Группа Св 21, 10.06.2022 г., техническая механика
методическая разработка

Общие сведения о зубчатых передачах

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

          Зубчатая передача состоит из двух колёс или колеса и рейки с зубьями, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, а с большим – колесом.

          Все термины, определения и обозначения, относящиеся к зубчатым передачам, даны в ГОСТ 16530-83, ГОСТ 16531-83 и ГОСТ 19325-73.

          Основные преимущества зубчатых передач: высокая нагрузочная способность, применения для диапазона скоростей, постоянство передаточного числа и возможность реализации его в широких пределах, компактность, высокий КПД (до 0,98), надежность в работе. К недостаткам относятся необходимость высокой точности изготовления и монтажа, шум в работе и невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа.

          В зависимости от расположения валов различают передачи с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися геометрическими осями.

          Зубчатые цилиндрические передачи могут быть с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Передачи с перекрещивающимися осями (чаще всего конические) бывают с прямыми, косыми или круговыми зубьями.

          В зависимости от относительного расположения зубчатых колес передачи могут быть с внешним или внутренним зацеплением. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот служит реечная передача.

          Зубчатые колеса различают по форме профиля зуба: с эвольвентным, циклоидным или круговым профилем.

2. МАТЕРИАЛЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.

               Зубчатые колеса должны обладать необходимой износостойкостью рабочих поверхностей против выкрашивания, абразивного изнашивания и заедания, а так же требуемой прочности зубьев на изгиб.

               Основные материалы для изготовления зубчатых колес – термически обрабатываемые стали, в отдельных случаях чугуны и пластмассы. Материал и технологию термообработки стали назначают в зависимости от условий работы передачи и размеров колес.

               Для мало- и средненагруженных редукторов общего назначения используют качественные углеродистые стали 35, 40, 45, 50 и 50Г ( ГОСТ 1050-88*) и легированные стали 40Х, 45Х, 40ХН, 40ХНМ ( ГОСТ 4543-71*) с твердостью НВ 350. Такая твердость обеспечивается нормализацией или улучшением стали. Зубья колес нарезают после термообработки, благодаря чему не требуются добавочные операции.

               Для лучшей приработки твердость шестерни рекомендуют назначить больше твердости колеса как минимум на 10-15 единиц, т.е. должно соблюдаться условие:

               Заготовки для колес получают ковкой, штамповкой и литьём. Стальное литье обладает пониженной прочностью, поэтому его используют обычно для колес крупных размеров, работающих в паре с кованой шестерней.

               Допустимые контактные напряжения определяют при расчете зубчатых передач на контактную выносливость согласно ГОСТ 21354-87 по формуле:

где     - предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов напряжений;  - минимальный коэффициент запаса прочности; - коэффициент долговечности; - коэффициент, учитывающий вязкость смазочного материала (обычно принимают равным 1);  - коэффициент, зуба;  - коэффициент, учитывающий влияние окружной  скорости и зависящий от её значения;  - коэффициент, учитывающий разность твердости материалов сопряженных поверхностей зуба;  - коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса.