изготовления
режущего инструмента, имеющего реечный профиль;
возможность корригирования эвольвентных зубчатых колес с
использованием стандартного зуборезного инструмента;
незначительная чувствительность эвольвентных зубчатых колес к
изменению межосевого расстояния;
возможность применения точных и надежных методов контроля
эвольвентных зубчатых колес.

6.

Недостатки зубчатых передач:
невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;
высокие требования к точности изготовления и монтажа;
шум при больших скоростях; плохие амортизирующие свойства;
громоздкость при больших расстояниях между осями ведущего и
ведомого валов;
потребность в специальном оборудовании и инструменте для
нарезания зубьев;
высокая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические
нагрузки;
нерациональное использование зубьев – в работе передачи
одновременно участвуют обычно не более двух зубьев каждого из
зацепляющихся колёс;
зубчатая передача не предохраняет машину от возможных опасных
перегрузок.

7.

Назначение зубчатых передач
Зубчатые передачи по назначению можно разделить на отсчетные, скоростные,
силовые и общего назначения.
К отсчетным относятся зубчатые передачи измерительных приборов,
делительных механизмов металлорежущих станков, шестерни газораспределения,
шестерня-рейка топливного насоса дизельного двигателя и т.д.
В большинстве случаев колеса этих передач имеют небольшой модуль,
небольшую длину зуба и работают при малых нагрузках и скоростях.
Главные требования к ним — высокая кинематическая точность передачи,
т.е. точная согласованность углов поворота ведомого и ведущего колес и
постоянство передаточного отношения.
К скоростным относятся передачи турбинных редукторов, двигателей
турбовинтовых самолетов, автомобильных и тракторных коробок передач, передачи
задних мостов, коробки скоростей металлорежущих станков и т.д.
Окружные скорости зубчатых колес этих передач могут быть 150 м/с и более.
Главное требование к этим передачам — обеспечить плавность хода, т.е.
способность работать без шума и вибрации.
С ростом скорости вращения колеса требования к плавности работы возрастают. Это значит,
что колеса должны иметь минимальную погрешность формы и взаимного расположения зубьев.
Для тяжело нагруженных скоростных зубчатых передач имеет значение и полнота контакта
зубьев. Колеса таких передач обычно имеют среднюю величину модуля и значительную длину
зуба.

8.

К силовым передачам относятся передачи, передающие значительные
крутящие моменты, работающие при малых числах оборотов. Это бортовые
передачи тракторов, редукторы грузоподъемных машин и т.п.
Колеса для таких передач обычно с большим модулем и большой длиной
зуба.
Основное точностное требование, предъявляемое к этим передачам —
полнота контакта сопряженных зубьев по высоте и особенно по ширине.
К передачам общего назначения относятся зубчатые передачи машин и
приборов, к которым не предъявляются повышенные требования по
кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев.

9.

Система допусков для цилиндрических зубчатых передач
Допуски на эвольвентные зубчатые передачи установлены ГОСТ 1643-81:
12 степеней точности зубчатых колес и передач, обозначаемые в порядке
убывания точности 1...12, причем степени 1 и 2 допусками не регламентируются.
Для каждой степени точности устанавливают
нормы кинематической точности
плавности работы,
контакта зубьев.
Их можно комбинировать с учетом указанных в стандарте правил.
нормы плавности работы могут быть не более чем на две степени точнее
или на одну степень грубее норм кинематической точности;
нормы контакта зубьев могут назначаться по любым степеням, более
точным, чем нормы плавности работы.
Для каждой из трех норм точности имеются несколько комплексов
контроля, но изготовитель обычно использует только по одному в каждой
норме.

10.

Независимо от степени точности установлены шесть видов сопряжений
зубчатых колес в передаче, обозначаемых
Н, Е. D, С, В, А,
которые различаются между собой гарантированным зазором между
зубьями и допуском на него, который обозначается в порядке возрастания.
-с нулевым зазором Н
-с малым зазором Е
-с уменьшенным зазором С, D
-с нормальным зазором В
-с увеличенным зазором А

11.

Боковой зазор в передаче
Боковым зазором называют измеренное по нормали расстояние между
нерабочими профилями зубьев колес, находящихся в зацеплении.
Виды сопряжений и допуски на боковой зазор
Боковой зазор в передаче jn
jn min – гарантированный боковой зазор
Тjn – допуск на боковой зазор
Гарантированный боковой зазор в передаче должен обеспечивать нормальное
действие передачи при нагреве ее в процессе работы, а также наименьший зазор,
необходимый для сохранения смазки между зубьями.
В ГОСТ 1643-81 установлено шесть разрядов гарантированных боковых зазоров,
которые не зависят от степени точности изготовления колес и принимаются по
таблицам допусков в зависимости от величины межосевого расстояния.
Установлено восемь видов допуска Tjn на боковой зазор: а, b, с, d, h, x, у, z.
Эти виды соответствуют видам сопряжения (H E – h; D – d; C – c; B – b; A – a;)

12.

Обозначение точности зубчатых передач на чертежах
Структура условного обозначения точности зубчатой передачи в общем
случае имеет вид
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6,
где 1, 2, 3 – нормы, соответственно, кинематической точности, плавности
работы и пятна контакта;
4 – вид сопряжения зубьев;
5 – вид допуска на боковой зазор;
6 – стандарт, регламентирующий точность зубчатой передачи (для
цилиндрических передач – ГОСТ 1143 – 81).
Для передач, выполненных с одинаковой степенью точности по всем трем
нормам, и при соответствии допуска на боковой зазор виду сопряжения в этом
обозначении указывают одну цифру (степень точности) и одну букву (вид
сопряжения), например,
8 – В ГОСТ 1643 – 81
(8-я степень точности по всем трем нормам с нормальным боковым
зазором В).

13.

Пример обозначения точности передачи со степенью точности 7 по всем
трем нормам, с видом сопряжения С и соответствием между видами
сопряжения и допуска на боковой зазор:
7 - С ГОСТ 1643-81
Пример обозначения точности передачи со степенью 8 по нормам
кинематической точности, со степенью 7 по нормам плавности работы, со
степенью 6 по нормам контакта зубьев с видом сопряжения колес В и видом
допуска на боковой зазор «а»:
8 - 7 - 6 - Ва ГОСТ 1643-81
Для передач у которых гарантированный боковой зазор не соответствует ни
одному из указанных видов сопряжения, буква обозначающая вид сопряжения
не пишется. Указывается принятый гарантированный боковой зазор в мкм и вид
допуска на боковой зазор
7-600у ГОСТ 1643-81
Если на одну из норм точности не задается степень точности, вместо
соответствующей цифры указывается буква N
N-7-6-Ba ГОСТ 1643-81

14.

Область применения некоторых степеней точности
3...5 степени применяются при изготовлении измерительных зубчатых колес,
делительных устройств, редукторов паровых и газовых турбин, зуборезных
долбяков;
3...8 степени — при изготовлении коробок передач металлорежущих станков;
5...8 степени — при изготовлении коробок передач легковых автомобилей;
7...9 степени — передачи грузовых автомобилей;
7... 10 степени — коробки передач и трансмиссия тракторов;
8...11 степени — при изготовлении редукторов и открытых передач
сельскохозяйственных машин;
6...9 — редукторы общего назначения.