13. Механизмы передачи вращательного движения. Передачи зацеплением.

Передачи зацеплением

Зубчатые передачи представляют собой механизмы, которые посредством зубчатого зацепления передают или преобразуют движе­ние, связывают вал с валом или вал с рейкой.

Основные звенья зубчатой передачи - зубчатые колеса: меньшее зубчатое колесо сцепляющейся пары условно называют шестерней, а большее - колесом.

Внешний вид простейших зубчатых передач приведен на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Внешний вид зубчатых передач:

а - шестерня изготовлена заодно с валом;

б - насадная шестерня (крутящий момент передается с помощью шпонки)

В зависимости от взаимного расположения осей передачи бы­вают с цилиндрическими (оси параллельны), с коническими (оси пе­ресекаются или перекрещиваются) и с винтовыми (оси перекрещива­ются) зубчатыми колесами.

Передачи с цилиндрическими зубчатыми колесами являются самыми распространенными среди всех видов зубчатых пе­редач. Это объясняется сравнительной простотой их изготовления и монтажа и надежностью в работе.

Рис. 1.9. Цилиндрические зубчатые передачи: - с прямым; б - с косым; в - с шевронным; г - с елочным зубом

Цилиндрические зубчатые колеса (см. рис. 1.9) могут быть с прямыми, косыми и шевронными зубьями.

В прямозубых передачах линии контакта параллельны оси, а в ко-сых расположены по диагонали на поверхности зуба. Достоинства Косо |убых передач по сравнению с прямозубыми следующие: снижение Шума мри работе; уменьшение габаритных размеров; высокая плавность зацепления; большая нагрузочная способность; значительное уменьше­ние дополнительных динамических нагрузок. Шевронные колеса при­меняются только в тех случаях, когда требуется передавать большую Мощность и высокую скорость, а осевые нагрузки нежелательны.

Конические зубчатые колеса используются в передачах, оси которых расположены под углом (обычно угол пересечения равен ''о ), реже встречаются передачи с перекрещивающимися осями. Ко-

нические зубчатые колеса выполняются с прямыми, косыми и криво-

линейными зубьями, реже с шевронными. По сравнению с цилиндри-ческими, конические передачи дороже в изготовлении и сложнее в Монтаже. Но, несмотря на это, передачи с коническими зубчатыми ко-лесами имеют широкое распространение, поскольку условия разме-щения узлов машин весьма часто делают необходимым осуществле-ние губчатой передачи между пересекающимися валами.

На рис. 1.10 приведено несколько видов гиперболоидальных зубчатых передач.

Рис. 1.10. Гиперболоидальные зубчатые колеса:

а - конические с прямым и спиральным зубом;

б - зацепление пары конических прямозубых колес;

в - зацепление с плоским колесом;

г - зацепление пары конических колее со спиральным зубом;

д - винтовая передача; е - гипоидная передача

Винтовые передачи (см. рис. 1.10, д) относят к пространст-венным, потому что каждая точка звеньев описывает пространственную траекторию. Винтовые механизмы отличаются тем, что на каж­дое их звено наложены общие ограничения: устранена возможность поступательного движения вдоль двух осей координат и вращения во­круг этих же осей, т. е. каждое звено может совершать поступательное и вращательное движение вокруг одной и той же оси.

Цилиндрические винтовые колеса по своей конструкции не отли­чаются от косозубых цилиндрических колес. Контакт зубьев в зацеплении винтовых цилиндрических колес происходит теоретически в одной точке, тогда как у косозубых колес - по линии. Поэтому винтовые передачи применяют при небольших окружных скоростях и малых нагрузках.

Гипоидные передачи (см. рис. 1.10, е) получили широкое распространение. Колеса таких передач конические с косыми либо криволинейными зубьями. Особенностью гипоидных передач являет­ся скольжение в зацеплении не только по высоте, но и вдоль зубьев, что способствует их лучшей приработке и уменьшению шума.

Достоинства гипоидной передачи по сравнению с конической заключается в том, что при тех же габаритах шестерня гипоидной пе­редачи может быть выполнена больших размеров. Недостатки за­ключаются в сложности изготовления и возможности заедания зубьев вследствие продольного скольжения.

Червячные передачи применяют в тех случаях, когда оси валов перекрещиваются (обычно угол перекрещивания равен 90°). Червяч­ные передачи относят к категории зубчато-винтовых. Ведущим эле­ментом червячной передачи является червяк.

Одна червячная пара может обеспечить передаточное число, на­чиная примерно от единицы и кончая несколькими сотнями. Возмож­ность получения больших передаточных чисел при наличии всего только двух сцепляющихся элементов является существенным досто­инством червячных передач.

Червяки в передачах применяются цилиндрические (см. рис. 1.11) и глобоидные (см. рис. 1.12).

Рис. 1.Г2. Червячная передача с глобоидным червяком: 1 - червяк; 2 - червячное колесо

Коэффициент полезного действия червячных передач в зависи­мости от числа заходов червяка составляет от 0,7 до 0,92 (с учетом I ИД в подшипниках).

Цепная передача схематично изображена на рис. 1.13. Она состо-ит из двух цепных колес или звездочек, сидящих на параллельных друг другу ведущем и ведомом валах и соединенных между собой цепью.

Рис. 1.13. Схема простейшей цепной передачи:

n, и n₂- скорость вращения валов (I и II);

S) и S₂ - натяжение верхней и нижней ветви

Звездочки представляют собой колеса с зубцами специального профиля, входящими в зацепление со звеньями цепи. По конструкции звездочки сходны с зубчатыми колесами, отличаясь от последних лишь профилем зубцов и, как правило, меньшей шириной венца. Таким обра­ти, с точки зрения кинематики, цепная передача может быть отнесена к передачам, осуществляемым при помощи зацепления ее элементов.

Обычно цепные передачи различают по виду цепей, которые могут быть втулочно-роликовые, зубчатые фасоннозвенные литые.

Материалы элементов зубчатой цепи:

пластины - сталь 45, 50, 40Х и 40ХН;

вкладыши - сталь 10, 15, 20, 15Х и 20Х; -валики-сталь 10, 15, 20, 45,15Х, 20Хи 12ХНЗ.

Рис. 1.11. Червячная передача с цилиндрическим червяком

Цепные передачи требуют тщательного монтажа в отношении параллельности расположения валов и установки звездочек в одной плоскости.

Коэффициент полезного действия цепных передач достаточно высок и составляет 0,96-0,97.

Одним из недостатков цепных передач является наличие шума при работе.