Зубчатое колесо

Зубчатые колеса

Зубчатое колесо (шестерня) - основная деталь зубчатой ​​передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящих в зацепление с зубами другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое ведущее зубчатое колесо независимо от числа зубьев называть шестерней, а большое ведомое - колесом. Однако часто все зубчатые колеса называют шестернями.

Зубчатые колеса обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования крутящего момента и числа оборотов вала на выходе. Колесо, к которому крутящий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается, - ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то крутящий момент ведомого колеса увеличивается за счет пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. Согласно передаточного отношения, увеличения крутящего момента вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение - механическая мощность - останется неизменным. Это соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающий потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

1. Цилиндрические зубчатые колеса

Параметры зубчатого колеса

1.1. Поперечный профиль зуба

Профиль зубьев колес как правило имеет эвольвентным боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев ( передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидной.

Параметры эвольвентного зубчатого колеса

• m - модуль колеса - главный параметр, стандартизированный, определяется с прочностными расчета зубчатых передач. Чем навантажениша передача, тем выше значение модуля. Через него выражается остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:

• z - число зубьев колеса
• p - шаг зубьев (обозначен фиолетовым цветом)
• d - диаметр делительной окружности (обозначен желтым цветом)
• d _a - диаметр круга вершин темного колеса (обозначен красным цветом)
• d _b - диаметр основного круга - эвольвенты (обозначен зеленым цветом)
• d _f - диаметр круга впадин темного колеса (обозначен синим цветом)
• h _ap + h _fp - высота зуба темного колеса, x + h _ap + h _fp - высота зуба светлого колеса

1.2. Продольная линия зуба

Прямозубые колеса

1.2.1. Прямозубые колеса

Прямозубые колеса - самый распространенный вид зубчатых колес. Зубы у них размещены радиально, а линия контакта зубьев обеих шестерен параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерен также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колеса

1.2.2. Косозубые колеса

Косозубые колеса является усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубы располагаются под углом к ​​оси вращения, а формой образуют часть спирали. Зацепления таких колес происходит плавно, чем в прямозубых, и с меньшим шумом.

За недостатки косозубых колес можно считать следующие факторы:

• При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала радиально-упорных подшипников;
• Увеличение площади трения зубов (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных масел.

Шевронные колеса

В целом, косозубые колеса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента, на высоких скоростях, или имеют жесткие ограничения по шуму.

1.2.3. Шевронные колеса

Шевронные колеса решают проблему компенсации осевой силы. Зубы таких колес изготавливаются в виде буквы "V" (или они приобретаются стыковкой двух косозубых колес со встречным расположением зубов). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самовстановлюваною в осевом направлении, вследствие чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндртчнимы роликами). Передачи на таких зубчатых колесах, обычно называют "шевронными".

1.3. Зубчатые колеса с внутренним зацеплением

При жестких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестеренчатые насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колеса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращения ведущего и ведомого колеса осуществляется в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение.

1.4. Секторные колеса

Секторным колесом есть часть обычного колеса любого типа. Такие колеса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

1.5. Колеса с круговыми зубьями

Передача на основе колес с круговыми зубьями ( Передача Новикова) имеет еще выше ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении из-за снижены, при тех же условиях, КПД и ресурс работы. Такие колеса существенно сложнее в изготовлении. Линия зубов у них кругом радиуса подбирается под определенные требования. Контакт поверхностей зубов происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колес.

2. Конические зубчатые колеса

Конические зубчатые колеса в приводе задвижки дамбы

Во многих машинах осуществление необходимых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колес, отличающихся формой линий зубов: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колеса с прямым зубом, например, применяются в автомобильных дифференциалах для передачи момента от двигателя к колесам.

3. Корончатые колеса

Поточным передача

Корончатые шестерня

Корончасте колесо - особый вид колес, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо обычно стыкуется с обычным прямозубые, или с барабаном из стержней (поточным колесо), как в башенном часах.

Литература

1. Под ред. Скороходова Е. А. общетехнических справочник. - М.: Машиностроение, 1982. - С. 416.
2. Гулиа Н.В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. - М.: Издательский центр "Академия", 2004. - С. 416. - ISBN 5-7695-1384-5
3. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчения. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 438-480. - 864 с. - ISBN 5-217-00403-7
4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроитель. В трёх томах. - М.: Машиностроение, 2001. - ISBN 5-217-02962-5

Это незавершенная статья по технологии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.