🗊Презентация Зубчатые элементарные передачи

Зубчатые элементарные передачи

Система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемое движение других твердых тел Система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемое движение других твердых тел

Кинематическая пара – соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающих их относительное движение Кинематическая пара – соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающих их относительное движение Кинематическая цепь – система звеньев, связанных между собой кинематическими парами

передаточное отношение: постоянное или переменное передаточное отношение: постоянное или переменное характер движения: меняет или не меняет направление взаимное расположение осей: параллельное, пересекающиеся и скрещивающиеся характер изменения скорости (замедление или ускорение) вид зубьев колес: прямозубые, косозубые, с внешним или внутренним зацеплением

Функция положения: Функция положения: Передаточное отношение : – вращательное – поступательное – вращательное в поступательное – поступательное во вращательное

точностные (погрешность перемещения, положения и передаточного отношения) точностные (погрешность перемещения, положения и передаточного отношения) кинематические (функция положения, передаточное отношение) технологические конструктивные

Механизм, состоящий из зубчатых колёс Механизм, состоящий из зубчатых колёс Назначение – передача вращательного движения между валами, обычно с изменением скоростей вращения или направления и характера движения

высокое передаточное отношение высокое передаточное отношение надежность и простота обслуживания технологичность малые габариты высокий КПД (до 0,99) постоянство передаточного отношения применение в широком диапазоне вращающих моментов, скоростей и передаточных отно­шений малые нагрузки на валы и опоры долговечность (до 50000 ч)

высокие требования к точ­ности изготовления и монтажа и, как следствие, дороговизна высокие требования к точ­ности изготовления и монтажа и, как следствие, дороговизна шум при работе со значительными ско­ростями высокая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки невозможность безступенчатого регулирования передаточного отношения

передаточное отношение передаточное отношение модуль число зубьев шестерни и колеса профиль зуба: эвольвентный, циклоидальный коэффициент перекрытия

Форма колес и расположение осей валов: Форма колес и расположение осей валов: Оси параллельны: цилиндрические – с вн. и внутр. зацеплением Оси пересекаются: конические Оси скрещиваются: винтовые, червячные Реечные

Расположение и форма зубьев: Расположение и форма зубьев: прямозубые косозубые шевронные криволинейные

Общая нормаль к профилям зубьев колес, проведенная через точку касания профилей, делит межосевое расстояние колес на отрезки, обратно-пропорциональные угловым скоростям вращения Общая нормаль к профилям зубьев колес, проведенная через точку касания профилей, делит межосевое расстояние колес на отрезки, обратно-пропорциональные угловым скоростям вращения

Дано: Дано: ⟘ Скольжение профилей:

– модуль зацепления, [мм] – СТ СЭВ 310-76 – модуль зацепления, [мм] – СТ СЭВ 310-76 – количество зубьев – диаметр делительной окружности, [мм] – шаг зубьев, [мм] – толщина зубьев, [мм] – расстояние между профилями зубьев, [мм] - диаметр окружности впадин - диаметр окружности вершин – высота зуба, [мм] – высота головки зуба, [мм] – высота ножки зуба , [мм] – центральный угол делительной окружности – наименьшее расстояние между торцами зубьев

– мощность, затраченная на преодоление полезных сопротивлений – мощность движущих сил – мощность, затраченная на преодоление сопротивления трения – коэффициент потерь передачи

Замена: Получим: Для :

Метод деления (копирования): Метод деления (копирования): невысокая производительность невысокая точность по шагу допускаемые погрешности профилей зубьев

При методе обката (огибания): При методе обката (огибания): гребёнки червячные фрезы долбяки

Смещение инструмента , Смещение инструмента , Нулевая передача Равносмещённая передача – высотная коррекция Положительная () и отрицательная () передачи меняют угол зацепления (угловая коррекция):

конструкционные стали 15, 20, 35, 45, 50 конструкционные стали 15, 20, 35, 45, 50 легированные стали 15Х, 20Х, 20ХГ, 12ХН3А, 40Х, 40ХН, 30ХГСН, 37ХН3А, 38ХНЮА цветные металлы: латуни Л59С1, Л63С31, алюминиевые сплавы (В95Т1), бронзы БрО6,5Ф1,5, БрО10Ф1, БрА10 – для ведомых колёс износостойких скоростных передач, бронзы БрА9Ж4, БрА9Мц2 – для износостойких передач при незначительных окружных скоростях неметаллы: термореактивные материалы (текстолиты, древесно-слоистые пластики на синтетических смолах (ДСП), волокниты и стеклопластики) и термопластичные (конструкционные полиамиды (капрон, поликапромид П-68, АК-7), полиуретаны, полиформальдегиды, поликарбонаты, полипропилены, полиэтилены, фторопласты) шестерню и колесо не рекомендуется изготавливать из слоистых пластиков; наилучшее соотношение – шестерня из металла, колесо из неметалла

Точные приборные устройства (ПУ) – точность работы регламентируется допусками. Допуск на точность . Точные приборные устройства (ПУ) – точность работы регламентируется допусками. Допуск на точность . Расчеты: прямой (проектный) – определение точностных требований к составляющим устройствам, узлам и деталям обратный (проверочный) – определение погрешности ПУ на основе разработанных точностных требований к звеньям устройства Существует 12 степеней точности. В приборостроении обычно применяют 6-9 степени точности.

Показатели точности регулируются стандартами (контрольные комплексы): Показатели точности регулируются стандартами (контрольные комплексы): кинематическая точность – наибольшая погрешность функции положения при работе передачи в одном направлении или наибольшая погрешность плавность работы – плавность изменения кинематической погрешности – колебания скорости за один оборот, источник динамической нагрузки пятно контакта – полнота прилегания зубьев и концентрация нагрузки на их поверхности боковой зазор между работающими профилями зубев – для компенсации температурных деформаций, смазки, погрешностей сборки и изготовления

Боковой зазор нормируется независимо от степени точности зубчатых колёс и передач Боковой зазор нормируется независимо от степени точности зубчатых колёс и передач Основа – минимальный гарантированный боковой зазор

Кинематическая точность: Кинематическая точность: кинематическая погрешность накопленная погрешность шага – погрешность во взаимном расположении зубьев колеса, измеренная по одной окружности радиальное биение зубчатого венца и колебание длины общей нормали как комплекс из двух показателей радиальное биение зубчатого венца и погрешность обката , под которой понимается кинематическая погрешность станка при образовании зубьев колеса колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса радиальное биение зубчатого венца погрешность обката и колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колёса наибольшая кинематическая погрешность передачи

Норма плавности: Норма плавности: местная кинематическая погрешность отклоение шага, которое характеризует кинематическую погрешность ЗК при повороте на один номинальный шаг колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе комплекс из двух показаталей – погрешности профиля зуба и отклонения шага зацепления , равного разности между действительным и номинальным шагами зацепления комплекс из двух показателей – отклонения шага и отклонения шага зацепления

Показатели контакта зубьев: Показатели контакта зубьев: погрешность направления зуба непараллельность и перекос осей и суммарное пятно контакта Допуск на пятно контакта ( – длина пятна и зуба, - высота пятна и зуба) – наиболее часто степень точности по нормам контакта определяют по пятну контакта:

Боковой зазор: Боковой зазор: наименьшее дополнительное смещение исходного контура средняя длина общей нормали длина общей нормали предельное отклонение измерительного межосевого расстояния (верхнее и нижнее: размер по роликам для нерегулируемой передачи – отклонение межосевого расстояния

Для всех видов передач предпочтительными являются функциональные показатели , и суммарное пятно контакта Для всех видов передач предпочтительными являются функциональные показатели , и суммарное пятно контакта Пример обозначения передачи: 6-8-6-Ba ГОСТ 1643-81 7-G ГОСТ 1758-81

долговечность работы (до 50 000 ч) долговечность работы (до 50 000 ч) точность изготовления минимизация потерь на трение реверсивные передачи: требование по мёртвому ходу

Выкрашивание поверхностных слоев зубьев Выкрашивание поверхностных слоев зубьев Закрытые хорошо смазываемые передачи. При циклическом нагружении на поверхности зубьев у полюсной линии разрастаются микротрещины, что приводит к образованию оспинок, переходящих в раковины. Выкрашивание может быть ограниченным или прогрессирующим.

Поломка зубьев Поломка зубьев Высоконагруженные передачи. Поломка зубьев может носить усталостный характер или являться следствием значительных перегрузок. При циклическом нагружении микротрещины у корня зуба разрастаются, что приводит к излому по сечению у основания зуба прямозубых колёс или по косому сечению – косозубых и шевронных колёс.

Абразивный износ Абразивный износ Открытые передачи, а также закрытые, работающие при скудной смазке и наличии абразивов.

Заедание Заедание Высоконагруженные передачи. При высокой удельной нагрузке происходит разрыв масляной плёнки, нагрев и схватывание сопряжённых поверхностей с образованием следов задира в направлении скольжения зубьев.

Расчет на прочность характеризуется набором коэффициентов: Расчет на прочность характеризуется набором коэффициентов: общие для прочности на изгиб и на контактные напряжения – только на изгиб – только контактные напряжения –

изгиб – сжатие – т. B – точка, с которой начинается разрушение зуба - результирующее напряжение в т. В – изгибающий момент от силы – угол профиля зуба в вершине зуба, отличающийся от угла в точке профиля зуба на делительной окружности – длина зуба (ширина зубчатого венца колеса) – ширина зуба в опасном сечении

– коэффициент прочности зуба – проверочный расчёт – прямой расчет

Расчет проводится для закрытых передач, т.е. передач, помещенных внутрь корпуса со смазывающей жидкостью. Наибольший износ – в полюсе зацепления. Расчет проводится для закрытых передач, т.е. передач, помещенных внутрь корпуса со смазывающей жидкостью. Наибольший износ – в полюсе зацепления. Формула Герца для контактной прочности между двумя цилиндрами: - давление, нормальное к поверхности зуба – приведённый модуль упругости – приведённый радиус цилиндрической поверхности

Учитывая, что : – коэффициент, учитывающий форму соприкачающихся поверхностей, т.е. изменение при изменении делительного межосевого расстояния, а следовательно и угла - коэффициент, учитывающий механические свойства материалов колёс – коэффициент, учитывающий влияние торцевого перекрытия зубьев , которое колеблется от до

Обеспечение равнопрочнсти по напряжениям изгиба и контактным напряжениям:

После проведения расчетов на изгибную и контактную прочность значение модуля m округляют до ближайшего большего значения, при этом рекомендуется принимать минимальное значение модуля для цилиндрических колес 0,2 мм После проведения расчетов на изгибную и контактную прочность значение модуля m округляют до ближайшего большего значения, при этом рекомендуется принимать минимальное значение модуля для цилиндрических колес 0,2 мм

Коэффициент торцевого перекрытия: ГОСТ 16531-70: эквивалентным называется эвольвентное прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо, размеры и форма которого в торцовом сечении приближенно совпадают с размерами и формой зуба эвольвентного косозубого цилиндрического колеса в сечении его зуба плоскостью, нормальной к линии, равноудалённой от разноимённых теоретических линий зуба и лежащей на одной с ними соосной цилиндрической поверхности

Достоинства: Достоинства: высокий коэффициент торцевого перекрытия , что обеспечивает высокую плавность хода, повышенную прочность, снижение шума, уменьшение динамических нагрузок возможность подбора заданного межосевого расстояния, когда известно передаточное отношение и задан стандартный модуль, но нет возможности подобрать прямозубое колесо возможность работы при повышенных окружных скоростях (до 30 м/с) Недостатки: появление осевой силы, которая может быть компенсирована использованием шевронной передачи

- нормальный модуль - нормальный модуль - коэффициент прочности зуба для числа зубьев эквивалентного колеса - коэффициент, учитывающий наклон контактной линии к основанию зуба - коэффициент, учитывающий участие в зацеплении нескольких пар зубьев - коэффициент торцевого перекрытия зубьев

для степени точности - учитывает повышение прочности косозубых ЗК и вводится вместо При известном межосевом расстоянии и ширине венца зуба , то проектировочный расчет сводится к определнию нормального модуля:

Задача – определение основных размеров передачи и её элементов Задача – определение основных размеров передачи и её элементов Для цилиндрической передачи с корригированными (при высотной коррекции) прямозубыми () и косозубыми колёсами: – делительный диаметр – диаметр вершин зубьев – диаметр впадин – ширина колеса – ширина шестерни – делительное межосевое расстояние – коэффициент радиального зазора ( при ; при ; при ) – коэффициент высоты головки зуба

Типы колёс: дисковые (тип 1), с односторонней (тип 2) и двусторонней ступицами (тип 3) Типы колёс: дисковые (тип 1), с односторонней (тип 2) и двусторонней ступицами (тип 3)

Механизмы и кинематические пары. Классификация и основные показатели. Зубчатая элементарная передача. Достоинства и недостатки. Параметры передачи. Типовые схемы. Основная теорема зацепления. Эвольвентный профиль. Основные параметры ЗК Механизмы и кинематические пары. Классификация и основные показатели. Зубчатая элементарная передача. Достоинства и недостатки. Параметры передачи. Типовые схемы. Основная теорема зацепления. Эвольвентный профиль. Основные параметры ЗК Силы и моменты в зубчатой передаче. КПД. Минимальное число зубьев. Методы нарезания зубьев. Корригированные зубчатые передачи. Высотная и угловая коррекция. Расчет параметров ЗК. Точность ЗК и передач. Показатели точности и их выбор. Рекомендации по применению. Типовые конструкции ЗК