2.Конструктивные размеры колес

Геометрические параметры зубчатых колес определяют при проектировании передачи.

Зубчатые колеса состоят из обода, несущего зубья; ступицы, насаживаемой на вал, и диска, соединяющего обод со ступицей. Обод воспринимает нагрузку от зубьев и должен быть достаточно прочным. В то же время он должен быть податливым, чтобы способствовать равномерному распределению нагрузки по длине зуба. Точность нарезания зубьев можно обеспечить только при достаточно жестком ободе.

Толщину обода в зависимости от модуля рекомендуется принимать =(2,5...4)m, меньшие значения для крупных модулей. Толщина обода должна быть не менее 8 мм.

Ступица служит для соединения колеса с валом. В конструкциях зубчатых колес длину ступицы варьируют в широких пределах l_СТ= (0,8...1,5)d в зависимости от посадочного диаметра. Оптимальное значение l_СТ =(1...1,2)d. Для массового производства предпочтительна длина ступицы l_СТ, равная ширине зубчатого венца b₂.

Минимально допускаемое значение l_СТ определяют при расчете шпоночного, зубчатого, или прессового соединений. Расчетное значение исправляют по конструктивным или технологическим условиям, ориентируясь на указанные рекомендации. При этом необходимо учитывать следующее.

Увеличение длины ступицы повышает точность центровки и устойчивость колеса на валу в плоскости, перпендикулярной к оси вала. Требования к устойчивости возрастают при увеличении диаметра колеса, наличии осевых сил в зацеплении, отсутствии осевого поджатия ступицы к буртику вала, посадках с зазором. В то же время длинные ступицы увеличивают габариты, массу и усложняют производство. Длинные ступицы затрудняют изготовление колес из круглого проката, получение заготовок ковкой или штамповкой, нарезание зубьев одновременно на нескольких колесах (пакетом).

Наружный диаметр ступицы определяют d_cт =1,6d для стальных ступиц; d_cт =1,8d - для чугунных ступиц, где d - диаметр посадочного отверстия.

Ступица может быть расположена симметрично или несимметрично относительно обода (см. рис.1.2). Это определяется технологическими или конструктивными условиями.

Толщину обода рекомендуют выбирать ₀ = 2,5m + 2 мм.

Диск соединяет обод и ступицу. Толщину диска для цилиндрических колес рекомендуют выбирать С=(0,2...0,3)b₂, меньшие значения для штампованных и литых колес, большие - для кованных.

Иногда в дисках выполняют 4...6 отверстий. Эти отверстия используют при транспортировке и обработке колес, а при больших размерах и для уменьшения массы.

На торцах зубчатого венца выполняют фаски. В зависимости от модуля размеры фасок принимают f = (0,6...0,7)m с округлением до стандартного значения (табл.1.1).

Таблица 1.1

Размеры фасок, мм

d	св. 20 до 30	св.30 до 40	св.40 до 50	св.50 до 80	св.80 до 120	св. 120 до 150	св.150 до 250	св.250 до 500
f	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0

На прямозубых зубчатых колесах фаску выполняют под углом =45, на косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей <350 HB под углом 45, а при твердости > 350 HB под углом 15.

Различие в фасках на венцах зубчатых колес объясняется разными предельными состояниями: у передач с твердостью колеса <350HB ограничена контактная усталость и важно сохранить полную длину контактных линий; у передач с твердостью >350HB для зубьев колеса опасен изгиб, и большая фаска уменьшает изгибающий момент при крайнем положении окружной силы.

О стрые кромки на торцах ступицы, углах обода притупляют фасками, размеры которых принимают по табл. 1.1.

Шевронные зубчатые колеса (рис.1.3) отличаются от других цилиндрических колес большей шириной. Наиболее часто шевронные колеса изготовляют с канавкой посередине, предназначенной для выхода червячной фрезы, нарезающей зубья. Ширину канавки а определяют по диаметру фрезы в зависимости от модуля m (табл.1.2).

Остальные конструктивные элементы шевронных колес принимают по соотношениям: l_cт=b₂+а; С=(0,3...0,35)(b₂+a); h=2,5m; =2,2m+0,05(b₂+a).

Приведенные рекомендации по конструктивным размерам учитывают опыт производства и эксплуатации зубчатых колес. Их следует рассматривать как ориентировочные.

Рис.1.3.

При необходимости можно допускать отклонения от рекомендаций.

Таблица 1.2

Ширина канавки

m, мм	2	2,5	3	3,5	4	5	6	7	8	10
a, мм	32	38	42	48	53	60	67	75	85	100