6.4. Свойства эвольвентного зацепления

Отметим следующие свойства эвольвентного зацепления:

• линия зацепления – прямая, следовательно, зацепление создает постоянные давления на оси и подшипники;

• сумма радиусов кривизны сопряженных точек есть величина постоянная и равна теоретическому участку линии зацепления а₀b₀;

• эвольвентное колесо может работать в паре с любым другим эвольвентным колесом, так как эвольвента зуба определяется только радиусом основной окружности; это свойство используется для создания коробок перемены передач;

• правильность зацепления не нарушается при небольшом изменении межосевого расстояния О₁О₂ (изменяется только угол зацепления );

• возможно нарезание одним инструментом на высокопроизводительных станках колес с разными числами зубьев (методом обкатки);

• относительно большой износ и недостаточная поверхностная прочность выпуклых эвольвентных профилей зубьев, что заставляет ученых искать другие виды кривых для профилей зубьев.

6.5. Методы изготовления зубьев

Существует два принципиально отличных метода изготовления зубьев:

• метод копирования;

• метод обкатки.

К методу копирования относятся литье, штамповка, протягивание, строгание, фрезерование или шлифование специальными инструментами, у которых форма режущих кромок отвечает форме впадины между зубьями, на­пример, дисковые или пальцевые фрезы (рис. 39).

Рис. 39. Нарезание зубьев методом копирования

В настоящее время метод копирования применяется редко (в одиночном производстве или при ремонте) из-за зависимости его от формы впадины между зубьями.

6.6. Изготовление зубчатых колес методом обкатки

6.6.1. Основные понятия

Основным методом изготовления зубьев является метод обкатки. Этот метод применяется при изготовлении зубьев: фрезерованием червячной фрезой (рис. 40); обработкой долбяком (рис. 41), нарезанием зубчатой рейкой (рис. 42); накаткой зубьев – шлифованием или шевингованием.

Рис. 40. Нарезание зубьев червячной фрезой

Рис. 41. Нарезание зубьев долбяком

Рис. 42. Нарезание зубьев зубчатой рейкой

Методом обкатки получают зубчатые колеса, имеющие высокую точность профиля и шага, а сам метод является наиболее производительным.

Самым простым и универсальным инструментом для метода обкатки является инструментальная рейка. Боковые участки зубьев рейки, образующие эвольвентный профиль на нарезаемом колесе, выполнены прямолинейными (рис. 43), так как прямые можно рассматривать как частные случаи эвольвент при .

Рис. 43. К определению делительной окружности

Эвольвента зуба cd образуется при обкатке некоторой прямой (центроиды) рейки mm без скольжения по окружности (центроиде) заготовки r.

Окружность радиуса r, по которой катится без скольжения прямая mm рейки в процессе изготовления зубчатого колеса, называется делительной (производственной) окружностью. Она отличается от начальных окружностей, появляющихся в процессе зацепления двух зубчатых колес. Каждое зубчатое колесо, имея только одну делительную окружность, может образовывать несколько начальных окружностей разного диаметра при за­цеплении с различными колесами.

Очевидно, что шаг по дуге делительной окружности р = P_p. Так как , то:

. (6.4)

Здесь называется модулем зацепления.

Модуль зацепления является одним из основных параметров зубчатого колеса и выражается в миллиметрах. С целью сокращения количества инструмента значение модулей m стандартизовано. Размеры инструментальной рейки – так называемый исходный контур инстру­ментальной рейки – также стандартизованы в долях модуля зацепления (рис. 44).

Рис. 44. Инструментальная рейка

Прямолинейный участок профиля рейки выполнен в пределах 2h'_am; закругление для формирования галтели зуба – на участке с'т.

Здесь: h'_a – коэффициент высоты зуба;

с' – коэффициент радиального зазора;

– угол профиля рейки.

Для основного контура h'_a = 1, с' = 0,25 и =20°. ГОСТ предусматривает при необходимости применение укороченного контура (h'_a = 0,8; с' = 0,3; = 20°).

На средней линии толщина зуба равна половине шага рейки, т. е.

.