Усилие зубчатых конических передач.

На ведущем колесе окружное усилие Ft направлено в сторону противоположную вращению

1) F_t – окружная сила

Dm – диаметры средней делительной окружности.

2) Осевая сила для шестерни , (α = 20°)

3) Радиальная сила

- половина угла начального конуса.

Fa₁=-Fr₂ –осевая сила на колесе равно радиальной силе на колесе. Знак указывает, что обе силы имеют взаимно- противоположное направление.

Червячные передачи

Червячные передачи относятся к передачам с зацеплением с перекрещивающимися осями валов, обычно угол перекрещивания равен 90⁰.

Движение червячной передачи осуществляется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости.

Основные элементы:

1. Червяка – ведущее звено

2. Червячное колесо – ведомое звено

Червяк подобен винту, червячное колесо- гайка, разрезанная и вывернутая наружу. Передача движения наоборот, как правило, невозможна из-за самоторможения резьбы.

Преимущества:

1. Возможность получение значительных передаточных чисел.

Минимальное -8, рекомендуемое -80. Если больше 80, то резко падает КПД.

2. Плавность и бесшумность работы

3. Возможность самоторможения (Учитывая и )( от червячного колеса к червяку передать движение нельзя)

Недостатки:

1. Низкий КПД до 0.8- передачи большой мощности не делает

2. Повышенный износ зубьев и склонность к заеданию

3. Применение дорогостоящих материалов антифрикционных для червячных колес, чтобы уменьшить потери на трение (бронза).

4. Сложнее и дороже цилиндрических и конических передач.

5. Передача сильно нагревается

Геометрия и кинематика червячных передач

Червячное колесо жестко закреплено на валу. d₁ и d₂ – диаметрs делительной окружности червяка и червячного колеса (совпадают в полюсе зацепления). a_w- межосевое расстояние.

Основным отличием червячной передачи от цилиндрической передач является то, что окружные скорости червяка и колеса не совпадают по величине и направлению. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса как в винтовой паре.

_,

_{Или будет равно}

_{V1 ,V2 – окружные скорости червяка и колеса.}

V_s-скорость скольжения направлена вдоль линии контакта по касательной к винтовой линий червяка. - угол подъема винтовой линии червяка, практически , то в червячной передачи V₂ всегда значительно меньше V₁, а . Наличие V_s основной недостаток червячной передачи. Большое скольжение в червячной передачи служит причиной пониженного КПД, повышенного износа и склонности к заеданию (основной недостаток червячной передачи). Все недостатки червячной передачи связанны с V_s.

Червяк-винт с резьбой.

Если выполнить осевое сечение червяка, то профиль в этом сечении – резьбы червяка трапецеидальный профиль

Р - шаг(расстояние между одноименными профилями по делительному диаметру червяка. Червяк характеризуется шагом Р).

Диаметр делительной (средней) окружности .

Кроме этого червяк характеризуется модулем m в осевом сечении червяка.

(выбирается из стандартного ряда)

Резьба червяка может быть выполнена с различным числом заходов.

Применяют в машиностроении однозаходные, двухзаходные и четырехзаходные. Восьмизаходные – нестандартные и применяются в приборах.

Z₁ – число заходов червяка. С увеличением числа заходов червяка увеличивается ход червяка С увеличением Z₁ увеличивается КПД, но уменьшается передаточное отношение, но с увеличением угла наклона профиля увеличивается КПД - профильный угол в осевом сечении.

По форме поверхности червяки бывают:

• Цилиндрические

• Глобоидные (двоякой кривизны)охватывают червячное колесо по большой дуге имеют большую нагрузочную способность(в четыре раза больше чем цилиндрические), но значительно сложнее в изготовлении.

Червяки различают по форме профиля резьбы:

• Архимедов червяк-в осевом сечении – трапецеидальный профиль, в торцевом сечении – очерчен спиралью Архимеда.

Для архимедовых червяков профильный угол 20⁰, m по стандарту.

,

где q – коэффициент диаметра червяка (выбирают по стандарту, влияет на жесткость червяка). Но как правило не меньше 0,25z₂

m – модуль в осевом сечении.

• Эвольвентный червяк. В торцевом сечении профиль зуба очерчен по эвольвенте, следовательно, подобны косозубым, эвольвентным колесам.

• Конволютный червяк.

Червячное колесо

При нарезании без смещения .Червячное колесо характеризуется числом зубьев z₂ рекомендуется (из условия отсутствия подрезания зубьев). Червячные передачи характеризуются передаточным числом

;

- число заходов червяка.

Z₂- число заходов червяка

Точность характеризуется теми же параметрами, что и точность цилиндрических передач. Принимаемые степени точности 0т 6 до 9. Характеристики степени точности червячных передач аналогично степени точности зубчатых передач:

1. Кинематическая точность

2. Плавность работы

3. Контакт зубьев

4. Шероховатость поверхности

5. Боковой зазор

Причины выхода из строя

1. Усталостное изнашивание поверхностных слоев

2. Износ рабочей поверхности зубьев

Расчеты на прочность выполняют в двух вариантах:

1. Расчет на изгиб

2. Расчет на контактную прочность

Опасное звено – червячное колесо и расчет ведут по нему.

Червячное колесо приводят к эквивалентному прямозубому цилиндрическому.