13. Конические зубчатые передачи. Особенности геометрии, кинематика, изготовление и сборки конических прямозубых передач

Конические зубчатые колеса применяют в передачах между валами, оси которых расположены под углом. Основное применение имеют передачи с пересекающимися под углом 90° осями. Передачи с межосевым углом, не равным 90°, применяют редко из-за сложности форм и технологии изготовления корпусных деталей, несущих эти передачи, хотя для изготовления самих колес межосевой угол передачи не имеет значения.. Одно из конических колес, как правило, располагают консольно. При этом увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. В коническом зацеплении действуют осевые силы, наличие которых усложняет конструкцию опор. Все это приводит к тому, что по опытным данным нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет лишь около 0,85 цилиндрической.Несмотря на отмеченные недостатки, а также то, что конические колеса сложнее, чем цилиндрические в изготовлении и монтаже, конические передачи имеют, широкое применение, поскольку по условиям компоновки механизмов довольно часто необходимо располагать валы под углом. Конические колеса выполняют с прямыми, тангенциальными, круговыми и другими криволинейными зубьями Прямозубые конические колеса следует применять при невысоких окружных скоростях (до 2...3 м/с) как наиболее простые в монтаже (допустимо до 8 м/с). При более высоких скоростях целесообразно применять колеса с круговыми зубьями, как обеспечивающие более плавное зацепление, меньший шум, большую несущую способность и более технологичные. Геометрические параметры конических зубчатых передач

Зубья конических колес образуются обкатыванием по плоскому колесу с прямолинейным профилем зубьев аналогично тому, как зубья цилиндрических колес образуются обкатыванием по рейке. Число зубьев плоского колеса   (может получиться дробным. Зубья конических колес по признаку изменения размеров сечений по длине выполняют трех форм. Осевая форма I — нормально понижающиеся зубья; вершины делительного и внутреннего конусов совпадают (а). Эту форму применяют для конических передач с прямыми и тангенциальными зубьями, а также ограничено для передач с круговыми зубьями при   и  Осевая форма II(б) — вершина внутреннего конуса располагается так, что ширина дна впадины колеса постоянна, а толщина зуба по делительному конусу растет с увеличением расстояния от вершины. Осевая форма III (в) —равновысокие зубья; образующие делительного и внутреннего конусов параллельны. Эту форму применяют для круговых зубьев при   , в частности при средних конусных расстояниях 75—750 мм. Формы II и III получают смещением вершины конуса впадин и вершины делительного конуса (б, в). У конических колес удобно измерять, а потому и задавать размеры зубьев на внешнем дополнительном конусе. В зубчатых колесах с зубьями формы I обычно оперируют окружным модулем   на внешнем торце. В зубчатых колесах с зубьями формы II и III преимущестенно оперируют нормальным модулем   на середине ширины зубчатого венца. Круговые зубья нарезают немодульным инструментом, позволяющим обрабатывать зубья в некотором диапазоне модулей. Поэтому допускается применять передачи с нестандартными и дробными модулями. Соотношение между модулями   и  следующее: где   — внешнее конусное расстояние Угол наклона линии зуба выбирают, учитывая, что увеличение  улучшает плавность зацепления, но при этом возрастают усилия. При круговых зубьях преимущественно применяют   = 35°, а при тангенциальных 20...30°, обычно угол   выбирают кратным 5°. Для уменьшения шума рекомендуют применять притирку и выбирать некратные числа зубьев колес. Для зубчатых передач с твердостью рабочих поверхностей зубьев шестерни   и колеса   число зубьев шестерни рекомендуют выбирать по следующим графикам в зависимости от внешнего делительного диаметра шестерни   , при твердости   и   < 350 НВ выбранные значения  увеличивают в 1,6 раза; при  и     увеличивают в 1,3 раза. Основные геометрические соотношения в конических передачах приведены далее. Корригирование конических зацеплений по сравнению с цилиндрическими имеет следующие особенности. Область целесообразного применения высотной коррекции конических зацеплений расширена. Наоборот, угловая коррекция, при которой сумма смещений исходного контура для колес не равна нулю, весьма трудно осуществима из-за необходимости сохранить заданный межосевой угол, поэтому ее практически не применяют. Для конических зацеплений, в отличие от цилиндрических, при u>2,5 удобно применять так называемую тангенциальную коррекцию, заключающуюся в утолщении зуба шестерни и соответственном утонении зуба колеса. Тангенциальная коррекция конических колес не требует специального инструмента, так как ее получают благодаря разведению резцов, обрабатывающих противоположные стороны зубьев. Для цилиндрических колес тангенциальную коррекцию не применяют, так как она требует специального инструмента.

Силы в конических зубчатых передачах Окружная составляющая сил, отнесенная к средней по ширине венца делительной окружности  , Прямозубые конические Колеса В связи с тем, что в конических колесах с прямыми и непрямыми зубьями не применяют угловую коррекцию, угол зацепления равен углу профиля инструмента. Сила, раздвигающая зубья   действует в плоскости yz. По аналогии с цилиндрическими колесами  Передаточное число Как и у цилиндрических передач :  Кроме того, выразив d₁ и d₂ через конусное расстояние R и углы делительных конусов б₁ и б₂, получим   и при сумме ∑= б₁ + б₂ = 90⁰  Приведение прямозубого конического колеса к эквивалентному прямозубому цилиндрическому Параметры эквивалентных колес используют при расчетах на прочность. Форма зуба конического колеса в нормальном сечении дополнительным конусом такая же, как у цилиндрического прямозубого колеса. Эквивалентное цилиндрическое колесо получим как развертку дополнительного конуса — ограниченного углом  . Диаметры эквивалентных колес . Выражая диаметры через z и т, запишем   или числа зубьев эквивалентных колес   ,  .