КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Конструктивные особенности, геометрия, силы в зацеплении, расчет на выносливость.

Иванов М.Н. «Детали машин» 1984г. §8.8 с. 129 -135.

Гузенков П.Г. «Детали машин» 1986г. §12.2 с. 164,196-198.

Иосилевич Г.Б. «Детали машин» 1988г. §14.4,14.7 с. 173.

I. Общие сведения и характеристика

Конические зубчатые колеса применяет в передачах между валами оси которых пересекаются под некоторым углом  Σ.    / рис.1 /. Конические зубчатые передачи выполняются коническими зубчатыми коле­сами.

Рис.1

В подавляющем большинстве случаев Σ = 90^е. Другие углы применяют­ся редко, т.к. усложняется технология изготовления корпусов, в которые устанавливаются валы передачи со своими подшипниками. Следует подчеркнуть, что произвольный выбор угла Σ  не приводит к усложнению или удорожанию изготовления самих зубчатых колес.

На рис.1 показаны основные кинематические параметры конической зубчатой передачи.

 δ₁ и δ₂  - Углы делительных конусов шестерни и колеса

Σ = δ₁ + δ₂ 

Передаточное число конической зубчатой передачи при любом угле Σ.
определяется:

U =

При угле  Σ = 90°   передаточное число может быть определено помимо указанных зависимостей как

U = tg δ₂ = ctg δ₁

2. Виды конических зубчатых передач.

Существует более десяти разновидностей конических зубчатых передач, из которых наиболее распространенными являются три:

-       коническая зубчатая передача с прямыми зубьями,

-       коническая зубчатая передача с тангенциальными зубьями,

-       коническая зубчатая передача с круговыми зубьями, образованные зубчатыми колесами с соответствующими разновидностями зубьев.

Прямозубым  колесом конической зубчатой передачи называ­ется коническое зубчатое колесо, тео­ретическими линиями зубьев которого на развертке делительного конуса являются прямые, проходящие через его вершину / рис.2/

Коническим зубчатым колесом с тангенциальными зубьями называ­ется коническое зубчатое колесо, теоретическими линиями зубьев которого на развертке делительного

конуса являются прямые, касательные к концентрической окружности / Рис. 3./

Коническим зубчатым колесом с круговыми зубьями называется коническое зубчатое колесо, теоретическими линиями зубьев которого на развертке делительного конуса являются дуги окружностей.

Углы наклона линий зубьев не прямозубых конических колес опреде­ляются как показано на рис. 3 и 4. β_m – средний угол наклона линии зуба на делительном конусе, который измеряется как острый угол меж­ду касательной к поверхности зуба в средней точке и радиусом, прохо­дящим через эту точку.

Направление зубьев не прямозубых конических колес определяется, если смотреть со стороны вершин делительного конуса. На рис. З и 4 показаны колеса с левым направлением зуба.

3.   Недостатки конических зубчатых передач по сравнению с цилин­дрическими:

- сложность изготовления. Кроме допусков на изготовление зуб­чатых венцов здесь необходимо выдерживать допуски на углы Σ , δ₁, δ₂, 

-    затрудненность размещения опор валов. Одно из колес обычно располагается консольно,

-    неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, более высокая концентрация нагрузки из-за консольного расположения колес,

-    наличие осевой составляющей усилия зацепления, что вызывает нагружение опор осевыми силами.

Некоторые из отмеченных недостатков приводят к снижению нагрузочной способности конической передачи по сравнению с эквивалентной цилиндрической передачей. По экспериментальным данным нагрузочная способность конической прямозубой передачи не превышает 0,85 от нагрузочной способности эквивалентной цилиндрической прямозубой передачи.

Стандарты на Зубчатые конические передачи

4.    Осевые формы зубьев.

 По ГОСТ 19325-73 различают три осевые формы зубьев конических колес.

I. Пропорционально понижающиеся зубья. Вершины конусов делительного и впадин совпадают. Высота ножек зубьев пропорциональна конусному расстоянию. Применяют для колес с прямыми и круговыми зубьями.

 2. Понижающиеся зубья

Вершины конусов делительного и впадин не совпадают.

Применяют для колес с тангенциаль­ными и       круговыми зубьями /основная форма массового производства/.

3.   Равновысокие зубья.
Образующие конусов делительного,
впадин и вершин параллельны, высо­та зубьев постоянна по всей длине.

Применяют только для колес с круговыми зубьями. Не основная форма, применяется при индивидуальном и мелкосерийном производстве.

4. Основные геометрические параметры

Рис.7

Индексы параметров

Конусы:       i – внутренний ;     m – средний;       e – внешний;

a – окружность конуса вершин;  f – окружность конуса впадин.

d – диаметры делительных окружностей.

h_a - высота головки зуба;    h_f – высота ножки зуба.

R – конусные расстояния.

Параметры зубчатой передачи

m_nm – средний модуль в сечении, нормальном к теоретической

линии зуба;

m_te – внешний окружной модуль.

R_m = Re – 0,5 b.

K_be – коэффициент ширины   зубчатого вена    K_be ≤ 0,3.

m_nm = m_te (1 – 0,5K_be).

d_e = m_te٠Z ;    h_ae = m_te;   h_fe = 1,2m_te;

d_ae = d_e + 2h_ae٠Cosδ;   d_fe = d_e - 2h_fe٠Cosδ.

6. Силы в зацеплении, эквивалентное колесо.

Рис. 8

   ,       

F_t =,  F_rv = F_t٠tgα,

F_x2 = F_r1 = F_rv٠Cosδ₁ ; F_x2 = F_r1 = F_t٠tgα ٠Cosδ₁

F_x1 = F_r2 = F_rv٠Sinδ₁ ; F_x1 = F_r2 = F_t٠tgα ٠Sinδ₁.