Типы зубчатых передач: Виды зубчатых передач.

Содержание

Зубчатые передачи: виды, типы, классификация, общее описание, материал, в каких областях применяются

Чтобы передать усилие в механическом устройстве еще совсем недавно использовался метод ременного переноса, в котором важное значение имел ремень. Ремень подвергался усиленному износу и подлежал частой замене. При использовании метода зубчатой передачи ремень как переходник исключается из системы, а вместо него реализуется сцепление непосредственно между элементами.

Что называется зубчатой передачей

В терминологии непрофессионалов зубчатые передачи – это вращающиеся механические элементы, которые обычно используются для передачи вращения от одного элемента к другому. Простыми словами, шестерня – это вращающийся механический элемент, используемый для передачи крутящего момента от одной детали к другой.

Для этого их внешние обода непосредственно соприкасаются друг с другом, имея общие черты в виде зубьев соприкасающихся колес, так что вращательное движение одной зубчатой передачи приводит к вынужденному движению другой. Такая передача крутящего момента очень эффективна и результативна, так как при этом теряется очень мало энергии. Одним из основных плюсов использования зубчатых передач является то, что они обеспечивают максимальную выходную мощность. Различные зубчатые передачи могут работать с разной скоростью, передавать различные величины крутящего момента и даже преобразовывать горизонтальное движение в вертикальное.

Кроме того, обработка зубчатых колес может быть осуществлена таким образом, чтобы выдерживать очень высокие скорости вращения и силы, сохраняя при этом высокий уровень эффективности. Такая эффективность, а также их универсальность, сделала деталь зубчатое колесо популярной еще с древних времен, и сегодня их можно встретить практически везде, от самолетов до часовых механизмов.

Использование зубчатых передач можно проследить на протяжении тысячелетий, при этом основные элементы и конструкция сохранили свою актуальность и по сей день.

Многие люди, возможно, не знают, но сегодня на рынке существует целый ряд различных видов зубчатых колес.  Каждый инженер-механик должен иметь базовое понимание основных типов существующих зубчатых передач.

Из чего состоит зубчатая передача

Данный механизм в своем составе деталей является технически простым. Состоит он из небольшого количества элементов. Как правило, узлы, которые имеют простую конфигурацию, имеют наиболее больший срок службы, чем устройства со сложными механизмами. Независимо от того, насколько продвинулся технический прогресс, простые устройства выходят из строя намного реже. Этот факт делает его популярным в использовании и в наше время.

Тот факт, что это не все конструктивные преимущества, о которых вам будет полезно знать. Рассмотрим несколько подробно составляющие зубчатого колеса:

  • Корпус является незаменимой частью узла и присутствует в каждом виде передач. Служит для фиксации деталей при их работе и необходим для содержания в нем смазочных материалов. Материал, из которого производят корпус, должен быть стойким к коррозии, как правило — это чугун. Форма корпуса зависит от модели механизма, и в какой сфере деятельности он будет работать.
  • Второй деталью, о которой хотелось бы рассказать – зубчатые колеса. Когда разговор идет о колесах, на ум сразу приходит слово шестерни. В работе участвуют две шестерни, которые взаимодействуют друг с другом и передают крутящий момент. Одна шестерня является ведущей, вторая ведомой. Сила момента зависит от габаритов шестерней, количества зубьев, модуля и силы зацепления.
  • Вал является главной деталью в устройстве. Его задача заключается в передаче вращения зубчатому колесу с помощью зацепления зубьев этих двух деталей. Сам вал заставляет вращаться электродвигатель, он и является источником запуска всего устройства. Чтобы валы держались в корпусе и могли свободно вращаться, они сажаются на подшипники, методом запрессовки. Форма вала зависит от конструкции механизма и может быть исполнен в самых разных вариациях, например в ступенчатом виде.

Если говорить о шестернях, то немаловажным моментом является их форма. Друг от друга они могут отличаться количеством зубьев, их формой и углом наклона. Конкретный вид подбирается в зависимости от типа механизма и его характеристик. Шестерня и зубчатые колеса и есть основа всего движения, отсюда и вытекает название узла – зубчатая передача.

Классификация зубчатых передач

На сегодняшний день уже существует большое количество различных градаций и признаков, по которым классифицируют зубчатые передачи. В зависимости от того какой вид исполнения выбрать, зависит главный параметр всего узла, это долговечность его работы и надежность. Также сюда можно добавить разные варианты нужных характеристик.

Рассмотрим несколько видов и признаков классификации зубчатых передач:

  • Параллельные и пересекающиеся типы, различаются расположением осей относительно друг друга. Третий существующий вид — перекрещивающийся. Наиболее надежным и технически простым является параллельный тип. Если судить популярность по продажам, то лидирующую позицию занимает именно он. Зачастую возникает потребность в решении нестандартных задач, тогда приходится искать другие способы. Оси, так называемые крепежные устройства для колес.
  • Внутренние и наружные типы, основываются на расположении зубьев. Стоит учитывать, что их производительность зависит от всей конструкции. Выделить среди них какой то один нельзя, все зависит от конкретных задач. На практике наиболее востребованный в работе, наружный, но это не говорит о том, что он эффективнее справится с задачами.
  • Стоит отметить классификацию по форме и конструкции корпуса, которые мы описывали выше. Тут мы не сказали о том, что бывают закрытые и открытые виды. Открытые отличаются тем, что могут работать без смазочного материала, на сухую. Закрытые могут исправно и долго функционировать только при наличии достаточного уровня смазки.
  • В зависимости от потребности увеличить количество оборотов или уменьшить их, существуют понижение и повышение передач. Для каждой цели выбирают свой тип.

Внимание заслуживает такой параметр как величина окружности. По ней определяют три подвида, тихоходные, быстроходные и среднескоростные. Выбирать тут стоит в зависимости от ваших потребностей в определенных характеристиках.

Существует много различных видов зубчатых передач, предназначенных для различного вида использования, и все типы характеризуются положением соединенной оси или вала, которые могут быть параллельными, пересекающимися или не параллельными и не пересекающимися, а также формой зубьев. Давайте рассмотрим классификацию зубчатых механических передач:

Цилиндрические зубчатые передачи

Один из самых распространенных типов зубчатых колес – цилиндрическая прямозубая шестерня благодаря своей простоте, широкому спектру применения и экономичности. Цилиндрические зубчатые передачи воспринимают и передают радиальные нагрузки и, как правило, используются при низких скоростях вращения, так как они имеют большую шумность на высоких скоростях. Так же есть вариант установки эвольвентной разновидности устройства.

Конические передачи

Конический тип зубчатого колеса относятся к устройству пересекающихся осей/валов, поэтому их соединение осуществляется под вертикальным углом наклона. Их форма коническая, а зубья могут быть как прямыми, так и спиральными для более тихой работы. Хотя угол 90 градусов между пересекающимися осями не является обязательным, они, как правило, встречаются в таком исполнении и имеют одинаковое количество зубьев, так что скорость вращения между ними одинакова. Этот тип конических зубчатых колес называется митровой передачей и используется в тех случаях, когда изменение скорости не требуется. Любой другой угол и разность числа зубьев называется просто конической передачей.

Гипоидные передачи

Гипоидные зубчатые колеса очень похожи на конические со спиральным расположением зубьев, главное отличие заключается в том, что их оси вращения не совпадают. Как следствие, конструкция зубьев, должна быть очень тщательно рассчитана по их углу наклона. Обычно они используются в тех случаях, когда требуется снижение или повышение скорости, поэтому их часто можно встретить в автомобильных трансмиссиях, которые допускают более компактную конструкцию.

Червячные зубчатые передачи

Червячные передачи – это тип передачи, состоящий из цилиндрического зубчатого колеса, которое похоже на коническую шестерню. При этом она также включает в себя вал зубчатой передачи (червячный вал), которая имеет винтовую резьбу, расположенную в параллельной плоскости, но при осевом вращении 90 градусов по отношению к первому элементу. Благодаря плотному соединению двух элементов, червячные зубчатые колеса работают бесшумно и не вызывает вибраций. Чаще всего червячная передача применяется там, где решающими характеристиками являются частота вращения, фиксация и точность. Типичным примером такого типа зубчатых передач являются ключи настройки в струнных музыкальных инструментах.

Червячные зубчатые колеса имеют зубья особой формы. Благодаря применению червячных передач можно уменьшить число оборотов, так как при всего одном обороте одно-заходного червяка колесо проворачивается на один зуб. Бывают и многозаходные червяки. Передаточное отношение червячной пары рассчитывается по специальной формуле. Червячная пара работает только при обильной смазке, уменьшающей трение.   При расчетах геометрических параметров нужно учитывать нюансы конструкционного плана. При работе соприкасаются боковые стороны — это основная точка поверхности, которая передает импульс. Поэтому угол подбирается с учетом смещения, чтобы зубчатое колесо и червячный вал не заблокировались при некорректной работе. 

Реечные зубчатые передачи

Они являются цилиндрическими зубчатыми колесами, соединенной с прямой зубчатой рейкой, при этом один из ее элементов стабильно фиксируется в нужном положении, а другой движется влево и вправо, подобно червячной передаче. Типичным применением зубчатой рейки и зубчатого колеса является рулевое колесо, на котором фиксируется положение цилиндрической зубчатой шестеренки, а рейка перемещается в одну из сторон, после чего стяжные стержни и рулевой рычаг поворачиваются для поворота колес. Поскольку скорость вращения зубчатой рейки и зубчатого колеса очень низкая, зубы не нужно наклонять или закручивать, и они не издают никаких звуков или вибраций.

Зубчато-ременная передача является гибридной моделью, где в паре с зубчатым колесом работает ремень. Тип такой передачи обладает некоторыми преимуществами, такими как: низкий шум работы, отсутствием проскальзывания ремня, стабильность в работе на больших оборотах.

Планетарные передачи

В таком механизме ось колеса подвижна и может перемещаться. То есть, шестерни не крутятся одновременно, а более мелкое бежит по крупному. При этом ось также должна двигаться по траектории круга, постоянно изменяя свое положение. Планетарная передача отличается небольшим весом и размерами. Но стоит отметить, что даже с небольшими габаритами планетарные шестерни дают высокое передаточное число, а так же обладают низким уровнем шума при работе.

В наше время уже есть много вариаций планетарных передач которые отличаются типом и разным расположением зубчатых колес. Зубчатые косела такого типа находят свое применение в машиностроении, в самолетной технике и различном станочном, металлорежущем оборудовании.

Форма зуба и характеристики

Главным фактором колеса в зубчатой передаче являются зацепы или зубья. Зубья подразделяются на:

  • прямыми без отклонений по оси: такие колеса используется повсеместно.
  • косыми: намного улучшают уровень сцепления, но ухудшают КПД и эксплуатационные сроки;
  • шевронные позволяют снизить нагрузки на подшипник. Так как оси не давят на элемент, это выгодно при продолжительной работе;

внутренние — работают практически бесшумно и отлично функционируют на изгиб.

В машиностроении зубчатые передачи, в том числе, выполняют и силовые функции: нагрузки на зубья могут исчисляться тоннами. Обычно изготовление зубчатых колес предусматривает использование стали. Более мягкая сталь может использоваться для изготовления подшипников и валов. Для изготовления колес берут максимально жесткую сталь, так как они подвергаются максимальной нагрузке. Обычно материалы зубчатых колес — это не просто легированная или углеродная сталь, но и особые методы обработки — азотирование, закалка поверхностного уровня, цементирование.

В середине зацепы делаются более мягкими, чем на поверхности. Если зубья будут одинаково твердыми по всему объему, то они при постоянных нагрузках начнут ломаться и станут хрупкими. Этого допускать нельзя. 

Поэтому каждая деталь после изготовления проходит дополнительно термическую закалку. В большинстве случаев термообработки хватает для повышения надежности деталей, но при изготовлении деталей для эксплуатации в высокоточных приборах требуется дополнительная обработка зубчатых колес — шлифовка. 

Достоинства и недостатки

Появление зубчатых передач — это эволюционный шаг в производстве передач, поэтому оспаривать их достоинства нет смысла. Все преимущества таких механизмов бросаются в глаза:

  • длительный срок эксплуатации объясняется простотой механизма, отсутствием ломких деталей, прочностью металла, применяющегося при изготовлении деталей и наличием закаленной части, которая соприкасается с зубьями шестерни-партнера;
  • простая регулировка скорости, зависящая от установки, настройки и пр.;
  • высокий уровень КПД;
  • компактность — это важнейший плюс, так как малый размер узла позволяет сэкономить место, а в итоге — сделать более компактным сам конечный механизм.

Есть конечно и определенные недостатки:

  • во время работы не получится изменить темп;
  • не получится сделать механизм в условиях гаража кустарным методом, как, например, муфту;
  • наличие шума: чем выше скорость, тем громче звук работающего механизма. Зацепление зубьев не может быть бесшумным. 

Области применения

Морское оборудование. Используется на различных судах, таких как быстроходные паромные суда, роскошные яхты, фрегаты и катера. Эти устройства обычно более мощные и удовлетворяют самым современным требованиям. Материалы зубчатых колес стойкие к коррозии и усталости. Как правило, используются планетарные редукторы, червячные передачи и планетарные редукторы.

Конвейерные системы. Зубчатые передачи также используются в конвейерных системах для оптимизации работы механических систем. С помощью зубчатых передач товары транспортируются из одного места в другое.

Зубчатые передачи для электростанций. Электростанция использует высококачественные и высокоточные зубчатые передачи для использования в энергетическом оборудовании и машинах. Они используются для работы на высоких скоростях. Обычно используются зубчатые колеса с параллельным и планетарным приводом.

Редукторы ветряных турбин. Ветряная турбина использует зубчатые передачи, чтобы заставить вращаться низкоскоростные лопасти быстрее. Типы используемых зубчатых передач: планетарные редукторы, цилиндрические шестерни и червячные передачи.

Автомобильные редукторы. Автомобильная промышленность нуждается в автомобильных редукторах для обеспечения высокого крутящего момента и плавного и бесшумного преобразования механической энергии. В качестве автомобильных передач используются механические коробки передач, полуавтоматические коробки передач или коробки автоматы.

Сельскохозяйственные зубчатые передачи. Сельскохозяйственные редукторы широко используются в агропромышленном комплексе. Сельскохозяйственные редукторы используются в таких процессах, как обработка почвы, посев, вспашка, ирригация, борьба с вредителями и насекомыми и т.д. Сельскохозяйственный автомобиль, трактор также использует все эти шестерни в своих механизмах. Применяют такие виды зубчатых колес: спиральные, цилиндрические, червячные и звездообразные.

Горнопромышленные редукторы. Многие типы зубчатых передач нашли место в горнодобывающей промышленности для обеспечения эффективной работы машин при передаче энергии, как на наземных, так и на подземных работах. Типы зубчатых передач: прямоугольная зубчатая передача, параллельная зубчатая передача и червячный привод.

Зубчатые колеса с муфтами. Многие из этих шестерней используются в качестве приводов мельниц на цементных заводах, сахарных заводах, провисающих мельницах, трубопрокатных станах, угольных мельницах, золоторудных заводах, песчаных заводах и многих других. Это цилиндрические зубчатые колеса, торцевые зубчатые колеса, спиральнозубые конические шестерни.

В огромном количестве промышленных сфер используются зубчатые передачи: от высокоточных измерительных и даже лабораторных приборов до буровых установок. Они нашли применение в ДВС, а значит присутствуют в любом виде транспорте, а также в станках, конвейерах и пр. 

С компанией МеталлСервис вы обязательно сможете подобрать правильную деталь для своего производства. Мы выполняем нарезание зубчатых колес на заказ для разных промышленных механизмов в соответствии с техзаданием заказчика. Если вам необходима любая деталь из металла, звоните нам прямо сейчас. Мы выполним металлообработку по техзаданию или чертежу на заказ из любой марки стали включая нержавеющую.

Почему вам стоит обращаться в нашу компанию

Наша компания работает на своих станочных мощностях, что позволяет выполнять работы не только быстрее посредников, но и с более выгодной ценой за токарные услуги.

Работаем с любыми видами стали:

  • Черные виды сталей;
  • Цветные стали;
  • Нержавеющие стали;
  • Чугун.

Мы оказываем полный спектр услуг по производству зубчатых передач и всех видов металлообработки на современном, точном оборудовании с помощью качественного режущего инструмента, что позволяет нашим специалистам получать максимальной точности детали с чертежом заказчика.

Наши специалисты отдела металлообработки готовы принять заказы, обсудить с заказчиком все нюансы и пожелания, рассчитать заявку по срокам и стоимости изготовления в течение одного рабочего дня. Зубчатые передачи можно заказать на сайте https://metall-servise.ru/

Другие статьи:

виды, материалы для изготовления, способы обработки и расчёты зацеплений

Большинство механических передач включает в себя зубчатые зацепления. Зубчатые передачи используются для изменения скоростей вращательного движения, направлений вращения и моментов. Они служат для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот, для изменения пространственного расположения элементов трансмиссии и осуществления многих других функций, необходимых для работы машин и механизмов.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

  1. Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
  2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
  3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
  4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
  5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
  6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

Форма зуба

Зацепления различаются по профилю и типу зубьев. По форме зуба различают эвольвентные, круговые и циклоидальные зацепления. Наиболее часто используемыми являются эвольвентные зацепления. Они имеют технологическое превосходство. Нарезка зубьев может производиться простым реечным инструментом. Эти зацепления характеризуются постоянным передаточным отношением, не зависящим от смещения межцентрового расстояния. Но при больших мощностях проявляются недостатки, связанные с небольшим пятном контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Это может приводить к поверхностным разрушениям и выкрашиванию материала поверхностей.

В круговых зацеплениях выпуклые зубья шестерни сцепляются с вогнутыми колесами и пятно контакта значительно увеличивается. Недостатком этих передач является то, что появляется трение в колёсных парах. Виды зубчатых колёс:

  1. Прямозубые. Это наиболее часто используемый вид колёсных пар. Контактная линия у них параллельна оси вала. Прямозубые колёса сравнительно дешевы, но максимальный передаваемый момент у них меньше, чем у косозубых и шевронных колёс.
  2. Косозубые. Рекомендуется применять при больших частотах вращения, они обеспечивают более плавный ход и уменьшение шума. Недостатком является повышенная нагрузка на подшипники из-за возникновения осевых усилий.
  3. Шевронные. Обладают преимуществами косозубых колёсных пар и не нагружают подшипники осевыми силами, так как силы направлены в разные стороны.
  4. Криволинейные. Применяются при больших передаточных отношениях. Менее шумные и лучше работают на изгиб.

Прямозубые колёсные пары имеют наибольшее распространение. Их легко проектировать, изготавливать и эксплуатировать.

Материалы для изготовления

Основной материал для изготовления колёсных пар — это сталь. Шестерня должна иметь более высокие прочностные характеристики, поэтому колёса часто изготавливают из разных материалов и подвергают разной термической или химико-термической обработке. Шестерни, изготовленные из легированной стали, подвергают поверхностному упрочнению методом азотирования, цементации или цианирования. Для углеродистых сталей используется поверхностная закалка.

Зубья должны обладать высокой поверхностной прочностью, а также более мягкой и вязкой сердцевиной. Это предохранит их от излома и износа поверхности. Колёсные пары тихоходных машин могут быть изготовлены из чугуна. В различных производствах применяются также бронза, латунь и различные пластики.

Способы обработки

Зубчатые колёса изготавливаются из штампованных или литых заготовок методом нарезания зубьев. Нарезание производится методами копирования и обкатки. Обкатка позволяет одним инструментом вырезать зубья различной конфигурации. Инструментами для нарезания могут быть долбяки, червячные фрезы или рейки. Для нарезания методом копирования используются пальцевые фрезы. Термообработка производится после нарезки, но для высокоточных зацеплений после термообработки применяется ещё шлифовка или обкатка.

Обслуживание и расчёт

Техобслуживание заключается в осмотре механизма, проверке целостности зубьев и отсутствия сколов. Проверка правильности зацепления производится при помощи краски, наносимой на зубья. Изучается величина пятна контакта и его расположение по высоте зуба. Регулировка производится установкой прокладок в подшипниковых узлах.

Сначала надо определиться с кинематическими и силовыми характеристиками, необходимыми для работы механизма. Выбирается вид передачи, допустимые нагрузки и габариты, затем подбираются материалы и термообработка. Расчёт включает в себя выбор модуля зацепления, после этого подбираются величины смещений, число зубьев шестерни и колеса, межосевое расстояние, ширина венцов. Все значения можно выбирать по таблицам или использовать специальные компьютерные программы.

Главными условиями, необходимыми для длительной работы зубчатых передач, являются износостойкость контактных поверхностей зубьев и их прочность на изгиб.

Достижению хороших характеристик и уделяется основное внимание при проектировании и изготовлении зубчатых механизмов.

виды и типы, достоинства и недостатки, область применения, назначение, общие сведения, из чего состоят, где применяются, характеристики, определение, принцип действия


08.07.2020

Огромное количество устройств с механическими деталями использует принцип переноса силового усилия, вращательного момента, направления давления посредством особого способа. И именно его мы сегодня и затронем в обзоре. Мы разберем типы и виды, применение и назначение, преимущества зубчатых передач. А также рассмотрим смежные моменты.

Общее описание

Для того чтобы передать усилия, ранее использовался повсеместно лишь один метод — ременный, который имел важное промежуточное звено — ремень. В нашем же случае способ меняется. Ненужный переходник исключается, вместо него появляется сцепление между элементами.

Таким образом, увеличивается не только уровень надежности и минимизируется размер всей системы, но также достигается и еще одно важное преимущество. Снижается расход энергии, необходимый для активации всей конструкции.

Существует масса ключевых факторов, которые определяют эффективность, сферу применения механизма. Разумеется, важным аспектом становятся габариты, материал производства и точность.

Если говорить про общие сведения о зубчатых передачах, нужно знать, что в хорошем продукте между зубьями всегда присутствует зазор. Они не располагаются вплотную. Иначе скольжение будет невозможным по определению. А также будет крайне неудобно смазывать подвижные части. Эксплуатационный срок, равно как и эффективность применения будет значительно снижена. Не нужно забывать, что многие типы производства подразумевают образование высоких температур на производственных площадках. А сами механические детали во время работы ввиду банальной силы трения разогреваются. Значит, металл будет расширяться, незначительно увеличиваться в размерах. И без зазора зубья просто встанут, упираясь друг в друга и заблокировав дальнейший ход.

Поэтому выбор конечного продукта всегда стоит останавливать на том, что точно не подведет. Именно поэтому мы в всегда внимательно относимся к деталям. И любая часть наших станков и иной продукции отвечает не только всем требованиям нормативной документации, но и желаниям наших клиентов.

Изготовление зубчатых передач

Среди основных требований к зубчатым передачам, независимо от их вида и предназначения – надежность при работе на любых скоростях и при различных нагрузках. Поэтому изготовление колесных пар является ответственным процессом. Состоит он из нескольких этапов, каждый из которых напрямую влияет на качество готовых изделий.

Материал изготовления

Сырьем, чаще всего используемым для создания элементов зубчатых передач, является сталь. При этом, для повышения прочности металл могут подвергать термической обработке, либо легировать, добавляя дополнительные элементы. Как правило, при изготовлении колесных пар используют:

  • углеродистую сталь обыкновенного качества;
  • высококачественные марки;
  • легированные стали.

Наряду со стальными заготовками, в производстве зубчатых передач применяется и серый чугун. Этот сплав хорошо подходит для создания тихоходных крупногабаритных зубчатых передач с открытым типом конструкции. К плюсам чугуна относят нетребовательность к смазке, и способность деталей хорошо притираться друг к другу.

Также в производстве нередко используют бронзу, латунь, капролон, текстолит, различные пластики и формальдегиды.

Широко распространена практика, при которой для элементов используются разные по прочности металлы. Так, и колеса, и шестерни могут изготавливаться из стали. Но при этом металл для изготовления одной из составляющих пройдет более сильную термообработку и получит повышенную прочность.

Используемое оборудование

На всех предприятиях, которые изготавливают зубчатые передачи, цеха оснащаются современными устройствами, способствующими повышению эффективности процесса и точности нарезки колес. С их помощью можно быстро заготавливать не только цилиндрические колеса и шестерни, но и элементы червячного, шевронного, косозубого типа.

Большим плюсом высокотехнологичных станков последнего поколения является то, что заготовки на них можно располагать вертикально и максимально правильно нарезать зубья необходимой формы даже на колесах диаметром не превышающем 12 мм.

Максимальную точность изготовления колес до 75 модуля обеспечивают пальцевые фрезы, до 40 модуля – дисковые и до 30 модуля – червячные. Все эти варианты фрез также имеются на большей части оборудования.

Помимо станков с вертикальным расположением заготовок, на предприятиях используется оборудование и с горизонтальным вариантом установки элементов. На них обрабатываются колеса с косыми, прямыми и шевронными зубьями.

Также на предприятиях можно встретить станки, работающие долбяком-шестерней. Однако такое оборудование не позволяет добиться высокой точности, не отличается универсальностью и считается малопроизводительным.

Подготовка чертежей

Создание колесных пар начинается с подготовки чертежей. При проектировании учитываются виды зубчатых передач и их применение, условия планируемой эксплуатации механизма, расположение тандема в узле и возможные нагрузки на него.

От правильности составления чертежа во многом зависит конечный результат – качество изделия и длительность его эксплуатации. Поэтому в схемах в мельчайших подробностях инженеры отражают все особенности геометрии колес, их размеры и другие важные параметры.

При расчетах проектировщикам приходится учитывать не только условия заказчика, но и требования целого ряда стандартов. Для этого инженеры составляют таблицы и строят графики, рассчитывая значения по формулам с учетом всех коэффициентов. Алгоритм расчетов может состоять из нескольких десятков последовательных действий.

В настоящее время большинство чертежей выполняется при помощи компьютерных программ, что позволяет значительно снизить риск возникновения ошибок при расчетах.

Как правило, готовый чертеж отображает две проекции детали (фронтальный и боковой слева), но в некоторых случаях могут потребоваться и другие ракурсы изображений. Это особенно актуально для зубчатых передач, устройство которых имеет повышенную сложность и требует максимальной точности при нарезке зубьев и состыковке элементов пары.

Процесс производства

На основе схем и таблиц, подготовленных проектировщиками, в производственных цехах, для начала, создаются заготовки. Они представляют собой диски определенной толщины с прорезью для шпонки в середине. Для их изготовления могут использоваться два различных метода: литье или штамповка. В ряде случаев также может применяться технология нарезания.

В дальнейшем заготовки подвергаются дополнительной обработке, в ходе которой на них формируются зубья необходимых размеров и типа.

Нарезка также может осуществляться по различным технологиям:

  1. Копирование. Представляет собой процесс фрезерования. Впадины между зубьями детали в этом случае формируются при помощи дисковых, модульных или концевых фрез. После формирования очередной впадины, заготовка поворачивается на один шаг и процесс повторяется. Расстояние каждого шага равно зубу колеса. Главная особенность технологии заключается в том, что форма режущего инструмента повторяет контур впадины.
  2. Обкатка заготовок зубчатых передач – этап изготовления, предусматривающий имитацию зацепления зубчатой пары, одним из элементов которой является червячная фреза. Вместо нее также могут быть использованы долбяки и гребенки.

С помощью червячной фрезы изготавливают колеса с внешним расположением зубьев, с помощью долбяков – с внутренним. А гребенки позволяют нарезать прямые и косые зубья с большим модулем зацепления.

Обкатка считается самым часто используемым методом изготовления зубчатых колес на сегодняшний день.

Помимо нарезки, в массовом производстве зубчатых передач активно используется такой метод обработки заготовок, как горячее накатывание зубьев. Заключается он в том, что венец заготовки нагревается при помощи высокочастотного тока, а затем обкатывается между колесами-накатниками. В процессе такой накатки на колесе выдавливаются выемки, и формируются зубья.

После накатки детали проходят дополнительную механическую обработку, либо подвергаются процессу холодного накатывания – калибровке.

Элементы конструкции зубчатой передачи

Данное устройство по своей сути является довольно простым. В нем используется минимальное количество составных частей. Соответственно, это значительный плюс в пользу эксплуатационного срока. Как бы далеко ни шагнула наука и прогресс — чем проще механизм, тем реже он ломается. Это факт, с которым невозможно спорить.

Хотя, говоря о герое нашего обзора, в первую очередь в воображении предстает колесо, но это лишь вершина айсберга. Посмотрим более подробно:

  • • Практически во всех моделях присутствует корпус. Он необходим для надежной фиксации всех частей в условиях одной системы. А также не позволяет смазочным материалам утекать, тратиться впустую. Габариты и форма конуса допускается различная. Конкретика опирается на задачу, которую и должен выполнять инструмент.
  • • Колеса. Разбирая разновидности, какие передачи называют зубчатыми в принципе, в голову сразу приходят шестерни. Их по стандарту две штуки. Если не подразумевается посредников, всегда есть ведущее и ведомое. Первое получает импульс силы, поворачивается по своей оси, заставляет двигаться второе. Крутящий момент зависит от качества сцепления между ними.
  • • Вал. Главный двигатель, который и содержит в себе импульс. Получает он его уже непосредственно источника. В большинстве случаев таковым выступает привод на электрике. Крепится данная часть уже на само колесо. А значит, его форма также подбирается исходя из всей системы в целом. Допускается ступенчатые варианты при необходимости.
  • • Подшипники. Характеристики и определение зубчатых передач подразумевает подвижность колес. Но для обеспечения подобного необходимо крепить вал не напрямую, а с помощью промежуточных переходников. Ими и становятся подшипники. Поскольку в этом месте происходит толчок подвижности, его тоже нужно регулярно обрабатывать смазочными материалами.

Стоит также осознавать, что основа для любой шестерни – это зубья. Они и подарили название всей системе. Величина, количество, периодика расположения отличает виды друг от друга. Наклон тоже может существенно меняться в различных моделях.

Важно уточнить, что эти шестерни устанавливаются на вал через прессование. В результате общая конструкция обладает изрядной прочностью, а холостой поворот колеса исключается по определению. А это означает, что будет меньше потерь энергии. В большей части случаев снижается расход электрического тока, служащего источников для движения вала.

Применение зубчатых передач

Области применения зубчатых передач весьма обширны. Сегодня подобные механизмы применяются в различных отраслях промышленности. Проведенные исследования указывают на то, что в год изготавливается несколько миллионов экземпляров подобных изделий. Рассматривая применение и назначение отметим нижеприведенные моменты:

  1. Цилиндрическая передача используется для повышения или понижения передаваемого усилия. Примером их применения можно назвать двигатели внутреннего сгорания или коробки передач, буровые и металлургические установки, оборудование горнодобывающей промышленности.
  2. Конические передачи применяют намного реже. Это прежде всего связано с тем, что они довольно сложны в производстве. Область применения – сложная механическая передача с переменными углами и изменением нагрузки. Примером можно назвать ведущие мосты транспортных средств, а также конвейеры и другие устройства, применяемые в агропромышленном комплексе.

Область применения зависит от конструктивных особенностей механизма, а также типа применяемого материала при производстве.

На момент работы слышен монотонный умеренный шум. Если появляются посторонние звуки, то это может указывать на появление существенных проблем, к примеру, сильного износа поверхности. Техническое обслуживание проводится следующим образом:

Визуальный осмотр требуется для того, чтобы исключить вероятность наличия трещин или сколов на поверхности. Особое внимание уделяется тому, чтобы при работе колеса правильно зацеплялись. Слишком большой зазор может привести к сильному износу и другим проблемам, так как нагрузка распределяется неравномерно

Изменение зазора проводится путем регулировки положения вала и подшипников. На момент работы уделяется внимание тому, чтобы не возникало торцевое биение или другая неравномерность хода. Для определения правильности хода на зубья наносятся отметки при помощи специальной краски. До момента их полного засыхания валы проворачивают несколько раз. Форма отпечатка определяет то, насколько правильно соединение. После высыхания краски уделяется внимание тому, чтобы точка касания была в средней части высоты зуба. Изменить положение можно путем установки специальных подкладок под подшипники. На момент обслуживания проводится добавление требующегося количества смазывающего вещества. Как ранее было отмечено, без него существенно увеличивается степень износа поверхности.

Периодическое обслуживание позволяет существенно увеличить эксплуатационный срок устройства

На момент осмотра устройства уделяется внимание также состоянию вала, подшипников и других элементов, которые обеспечивают стабильную и надежную работу. К примеру, незначительный изгиб вала становится причиной повышенного износа определенной части колеса

В самых сложных случаях происходит его обрыв.

Как классифицируются зубчатые передачи

Сложно выделить единую градацию, на которую бы опирался каждый производитель. Существует значительное количество разнообразных факторов, становящихся фундаментальными в зависимости от задач на производстве. Поэтому и используется несколько вариаций группировки.

Посмотрим, по каким аспектам разделяют эти инструменты на подвиды:

  • • Основываясь на расположении осей по сравнению друг с другом. Так появляются параллельные типы, а также пересекающиеся. Отдельной строкой идут перекрещивающиеся. Разумеется, первый вариант – самый простой. И чаще всего выбирается именно он. Но существуют нетипичные задачи, где приходится использовать иные способы. Под осями подразумеваются механизмы, которые крепят колеса.
  • • Также некоторые классы опираются на расположение зубьев. Так у нас появляются внутренние и наружные варианты. Эффективность их напрямую опирается на всю систему. Панацеи нет. Им сказать, кто лучше не получится. Используются чаще наружные, но нельзя утверждать, что они результативнее.
  • • Корпус тоже имеет значение. Мы уже уточнили, зачем он нужен. Но пока не рассказали, что существуют модели с открытым типом оболочки. И что примечательно, такой вариант работает в принципе без внешней смазки. Сухой ход, как это принято называть. А закрытая модель – ближе к стандарту.
  • • Следует внимательно относиться и к размеру. Корректнее – к протяженности окружности. Чем она длиннее, тем больший путь проходит точка при одиночном повороте колеса. Соответственно, выделяют тихоходные и скоростные. Но стоит понимать, что динамика все же зависит от вала. Какой импульс он передаст. А форма лишь подскажет, сможет ли колесо справиться с ним и применить его по назначению.

Классификация зубчатых передач

На сегодняшний день уже существует большое количество различных градаций и признаков, по которым классифицируют зубчатые передачи. В зависимости от того какой вид исполнения выбрать, зависит главный параметр всего узла, это долговечность его работы и надежность. Также сюда можно добавить разные варианты нужных характеристик.

Рассмотрим несколько видов и признаков классификации зубчатых передач:

  • Параллельные и пересекающиеся типы, различаются расположением осей относительно друг друга. Третий существующий вид — перекрещивающийся. Наиболее надежным и технически простым является параллельный тип. Если судить популярность по продажам, то лидирующую позицию занимает именно он. Зачастую возникает потребность в решении нестандартных задач, тогда приходится искать другие способы. Оси, так называемые крепежные устройства для колес.
  • Внутренние и наружные типы, основываются на расположении зубьев. Стоит учитывать, что их производительность зависит от всей конструкции. Выделить среди них какой то один нельзя, все зависит от конкретных задач. На практике наиболее востребованный в работе, наружный, но это не говорит о том, что он эффективнее справится с задачами.
  • Стоит отметить классификацию по форме и конструкции корпуса, которые мы описывали выше. Тут мы не сказали о том, что бывают закрытые и открытые виды. Открытые отличаются тем, что могут работать без смазочного материала, на сухую. Закрытые могут исправно и долго функционировать только при наличии достаточного уровня смазки.
  • В зависимости от потребности увеличить количество оборотов или уменьшить их, существуют понижение и повышение передач. Для каждой цели выбирают свой тип.

Внимание заслуживает такой параметр как величина окружности. По ней определяют три подвида, тихоходные, быстроходные и среднескоростные. Выбирать тут стоит в зависимости от ваших потребностей в определенных характеристиках.

Основные достоинства и недостатки зубчатых передач

Ключевые преимущества видны невооруженным взглядом. Это:

  • • Длительный срок эксплуатации. Мы уже пояснили, что простой инструмент редко ломается. А в обозначенном случае мы имеем дело с крепким металлом, отсутствием ломких деталей, закаленной частью, соприкасающейся с партнером (зубьями). Поэтому такой механизм по праву можно считать долгожителем.
  • • Простая регулировка скорости. Масса вариантов настройки, установки.
  • • Высочайший уровень КПД при небольших затратах.
  • • Компактность. Что особенно важно. Ведь минимальный размер всего механизма позволяет сэкономить место в устройстве. Как пример, зубчатая передача позволяет сделать более компактный насос, сохраняя высокую мощность.

Но и минусы тоже существуют:

  • • Динамически во время работы невозможно сменить темп.
  • • Дороговизна, а также сложность. Выполнить кустарными методами, как муфту или что-то схожее, не выйдет. Необходимо обращаться к профессиональным производителям. И одним из лучших вариантов будет «Сармат». Где при эталонном качестве продукта не задираются расценки выше среднерыночных. Что редкость для современной экономической ситуации.
  • • Шумовой эффект. Избавиться от аспекта не получится, и чем выше скорость, тем сильнее будет сопровождающий работу звук. Вращательное движение не может быть беззвучным, зацепление зубьев делает свое дело. Такой способ является очень надежным, но и весьма шумным.

Цилиндрические передачи. Виды.

Цилиндрической передачей

называется зубчатая передача с параллельными осями. Они бывают с
прямым
,
косым
зубом и
шевронные
. Косозубые применяются при окружных скоростях >5м/с; шевронные — преимущественно в тяжело нагруженных передачах.

В зубчатых колесах можно выявить 4 основных элемента: зубчатый венец

, включающий зубья, предназначенные для взаимодействия с сопряженным зубчатым колесом;
обод
-часть зубчатого колеса, несущая зубчатый венец,
ступица
— часть зубчатого колеса, соединяющая его с валом, несущим зубчатое колесо;
диск
— часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей.

Межосевое расстояние aw

– расстояние между геометрическими осями валов, на которых закреплены шестерня и зубчатое колесо.

Диаметры начальных цилиндров (окружностей) dw1 и dw2

зацепляющихся зубчатых колес – диаметры мнимых цилиндров, которые в процессе работы передачи обкатываются один по другому без проскальзывания. При изменении межосевого расстояния передачи меняются и диаметры начальных цилиндров (окружностей). У отдельно взятого колеса диаметра начального цилиндра (окружности) не существует.

Эти параметры передачи связаны между собой простым соотношением aw= (dw2± dw1)/2,

где знак «+» относится к внешнему, а знак «-» — к внутреннему зацеплению.

Числа зубьев зубчатых колес z1 и z2

. Суммарное число зубьев колес, участвующих в передаче
zΣ= z1 + z2
Делительные диаметры d1 и d2

зубчатых колес, участвующих в зацеплении – диаметры цилиндров (окружностей) по которым без скольжения обкатывается инструмент при нарезании зубьев колеса методом обкатки. У большинства зубчатых передач (при отсутствии ошибок в изготовлении) делительные диаметры и диаметры начальных цилиндров совпадают, то есть dw1 = d1 и dw2 = d2. Так как делительные диаметры связаны с процессом изготовления зубчатого колеса, каждое из которых изготавливается отдельно, то делительный диаметр имеется у каждого отдельно взятого колеса.

Модуль зацепления m

, — часть делительного диаметра, приходящаяся на один зуб колеса, следовательно для любого нормального зубчатого колеса
m=d/z
Окружной делительный шаг зубьев p

— расстояние между одноименными боковыми поверхностями двух соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Так как длина делительной окружности равна p×d, то для любого зубчатого колеса имеем . Из сказанного следует, в зацеплении могут находиться только зубчатые колеса с одинаковым модулем.

Кинематические параметры зубчатых передач — это угловые скорости w1

и
w2
, частоты вращения
n1
,
n2
ведущего и ведомого зубчатых колес и передаточное число
u
зубчатой передачи, вычисляемое по соотношению
u=w1/w2= n1 /n2= dw2 dw1= d2 /d1= z2 /z1.
Конические передачи. Виды.

Конические зубчатые передачи используются для передачи вращения между валами с пересекающимися осями. Назначение КЗП — межосевой угол расположения валов, что может сочетаться с изменением угловых скоростей и моментов. Межосевой угол Σ обычно равен 90о. Такие передачи называются ортогональными.

КПД конических ЗБ равен 0,95…0,97.

Наиболее распространены КЗП с прямым

и
круговым
зубом. Последние обычно используются при окружной скорости >3м/с.

В зубчатых колесах можно выявить 4 основных элемента: зубчатый венец

, включающий зубья, предназначенные для взаимодействия с сопряженным зубчатым колесом;
обод
-часть зубчатого колеса, несущая зубчатый венец,
ступица
— часть зубчатого колеса, соединяющая его с валом, несущим зубчатое колесо;
диск
— часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей.
Межосевое расстояние aw
– расстояние между геометрическими осями валов, на которых закреплены шестерня и зубчатое колесо.

Диаметры начальных цилиндров (окружностей) dw1 и dw2

зацепляющихся зубчатых колес – диаметры мнимых цилиндров, которые в процессе работы передачи обкатываются один по другому без проскальзывания. При изменении межосевого расстояния передачи меняются и диаметры начальных цилиндров (окружностей). У отдельно взятого колеса диаметра начального цилиндра (окружности) не существует.


Эти параметры передачи связаны между собой простым соотношением aw= (dw2± dw1)/2,

где знак «+» относится к внешнему , а знак «-» — к внутреннему зацеплению.

Числа зубьев зубчатых колес z1 и z2

. Суммарное число зубьев колес, участвующих в передаче
zΣ= z1 + z2
Делительные диаметры d1 и d2

зубчатых колес, участвующих в зацеплении – диаметры цилиндров (окружностей) по которым без скольжения обкатывается инструмент при нарезании зубьев колеса методом обкатки. У большинства зубчатых передач (при отсутствии ошибок в изготовлении) делительные диаметры и диаметры начальных цилиндров совпадают, то есть dw1 = d1 и dw2 = d2. Так как делительные диаметры связаны с процессом изготовления зубчатого колеса, каждое из которых изготавливается отдельно, то делительный диаметр имеется у каждого отдельно взятого колеса.

Модуль зацепления m

, — часть делительного диаметра, приходящаяся на один зуб колеса, следовательно для любого нормального зубчатого колеса
m=d/z
Окружной делительный шаг зубьев p

— расстояние между одноименными боковыми поверхностями двух соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Так как длина делительной окружности равна p×d, то для любого зубчатого колеса имеем . Из сказанного следует, в зацеплении могут находиться только зубчатые колеса с одинаковым модулем.

Кинематические параметры зубчатых передач — это угловые скорости w1

и
w2
, частоты вращения
n1
,
n2
ведущего и ведомого зубчатых колес и передаточное число
u
зубчатой передачи, вычисляемое по соотношению
u=w1/w2= n1 /n2= dw2 dw1= d2 /d1= z2 /z1.

Типы

А теперь пройдемся по конкретным представителям своего жанра. Сначала остановимся на наиболее общих группах. А после уже перейдем к узким нишам.

Конические

Название говорят за себя. Основа колеса имеет форму конуса. Оси в таком варианте всегда перекрещиваются. Есть и иные отличительные стороны. Как непрямые зубья. Хотя, в принципе существует и аналог с прямыми, просто это менее распространенный выбор.

Примечательно, что в результате форму позволяет увеличить площадь соприкосновения между элементами. А угол достигает 90 градусов. Поэтому фиксация, по заверению экспертов, становится более надежной. Также интересно то, что зубья утолщаются от основания к вершине. А значит, после зацепа они весьма надежно держатся за партнеров. И соскальзывание почти полностью исключается.

Понятие, принцип действия зубчатой передачи конической формы строится на надежности. Но нельзя сказать, что это экономичный вариант. Ведь он неотвратимо теряет в среднем 15% импульса, который передает ему вал. Прямой угол просто не позволяет сохранить всю прилагаемую силу.

С переменным передаточным отношением

Это относительно новое веяние в сфере. Смысл строится на том, что в стандартном механизме положение полюса зацепления всегда остается неизменным, статичным. А в этом прогрессивном виде оно «гуляет», изменяется под среду и нужды. Нельзя сказать, что это очень популярная разновидность, но в определенных случаях он показывает весьма завидные результаты.

Планетарные

Их еще можно назвать подвижными. В этом варианте ось колеса может перемещаться. Чтобы было яснее, в механизме шестерни не крутятся на месте, а более мелкое «бегает» по крупному. Движением становится намного разнообразнее, приходится пройти весь круг. И ось должна двигаться по траектории, меняя свое положение постоянно.

Параметры зубчатой передачи

Для характеристики механизма зацепления определяют диаметры делительной и основной окружности, межосевое расстояние и возможное смещение валов. Взаимосвязь количества зубьев ведущего и ведомого колеса определяет передаточное отношение. Оно по исходным данным позволяет вычислить обороты для пары зацепления.

Колесо зубчатой передачи изначально характеризуется числом зубьев и модулем. Он стандартизирован и отображает длину делительной окружности, приходящейся на один зуб. Определяют диаметры выступов и впадин. Рассчитывают общую длину, высоту и толщину зуба, а также отдельных его частей – головки и ножки.

Рассчитывается делительный диаметр. Используется коэффициент ширины зубчатого венца. В случае с косыми зубьями определяются с углом их наклона. Нужно учитывать, что в конических и цилиндрических передачах он разный.

Кроме перечисленного еще используется угол профиля, коэффициент торцевого перекрытия и смещения, линии зацепления. Для червячных передач рассчитывают число витков, диаметр и вид червяка.

Разновидности колес

А теперь разберем основные виды, параметры зубчатых передач в зависимости от колес. Это самая популярная градация, на которой основываются чаще всего.

Цилиндрические

Наиболее распространенный способ. Используется два колеса с различным количественным фактором зубьев. Характеризуются постоянным передаточным отношением, никаких «плавающих» переменных. Оси по традиции параллельные. Существуют две вариации реализации такого механизма, с повышающим и понижающим фактором. В первом случае отношение количества зубьев больше единицы, во втором, соответственно, меньше.

Коническая

Об этой вариации мы уже немного поговорили. Смысл заключается в наличии угла между элементами. Разумеется, такой подход снижает КПД. Но для пущей надежности, особенно если подразумеваются высокие скорости вращения – это идеальное решение.

Червячная

Особый тип. В этом случае используется скрещивание осей. И принцип работы зубчатой передачи строится на заходах, каждый из которых немного тормозит движение. Меньшее колесо описывает от одного до четырех кругов по крупному собрату. Ход в обратную сторону, кстати, в такой конструкции не допускается. Сила трения слишком велика, она просто не позволит пойти назад. Зачастую к общему набору составных частей добавляются еще и редукторы.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

  1. Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
  2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
  3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
  4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
  5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
  6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

Механизмы

Помимо описанных вариаций, есть еще парочка, которые являются более редкими, но все столь же результативными. В первую очередь, реечная. Используется не для передачи крутящего момента. Напротив, здесь вращательное движение проходит преобразование с помощью рейки. И на выходе мы видим поступательное. Возможен и обратный процесс.

А также существуют винтовые. Они весьма точны и надежны, поэтому реализуются в различных компактных приборах. Но есть и негативная сторона. Проседает эксплуатационный срок, соприкосновение почти без зазоров, а значит, поверхность просто стирается при работе.

Форма и характеристика зуба

Мы уже пояснили, из чего состоит зубчатая передача. И главным фактором колеса являются зацепы. Поэтому конструкция так и называется. Но им пока уделили недостаточно внимания. А ведь у них есть свои отличительные стороны и видовое разнообразие.

Это:

  • • Прямые. Используется повсеместно, нет отклонений по оси.
  • • Косые. Значительно повышает уровень сцепления. Но начинает страдать КПД. Да и срок службы снижается.
  • • Шевронные. Смысл кроется в снижении нагрузок на подшипник. Оси не давят на элемент, что выгодно при длительной работе.
  • • Внутренние. Прекрасно функционируют на изгиб. А также практически единственный тип, который не создает сильный шумовой эффект при эксплуатации.

Форма зуба

Зацепления различаются по профилю и типу зубьев. По форме зуба различают эвольвентные, круговые и циклоидальные зацепления. Наиболее часто используемыми являются эвольвентные зацепления. Они имеют технологическое превосходство. Нарезка зубьев может производиться простым реечным инструментом. Эти зацепления характеризуются постоянным передаточным отношением, не зависящим от смещения межцентрового расстояния. Но при больших мощностях проявляются недостатки, связанные с небольшим пятном контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Это может приводить к поверхностным разрушениям и выкрашиванию материала поверхностей.

В круговых зацеплениях выпуклые зубья шестерни сцепляются с вогнутыми колесами и пятно контакта значительно увеличивается. Недостатком этих передач является то, что появляется трение в колёсных парах. Виды зубчатых колёс:

  1. Прямозубые. Это наиболее часто используемый вид колёсных пар. Контактная линия у них параллельна оси вала. Прямозубые колёса сравнительно дешевы, но максимальный передаваемый момент у них меньше, чем у косозубых и шевронных колёс.
  2. Косозубые. Рекомендуется применять при больших частотах вращения, они обеспечивают более плавный ход и уменьшение шума. Недостатком является повышенная нагрузка на подшипники из-за возникновения осевых усилий.
  3. Шевронные. Обладают преимуществами косозубых колёсных пар и не нагружают подшипники осевыми силами, так как силы направлены в разные стороны.
  4. Криволинейные. Применяются при больших передаточных отношениях. Менее шумные и лучше работают на изгиб.

Прямозубые колёсные пары имеют наибольшее распространение. Их легко проектировать, изготавливать и эксплуатировать.

Материалы

Чаще всего используется сталь. Но более мягкая и дешевая в вале и подшипниках. И максимально жесткая в колесах. Ведь они постоянно контактируют, трутся, давят. Поэтому применяется не только легированная сталь или углеродная, но и специальные методы обработки. Азотирование как вариант, а также цементирование. Закалка поверхностного уровня.

Любопытно, что в середине зацепы куда мягче, чем на поверхности. Ведь если сделать их твердыми по всему объему, они начнут ломаться при постоянных нагрузках, станут хрупкими. А если учитывать сферы, где применяются зубчатые передачи, особенности использования – такого допускать нельзя.

Расчет зубчатой передачи

Перед проектированием следует изучить исходные данные и определиться с условиями планируемой эксплуатации механизма. Учитывается исходный контур, тип и вид передачи, ее расположение в узле, допустимые нагрузки, материал для колесных пар и их термообработка. На этом этапе берется во внимание частота вращения валов и их диаметры, крутящий момент, передаточное число.

Чтобы произвести расчет зубчатой передачи, нужно определиться с общим модулем зацепления, числом зубьев для шестерни и колеса, их профилем, углом наклона и расположением. Определяют межосевое расстояние, выбирается ширина зубчатых венцов пары.

Рассчитываются геометрические показатели станочного зацепления, для которого проектируется зубчатая передача. Чертеж должен отображать не менее двух проекций: фронтальный и боковой вид слева с нанесенными промерами. Дополнительно составляется таблица основных геометрических и конструктивных параметров, строятся графики.

Значения рассчитывают по формулам, таблицам, применяют коэффициенты и соотношения, при этом используются исходные данные колеса и шестерни. В алгоритме расчетов для отдельных передач может присутствовать до пятидесяти и более шагов и логических этапов. Оптимальным решением вопроса детального проектирования является использование специализированной компьютерной программы.

Размеры пазов под шпонки или шлицы подбирают по стандартам. На общем плане чертеж монтажа колес на валах разрабатывают отдельно.

Геометрические параметры колес

Есть определенные нюансы конструкционного плана. Боковые стороны всегда соприкасаются. Это главная точка поверхности, передающая импульс. А угол всегда подбирается с учетом смещения, чтобы при некорректной работе не заблокировались шестерни.

Поэтому важно учитывать: диаметр, длину окружности, размер зацепов, периодику, частоту. Все эти параметры указываются в сопутствующей документации. И должны точно соответствовать требованиям нормативов.

Методы обработки

Для пущей надежности каждая деталь после производства и обкатки проходит еще термическую закалку. И это обязательный процесс для продукта, который прослужит долго. В большей части случаев термообработки хватает, но есть некоторые детали, которые используются в высокоточных приборах. И тогда уже понадобится еще шлифовать каждый продукт.

Области применения

Существует масса промышленных сфер, где с успехом нашли свое отражение такие конструкции. Проще найти отрасль, где их нет. От точных приборов до гигантских буровых установок. Используются в двигателях внутреннего сгорания, а значит, почти в каждом виде транспорта на земле: станки, конвейеры на фабричном производстве и в цехах. Даже в небольших элитных наручных часах применяется все тот же принцип. Просто без электрического привода.

Изучив классификацию и область применения зубчатых передач, остается только пожелать вам подобрать грамотный продукт для своего производства. И гидом, помогающим обойти все перипетии современного рынка, станет .

Производство зубчатых передач

Зубчатые колеса производятся на автоматических линиях. Эти узкоспециализированные линии делятся на короткие и комплексные. Первая группа связана лишь с нарезанием и отделкой зубчатых колес. Вторая представляет собой совокупность станков самого различного предназначения, которые обеспечивают полноценное изготовление зубчатых колес. В таких линиях применяются полуавтоматические станки для зубообработки, дополнительно укомплектованные загрузочно-разгрузочными и прочими устройствами автоматизации.

В технологических линиях производства колес между производственными станками чаще всего применяют гибкие транспортные связи в виде ленточных и цепных транспортеров, а также подвижных передаточных тележек, которые исключают возникновение забоин и прочих дефектов.

Виды зубчатых передач, их преимущества и недостатки

Существует огромное количество техники, оборудования и просто автомобилей, где используются механические передачи с зубчатым типом зацепления. Если говорить простым языком, то усилие в такой передаче передаётся за счёт того, что пара зубчатых колёс цепляется друг за друга и начинается вращение.

Подобные виды передач получили широчайшее распространение в производстве автомобилей, тяжёлой техники, всевозможных механизмов и пр. С их помощью передаётся и меняется скорость вращения, направление движения, момент и пр.

Главная задача состоит в том, чтобы преобразовать вращательное движение и изменить текущее положение механизмов. Существует несколько разновидностей зубчатых передач, они имеют свои сильные и слабые стороны.

Разновидности

Начать стоит с изучения видов зубчатых передач, которые нашли широкое применение в разных отраслях, включая автомобилестроение.

Основной акцент будет сделан именно на автомобилях. В них используются различные типы зубчатых передач.

Зацепление зубцами способствует эффективной передаче вращательного движения, поступающего от автомобильного двигателя. В это же время преобразуется движение, меняется частота вращения, изменяется показатель крутящего момента.

Чтобы выполнять подобные функции, требуется использовать соответствующие механизмы. Согласно действующей классификации зубчатых передач, их можно разделить на несколько категорий.

  1. Цилиндрические. Эти передачи включают в себя пары преимущественно с разным числом зубцов. Оси зубчатых колёс в случае с цилиндрическими передачами параллельные. Важно помнить о таком понятии как передаточное отношение. Это отношение количества зубьев. Что интересно, зубчатое колесо, большее по размеру, так и называют, а вот колесо с меньшими габаритами принято называть шестернёй.
  2. Зубчатые конические передачи. У них есть одна важная особенность. В случае с коническими зубчатыми передачи оси их колёс пересекаются. При этом вращение передаётся непосредственно между валами, которые могут располагаться под разным углом. В зависимости от того, какое колесо окажется ведущим в ситуации с конической зубчатой передачей, сама передача может оказаться повышающей или понижающей.
  3. Червячные. Аналогом конической зубчатой передачи является червячная. Здесь предусмотрены скрещивающиеся оси вращения. Добиться большого передаточного числа можно за счёт соотношения количества зубцов на колесе и количества заходов так называемого червяка. Червяки делятся в зависимости от числа заходов. Они бывают одно-, двух- и четырёхзаходными. Тут есть ещё одна важная особенность. Здесь передача вращения происходит только на червячное колесо от самого червяка. Реализовать обратный процесс нельзя, поскольку возникнет сильное трение. У такой передачи предусмотрена способность самостоятельного торможения, что реализовано за счёт червячного редуктора. Наглядным примером выступает подъёмный механизм для работы с грузом.
  4. Реечные. Конструкция предусматривает использование зубчатых колёс и реек. Тем самым удаётся превратить вращательное движение в поступательное, как и в обратном направлении. Ярким примером выступает автомобильная рулевая рейка.
  5. Винтовые. Применяются передачи такого типа при скрещивании валов. Зубцы имеют точечное зацепление, они быстро изнашиваются из-за нагрузок. Потому винтовые передачи обычно реализуются в разных приборах.
  6. Планетарные. Отличительной особенностью является применение зубчатых колёс, у которых оси подвижные. Обычно предусмотрено наружное колесо с жёсткой фиксацией и с внутренней резьбой. Дополнительно устанавливается центральное колесо, водило и сателлиты. С помощью таких элементов осуществляется перемещение по окружности неподвижного колеса, реализуя тем самым вращение центрального.

У всех разновидностей предусмотрен различный коэффициент перекрытия, являющихся характерной особенностью зубчатой передачи. Так называют величину отношения угла перекрытия колеса к угловому шагу. Что же касается угла перекрытия, то это угол, на который осуществляет проворачивание колесо за время, пока в зацеплении находится одна пара зубцов.

У конических зубчатых передач, как и у многих остальных, зацепление бывает внутренним и наружным. В случае с наружным расположением ничего сложного нет, поскольку зубцы находятся сверху. Если это внутреннее зацепление, тогда зубцы от большого колеса находятся со стороны внутренней поверхности. Тут реализовать вращение можно исключительно в одном направлении.

Что ещё следует знать

Узнав, какие бывают применяемые в механизмах зубчатые передачи, следует немного дополнить информацию.

Рассмотренные зацепления могут применяться в разном сочетании, учитывая используемые кинематические схемы.

Сами передачи отличаются между собой ещё и по форме зубцов, типу и профилю. Это позволяет выделить несколько разновидностей зацепления. Оно может быть:

  • циклоидальным;
  • круговым;
  • эвольвентным.

В основном применяются именно эвольвентные виды зацеплений. Это обусловлено их техническим превосходством над конкурентами.

Подобные зубцы нарезают путём применения реечных инструментов. У лидирующего вида зацепления передаточное отношение постоянное, и оно не зависит от того, какая степень смещения в отношении межцентрового расстояния.

Но у эвольвентного зацепления есть свой недостаток. Если передаётся большая мощность, в паре выпуклых поверхностей зубцов может сказаться небольшое пятно контакта. Из-за этого образуются дефекты, и постепенно разрушается поверхность.

Особенностью кругового зацепления выступает сцепление выпуклых зубьев с помощью вогнутых колёс. Это хорошо тем, что пятно контакта увеличивается. Но параллельно усиливается трение.

Если говорить про разновидности зубчатых колёс, то они бывают:

  • криволинейными;
  • шевронными;
  • косозубыми;
  • прямозубыми.

Среди них наибольшее распространение получили прямозубые варианты. Они простые в изготовлении, доступные для производства, предельно надёжные в процессе эксплуатации. У них линия контакта всегда остаётся параллельной относительно оси вала.

Недостаток прямозубых колёс в том, что они способны передавать меньший предельный крутящий момент, если сравнивать с шевронными и косозубыми аналогами.

Косозубые рекомендуется применять в ситуациях, когда необходимо передавать максимально высокую частоту вращения. Тогда механизм будет работать плавно и с минимальным уровнем шума. Но параллельно в таких системах сильно нагружается подшипник, что связано с большим осевым усилием.

У шевронных колёс практически те же преимущества, что и у косозубых аналогов. Но они при этом не нагружают подшипники, поскольку здесь силы разнонаправлены.

Если говорить про криволинейные типы колёс, их актуально использовать в узлах с высоким передаточным отношением. Они меньше шумят в процессе вращения, лучше справляются с работой на изгиб.

Материалы изготовления

Вполне закономерно предположить, что назначение используемых зубчатых передач предусматривает применение высокопрочных материалов для их изготовления.

Поэтому в основе конструкции практически всегда лежит сталь. К прочности шестерни предъявляются повышенные требования в плане прочности, а вот колёса менее требовательные. Их характеристики прочности могут отличаться.

Учитывая этот момент, при производстве шестерней применяются различные материалы. Изделия проходят через дополнительную процедуру обработки. На них воздействуют термически, химически и температурно.

Изделия на основе легированной стали обычно дополнительно улучшают свои характеристики путём цианирования, азотирования и цементации. Это влияет на изменение внутренних характеристик. А вот шестерни на основе углеродистой стали в основном проходят только поверхностные процедуры по закалке.

С зубьями всё иначе. К ним предъявляются повышенные требования в плане прочности поверхности. При этом сердцевина должна оставаться достаточно вязкой и мягкой. При таких характеристиках можно предотвратить изломы и быстрый процесс износа при активной эксплуатации под нагрузкой.

Колёсные пары, в работе которых не предусматривается высокая нагрузка и повышенная частота вращения, изготавливаются обычно на основе чугуна.

Намного реже при производстве колёсной пары применяется такой материал как бронза, латунь и пластик.

Зубцы колёс создают на основе заготовок, выполненных одним из двух методов. Это штамповка или литьё. Затем проводится нарезка. При нарезке применяются методики обкатки или копирования. Обкатка позволяет создать зубцы с разными параметрами, используя один инструмент. В роли инструментов выступают рейки, долбяки и червячные фрезы.

При использовании метода копирования применяются пальцевые виды фрезы. Затем, завершив нарезку, наступает очередь термообработки. Если требуется получить высокоточное зацепление, после термической обработки обязательно нужно сделать шлифовку и финишную обкатку изделия.

Преимущества и недостатки

Отдельно стоит поговорить об имеющихся достоинствах и недостатках зубчатых передач.

Учитывая их широкое распространение, не удивительно, что специалисты делают акцент на значимых достоинствах. Хотя и без минусов здесь не обошлось.

Начнём с перечня достоинств зубчатых передач. К положительным моментам можно отнести такие характеристики:

  • высокая степень надёжности;
  • способность работать в широком диапазоне скоростей;
  • возможность функционирования при высоких нагрузках;
  • компактные размеры;
  • большой ресурс и запас прочности;
  • высокий показатель КПД;
  • сравнительно небольшая оказываемая нагрузка на подшипники и валы;
  • постоянное передаточное отношение;
  • достаточно простая технология производства;
  • отсутствие сложностей при обслуживании.

Но за столь внушительным перечнем достоинств скрываются и некоторые недостатки.

К числу слабых сторон можно отнести следующие пункты:

  • высокие требования касательно точности установки зубчатых передач;
  • повышенные требования к качеству производства элементов;
  • если вращение происходит на высокой скорости, может появляться шум, что связано с небольшими ошибками при производстве в основном;
  • из-за высокой степени жёсткости эффективной компенсации динамических нагрузок добиться не удаётся, что ведёт к разрушениям, дефектам и пробуксовкам.

Имея дело с зубчатыми передачами, очень важно придерживаться элементарных правил их обслуживания и эксплуатации.

В процессе обслуживания требуется периодический визуальный осмотр, проверка текущего состояния колёс, конструкции и целостности зубцов и шестерней. Со временем на них могут появляться сколы, трещины и прочие повреждения.

Не забывайте проверять зацепление и качество сцепки. Для этого часто применяются специальные краски, которыми обрабатываются зубья. С помощью краски можно понять, какова величина пятна контакта и как зубья располагаются в механизме. Чтобы отрегулировать узел, требуется воспользоваться специальными прокладками.

ГОСТ, параметры, виды, типы, расчет

Основу конструкции любого механизма составляют элементы, призванные передать механическое усилие от двигателя на рабочий орган. В зависимости от принципа действия принято различать несколько видов таких передач: клиноременные, фрикционные или червячные. Но самое широкое распространение в технике получили зубчатые передачи.

Такие механизмы в простейшем случае использующие сопрягаемую пару, включающую ведущую шестерню и колесо зубчатое. Благодаря зубчатой форме поверхности эти элементы входят в зацепление между собой и за счет этого передают вращение с одного вала на другой. Кроме возможности передать механическую мощность, такая передача способна обеспечить изменение скорости вращения выходного вала, относительно входного. Благодаря таким свойствам, практически в каждом промышленном механическом устройстве встречается редуктор, понижающий скорость вращения или мультипликатор, наоборот увеличивающий ее. В более сложных механизмах, так называемых коробках передач, группа зубчатых колес способна выполнить ступенчатое изменение скорости.

Широкое распространение зубчатые передачи получили благодаря высокой надежности и способности передавать момент в большом диапазоне нагрузок и скоростей вращения. При этом конструкция таких механизмов отличается относительной простотой и компактностью. Зубчатые передачи не предъявляют высоких требований к обслуживанию и характеризуются длительным сроком службы.

Наряду с очевидными достоинствами, этим механизмам присущ и ряд недостатков. В отличие от других типов передач, они более сложны в изготовлении, требуют более высокой точности обработки и применения специализированного обрабатывающего оборудования. Выбор материалов для зубчатых колес должен обеспечить сопротивляемость значительным механическим усилиям. Высокая жесткость, реализуемая зубчатой передачей, способствует минимизации потерь при передаче механической энергии. КПД таких механизмов приближаются к абсолютным значениям. Но при этом конструкция не позволяет преодолевать большие значения динамической нагрузки, что часто приводит к разрушению механизма. Еще одним негативным явлением, возникающим в процессе работы зубчатой пары, становится шум. Его уровень напрямую связан частотой вращения механизма и зависит от качества изготовления колес.

Виды зубчатых колес

Само название зубчатой передачи отражает ее конструкцию. В простейшем случае в состав такого механизма входят два вращающихся диска, на боковой поверхности, которых выполнены зубья. В процессе работы эти зубья зацепляются между собой. Колесо, связанное с источником вращающего момента, увлекает за собой второе. В итоге ведомый вал начинает вращаться.

В зависимости от направления передачи энергии используются разные обозначения зубчатых колес. Элемент, к которому присоединен вал двигателя, называется ведущим зубчатым колесом. В понижающих передачах оно характеризуется небольшим диаметром и малым числом зубьев. В технической литературе этот элемент часто называют шестерней. Сопрягаемое с ней колесо большого диаметра с большим числом зубьев называется ведомым. Вал этого колеса используется для передачи мощности на рабочий орган исполнительного механизма. Более сложные виды передач используют большее количество зубчатых колес. Например, такие устройства используются для реализации возможности отбора мощности от одного вала на несколько устройств или переключения скоростей вращения.

Высокие технические характеристики передачи и различные направления применения привели к созданию большого числа вариантов зубчатых колес. Наиболее простыми и распространенными из них являются цилиндрические прямозубые колеса. Зуб такой детали расположен на боковой поверхности колеса, параллельно оси. Второе колесо механической передачи имеет аналогичную геометрию. Оси обеих колес должны располагаться параллельно, на строго заданном расстоянии. Высокая технологичность изготовления этого типа деталей способствует массовому применению прямозубых  передач в различных отраслях промышленности.

Из недостатков следует отметить только невысокий предельный момент.  В сложных условиях работы используют другие виды зубчатых колес. Благодаря изменению геометрии зацепления, такие передачи обладают улучшенными свойствами. Например, для передач повышенной мощности проектируют косозубые колеса. В них ось зуба расположена под углом к оси вращения, за счет чего достигается большая зона контакта сопрягаемых деталей. В механизмах, характеризующихся сверхтяжелыми нагрузками, применяют шевронные модели. Зацепление в такой передаче выполняется на основе V-образных зубьев, чем обеспечивается оптимальное распределение нагрузки. Еще один вид зуба, называемый, круговым или криволинейным, выполняется в виде дуги. Он обеспечивает улучшенные механические характеристики, но достаточно трудоемок в изготовлении, поэтому большого распространения не получил.

Профиль или поперечное сечение зуба в механических передачах может быть практически любым. Встречаются варианты с треугольным, трапециевидным, прямоугольным или круглым профилем. Всем им, несмотря на простоту изготовления, свойственны недостатки, связанные с неравномерностью зацепления. Поэтому, в современных механических передачах, профиль чаще всего выполняется эвольвентным. Он представляет собой сложную кривую, обеспечивающую постоянное качество зацепления, вне зависимости от углового положения отдельных деталей и как следствие постоянство передаточного отношения.  Такой профиль показывает оптимальные характеристики и относительно прост в изготовлении.

Кроме вида и профиля зуба, принято выделять и место его расположения. В зависимости от назначения, элементы зацепления могут быть расположены на внешней или внутренней части колеса. Также встречаются колеса   с расположением зацепляющихся элементов со стороны торцевой части. Подобные шестерни называют корончатыми. Область их применения достаточно узка, поэтому встречаются они сравнительно редко. Гораздо более широкое применение получили передачи конического типа. Элементы зацепления в таких механизмах выполнены на поверхности усеченного конуса. Результирующее расположение конических шестерен подразумевает разное положение их осей в пространстве.

Еще один вид зубчатой передачи применяется в механизмах, преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательное. Общее название таких устройств — рейка-шестерня.

Ведущий элемент такой передачи выполнен в виде обычного зубчатого колеса. Ведомая деталь представляет собой рейку, с нанесенными на одной из граней, зубьями. Вращение шестерни приводит к продольному перемещению рейки. Подобные передачи широко распространены в станочном оборудовании.

С зубчатыми колесами часто сравнивают звездочки цепных передач. Схожая форма деталей приводит к путанице. На самом деле цепная передача имеет иной принцип действия, а конструкция звездочки рассчитывается по собственным формулам.

Редкие модели

В общем случае считается, что зубчатое колесо должно иметь цилиндрическую форму. Но встречаются модели и некруглого типа. Главной их особенностью является переменное передаточное отношение, зависящее от угла поворота детали. Сегодня разработаны модели треугольной и квадратной формы, а также эллиптические шестерни. При постоянном вращении ведущего вала эти модели обеспечивают неравномерную скорость выходного. Высокая сложность изготовления и ограниченная область применения не дали подобным конструкциям широкого распространения. Тем не менее, сегодня встречаются отдельные устройства, в составе которых можно встретить некруглые шестерни. Примером могут служить редукторы некоторых насосов или специфические измерительные приборы.

Конструкция зубчатого колеса

Несмотря на кажущуюся простоту, в технике принято выделять несколько отдельных частей зубчатого колеса. Как и любое другое колесо, зубчатый вариант в своей основе имеет диск необходимого диаметра. Основной частью является обод, на боковой или торцевой поверхности которого выполнены зубья. Все вместе они образуют так называемый венец зубчатого колеса. Геометрия зубьев различна у разных типов зубчатой передачи. Сам зуб условно разбивается на несколько частей. Наружная часть называется вершиной. Прилегающие к ней боковые поверхности носят название головки зуба. Внутренняя часть именуется ножкой зуба. Две соседние ножки образуют впадину зубчатого колеса.

Для крепления на валу механизма в центре диска изготавливается ступица со сквозным отверстием. Форма отверстия зависит от геометрии сечения вала и может быть цилиндрической, квадратной или многоугольной. При использовании цилиндрических валов, в ступице обычно выполняют шпоночный паз.

С целью уменьшения веса толщина диска колеса выполняется обычно меньше, чем толщина ступицы или обода. Также для этого в теле диска могут присутствовать окна разнообразной формы.

Основные параметры

Для обеспечения подвижности и работоспособности, конструкция отдельных деталей механической передачи должна быть согласована по размерам и геометрии. Для этого при описании подобных устройств принято использовать систему специальных параметров. В их число входят геометрические, массогабаритные и прочностные величины, закрепленные стандартами. Применение стандартных параметров позволяет сравнительно просто производить расчет унифицированных зубчатых передач и обеспечивает гарантированное сопряжение всех изделий между собой. Естественно, что для разных видов, параметры будут несколько отличаться. Далее рассматриваются термины, связанные с конструкцией эвольвентного цилиндрического колеса. Эти параметры, в своем большинстве, описывают основные характеристики и других вариантов колес.

В основе сечения зуба большинства шестерен лежит эвольвентный профиль, который  получается на основе одноименной кривой. Его применение легко стандартизируется,  характеризуется высокой технологичностью изготовления и низкими требованиями к качеству сборки механизма. Основными параметры эвольвентного зубчатого колеса  считаются модуль зацепления и количество зубьев зубчатого колеса. При одном и том же наружном диаметре деталей значения этих величин могут существенно отличаться в разных вариантах конструкции.

Число зубьев определяет коэффициент передачи и геометрические размеры зубьев. На ведущем колесе редуктора оно выполняется меньшим, чем на ведомом. В итоге один нормальный оборот ведущей шестерни приводит к повороту ведомого колеса только на определенный угол. Отношение числа зубьев двух колес  дает значение передаточного коэффициента. Размеры зубьев определяются как отношение их количества к длине окружности колеса. С целью упрощения расчетов и гарантированного обеспечения зацепления между разными колесами, предусмотрен дополнительный параметр, называемый модулем зацепления. Любые шестерни с одинаковым модулем обеспечивают взаимодействие между собой и могут использоваться для построения механизмов, без дополнительной обработки.

Сумма ширины зуба и впадины совместно дают шаг зубчатого колеса. Учитывая неравномерность профиля по радиусу и зависимость длины дуги от диаметра, в каждом колесе можно определить бесконечное число значений этого параметра. С целью стандартизации принято рассматривать шаг по делительной окружности, называемый так же окружным шагом. Отношение этого шага к числу пи дает модуль зацепления. В некоторых случаях для описания шестерен используют угловой шаг,  измеряемый в градусах. Стандартами предусмотрены и несколько других угловых величин. Например, для упрощения настройки оборудования при изготовлении колес рассматривают угловую ширину зуба и угловую ширину впадины. Определяются они также на основе делительной окружности.

Диаметры окружностей

Рассмотрение геометрии зубчатых пар невозможно без определения диаметров. На каждой детали их выделяется несколько. Широкое распространение имеет диаметр окружности по выступам, иногда называемый диаметром вершин. Он определяет максимальные габариты диска колеса. Его противоположностью считается диаметр окружности впадин. Разность этих величин, поделенная пополам, дает полную длину зуба. Но этот параметр в чистом виде не используется. При расчетах принято выделять высоту головки и ножки зуба. Граница, отделяющая два этих понятия, называется делительной окружностью зубчатого колеса. Диаметр данной окружности выполняет функцию опорного параметра при выполнении расчетов геометрии, так как именно по ней определяется окружной шаг и модуль зацепления. Еще один диаметральный параметр, называемый основной окружностью, описывает теоретическую кривую, которая является базой при построении эвольвенты. Диаметр основной окружности используется для построения конкретного профиля зуба.

Модуль зубчатого колеса

Универсальным понятием, позволяющим определить геометрические параметры деталей, выступает модуль зубчатой передачи. Его значение равно длине дуги в миллиметрах, приходящейся на один зуб колеса.  Конкретное значение определяется по делительной окружности. Ее численно подбирают таким образом, что бы значение модуля совпадало с одним из общепринятых значений, найти которые можно  в специальной литературе. В отечественной практике стандартные модули зубчатых колес нормированы в ГОСТ 9563-60. При проектировании шестерен обычно задаются значением этого параметра, а от него легко рассчитают все множество других.  Исходными данными для определения требуемого модуля зубчатого колеса выступают расчеты прочности, призванные обеспечить требуемую мощность механической передачи.

Скачать ГОСТ 9563-60

Модуль зубчатого колеса связан с целым набором производных параметров. Используя несложные формулы расчета и значение необходимого числа зубьев, можно получить окружной шаг, диаметры верши и впадин, толщину зуба и ширину впадины по делительной окружности.

В зарубежной литературе аналогом отечественного модуля выступает питч. По своей сути это обратная к модулю зацепления величина, приведенная к дюймовой системе измерений. Аналогично для питчей разработаны специальные таблицы, содержащие нормированные значения параметра.

Расчет параметров

Расчет параметров зубчатых колес выполняют комплексно, для всей передачи. Необходимость расчета отдельного колеса возникает только в процессе ремонта оборудования с неизвестными данными. Расчет начинают с определения требуемого числа зубьев и модуля зацепления. Для того чтобы узнать значение модуля, предварительно проводят расчеты на прочность,  исходя из срока службы и выбранного материала будущего механизма. Также на этом этапе рассчитывают межосевое расстояние между колесами. На основе полученных данных выносливости зубьев вычисляется минимально допустимая величина модуля зацепления. Конкретное его значение выбирается на основе таблиц, приведенных в справочной литературе. Далее, используя требуемое передаточное отношение, производится вычисление числа зубьев на сопрягаемых колесах.

При известном модуле зацепления и количестве зубьев шестерни и колеса, доступно произвести вычисление геометрических размеров отдельных деталей. Основные диаметры и профиль зуба передачи рассчитываются с использованием несложных арифметических действий.  Сложные операции потребуются только для ограниченного числа параметров. Для цилиндрического прямозубого колеса тригонометрические функции содержат только формулы расчета делительного диаметра. При проектировании других типов зубчатых колес, используют тот же математический аппарат, что и для прямозубых, но с добавлением расчетов, учитывающих иную геометрию деталей. Результаты расчетов используют для построения чертежей будущих шестерен, а также при вычислении параметров редукторов.

Заключительным этапом расчета зубчатой передачи становится окончательная проверка механизма на прочность. Если результаты этих вычислений укладываются в принятые нормативы, то полученные значения величин можно использовать для изготовления готового механизма. В противном случае может потребоваться выполнить новый расчет, изменив исходные данные, например, увеличить геометрические размеры, либо поменять тип зубчатой передачи или количество ступеней редуктора.

Применение

Высокие свойства зубчатых передач нашли отражение в широком спектре применений. Во многих промышленных механизмах используются редукторы, призванные понизить  число оборотов вращения вала двигателя, для передачи на технологическое оборудование. Помимо изменения скорости, такое устройство также увеличивает механический момент. В итоге маломощный двигатель с большой скоростью вращения, способен приводить в движение медленный и тяжелый механизм.

С целью уменьшения габаритов редуктора его часто выполняют многоступенчатым. Большое количество зубчатых колес входят в последовательное зацепление между собой, обеспечивая высокое передаточное число. Классическим примером подобного устройства являются обычные механические часы. Благодаря множеству специально подобранных передач, скорости движения секундной, минутной и часовой стрелок отличаются друг от друга ровно в 60 раз.

Зубчатые передачи позволяют реализовать и функцию регулирования скорости. Для этого применяются сменные комплекты колес, имеющих одинаковое межосевое расстояние и разное передаточное отношение.

Меняя один комплект на другой, можно получить разные скорости выходного вала. Этот принцип действия лег в основу коробок переключения передач, широко используемых в автомобилестроении, станкостроении и других отраслях.

Обычное зубчатое колесо допускает применение и для повышения скорости выходного вала относительно входного. В общем случае для этого достаточно развернуть редуктор или поменять местами точки подключения двигателя и конечного механизма.  Называется подобное устройство мультипликатор. Из особенностей его применения необходимо учитывать запас по мощности двигателя, сопоставимый с передаточным числом механизма.

Зубчатые колеса используются также  для изменения направления движения. Две цилиндрические шестерни с одинаковым числом зубьев реализуют функцию смены направления вращения вала. Передачи конической или корончатой конструкции используются в случае необходимости смены положения оси в пространстве. Ведущая и ведомая шестерни в таких механизмах развернуты друг относительно друга на какой-либо угол, значение которого может достигать 90 градусов. При этом передаточное отношение часто равно единице, что обеспечивает одинаковые скорости валов.

Наряду с простыми вариантами передач, содержащих зубчатые колеса, разработаны несколько специальных моделей. С целью снижения материалоемкости, в механизмах с ограниченным углом поворота, используют только часть зубчатого колеса. Такой сектор, обладая всеми основными свойствами зубчатого зацепления, отличается более низкой  массой и стоимостью.

Еще один вариант, называемый планетарной передачей, также характеризуется малым весом и габаритами. При этом устройство обеспечивает высокое значение передаточного числа и пониженный уровень шума в процессе работы. Конструктивно такая передача состоит из нескольких шестерен, имеющих разную степень свободы. За счет этого механизм может не только передавать вращение, но и складывать или выделять угловые скорости разных валов, находящихся на одной оси. Сегодня разработано большое число вариантов планетарных передач,  отличающихся типом и взаимным расположением зубчатых колес. Планетарные передачи широко применяются в автомобильной и авиационной технике, тяжелом металлорежущем оборудовании. Среди недостатков, сдерживающих распространение передач данного типа, следует отметить низкий КПД и высокие конструктивные требования к точности изготовления отдельных деталей.

Зубчатые передачи — достоинства, недостатки, классификация.

Зубчатые передачи



В зубчатой передаче движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большое – колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так к большому колесу.
При написании расчетных формул и указании параметров передачи шестерне присваивают индекс 1, колесу – индекс 2, например: d1, d2, n1, n2.
Зубчатые передачи являются самым распространенным видом механических передач, поскольку они могут надежно передавать мощности от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 275 м/с. По этой причине они широко применяются во всех отраслях машиностроения и приборостроения.

***

Достоинства зубчатых передач

К достоинствам этого вида механических передач относятся:

  • Высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей;
  • Малые габариты;
  • Большой ресурс;
  • Высокий КПД;
  • Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники;
  • Постоянство передаточного числа;
  • Простота обслуживания;

***

Недостатки зубчатых передач

Как и любой другой вид механических передач, зубчатые передачи имеют ряд недостатков, к которым относятся:

  • Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа;
  • Шум при больших скоростях, обусловленный неточностями изготовления профиля и шага зубьев;
  • Высокая жесткость, не дающая возможность компенсировать динамические нагрузки, что часто приводит к разрушению передачи или элементов конструкции (для примера – ременная или фрикционная передача при внезапных динамических нагрузках могут пробуксовывать).

***



Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи классифицируются по ряду конструктивных признаков и особенностей.
В зависимости от взаимного расположения осей, на которых размещены зубчатые колеса, различают передачи цилиндрические (при параллельных осях), конические (при пересекающихся осях) и винтовые (при перекрещивающихся осях).
Винтовые зубчатые передачи применяются ограниченно, поскольку имеют низкий КПД из-за повышенного скольжения в зацеплении и низкую нагрузочную способность. Тем не менее, они имеют и некоторые достоинства – высокую плавность хода и возможность выводить концы валов за пределы передачи в обе стороны.

На рисунке 1 представлены наиболее широко применяемые виды зубчатых передач:

          1 — цилиндрическая прямозубая передача;
          2 — цилиндрическая косозубая передача;
          3 — шевронная передача;
          4 — реечная передача;
          5 — цилиндрическая передача с внутренним зацеплением;
          6 — винтовая передача;
          7 — коническая прямозубая передача;
          8 — коническая косозубая передача;
          9 — коническая передача со спиралевидными зубьями;
         10 — гипоидная передача.

В зависимости от вида передаваемого движения различают зубчатые передачи, не преобразующие передаваемый вид движения и преобразующие передаваемый вид движения. К последним относятся реечные зубчатые передачи, в которых вращательное движение преобразуется в поступательное или наоборот. В таких передачах рейку можно рассматривать, как зубчатое колесо с бесконечно большим диаметром.
Среди перечисленных видов зубчатых передач наиболее распространены цилиндрические передачи, поскольку они наиболее просты в изготовлении и эксплуатации, надежны и имеют небольшие габариты.

В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи прямозубые, косозубые, шевронные и с круговыми (спиральными) зубьями.
Шевронные зубчатые колеса можно условно сравнивать со спаренными косозубыми колесами, имеющими противоположный угол наклона зубьев. Такая конструкция позволяет избежать осевых усилий на валы и подшипники опор, неизбежно появляющихся в обычных косозубых передачах.

В зависимости от формы профиля зубьев различают эвольвентные зубчатые передачи и передачи с зацеплением Новикова.
Эвольвентное зацепление в зубчатых передачах, предложенное еще в 1760 году российским ученым Леонардом Эйлером, имеет наиболее широкое распространение.
В 1954 году в России М. Л. Новиков предложил принципиально новый тип зацеплений в зубчатых колесах, при котором профиль зуба очерчен дугами окружностей. Такое зацепление возможно лишь для косых зубьев и носит название по имени своего изобретателя — зацепление Новикова или профиль Новикова.
В принципе, возможно изготовление зубчатых передач и с другими формами зубьев – даже квадратными, треугольными или трапецеидальными. Но такие передачи имеют ряд существенных недостатков (непостоянство передаточного отношения, низкий КПД и т. д.), поэтому распространения не получили. В приборах и часовых механизмах иногда встречаются зубчатые передачи с циклоидальным зацеплением.

В зависимости от взаимного положения зубчатых колес передачи бывают с внешним и внутренним зацеплением. Наиболее распространены передачи с внешним зацеплением.

В зависимости от конструктивного исполнения различают закрытые и открытые зубчатые передачи. В закрытых передачах колеса помещены в пыле- и влагонепроницаемые корпуса (картеры) и работают в масляных ваннах (зубчатое колесо погружают в масло до 1/3 радиуса).
В открытых передачах зубья колес работают всухую или при периодическом смазывании консистентной смазкой и не защищены от вредного воздействия внешней среды.

В зависимости от числа ступеней зубчатые передачи бывают одно- и многоступенчатые.

В зависимости от относительного характера движения осей зубчатых колес различают рядовые передачи, у которых оси неподвижны, и планетарные зубчатые передачи, у которых ось сателлита вращается относительно центральных осей.

***

Статьи по теме «Зубчатые передачи»:



Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

16.1. Виды зубчатых колес, их назначение и характеристики

В передачах современных машин широко используются зубчатые колёса, разнообраз-ные по форме, размерам и профилям (рис. 16.1). Наиболее распространены цилиндрические зубчатые колёса с прямыми (рис. 16.1а) и косыми (рис. 16.1б) зубьями. Соединение двух косых зубьев с противоположными углами наклона на ободе цилиндрического колеса представляет собой зубчатую передачу с шевронными (ёлочными) зубьями.

Рис. 16.1. Типы зубчатых передач

На рис. 16.1в представлена коническая передача с пересекающимися осями, причём угол встречи осей может быть любым. Конические колёса могут иметь прямые, косые и криволинейные зубья.

На рис. 16.1г представлена зубчатая передача со скрещивающимися осями, состоящая из двух зубчатых колёс с винтовыми зубьями. На рис. 16.1д пре-дставлена ещё одна схема передачи со скрещивающимися осями – червячная передача, отличающаяся от перечисленных выше тем, что один элемент передачи представляет собой винт (червяк), а другой — зубчатое колесо с фасонным зубом, сцепляющимся с витками винта.

На рис. 16.1е изображена реечная передача, одним элементом которой является зубчатое колесо с прямым или косым зубом, а другим – зубчатая рейка, которую можно представить как зубчатое колесо с бесконечно большим чи-слом зубьев. Реечная пара передаёт движение как от зубчатого колеса к рейке,

так и наоборот.

На рис. 16.1ж представлена схема волновой передачи, основанной на передаче движения за счёт бегущей волновой деформации одного из зубчатых ко-лёс. Эта передача состоит из водила 3 с двумя роликами, свободно вращающимися на осях, закреплённых в водиле, неподвижного жесткого зубчатого колеса 1 с внутренними зубьями и вращающего гибкого колеса 2 с наружными зубьями. Жёсткое зубчатое колесо соединяется с корпусом передачи. Гибкое зубчатое колесо изготавливают либо в виде стакана с тонкой легко деформирующейся стенкой, либо в виде свободно деформирующегося кольца.

В современных механизмах применяют зубчатые колёса с профилем зуба, очерченным эвольвентной кривой. В ряде случаев используются передачи с зацеплением Новикова, основным отличием которых является выпуклый и вогнутый круговые профили зубьев.

Действующими ГОСТами установлено 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колёс и передач, с обозначением степеней в порядке убывания точности. За основу принята 7-я степень точности, соответствующая 7-му квалитету. Для каждой степени точности установлены нормы: кинематическая точность колеса; плавность работы колеса; контакта зубьев; бокового зазора.

Показатели кинематической точности представлены на рис. 16.2.

Нормы кинематической точности определяют значение наибольшей погрешности угла поворота зубчатого колеса за оборот при зацеплении с точным колесом. Эта погрешность возникает при нарезании зубчатых колёс вследствие погрешностей взаимного расположения заготовки обрабатываемого колеса и режущего инструмента, а также вследствие кинематической погрешности зуборезного станка. Показателем кинематической точности является предельная кинематическая погрешность (рис. 16.2а).

Кинематическую погрешность можно оценить предельной накопленной погрешностью окружного шага , являющейся наибольшей погрешностью во взаимном расположении двух любых одноименных профилей зубьев по одной окружности колеса (рис. 16.2б).

Показателем кинематической погрешности, обозначаемым называемым колебанием длины общей нормали, т.е. размер между наибоьшей и наименьшей длинами общей нормали в одном и том же колеса (рис. 16.2в).

Норма плавности работы зубчатого колеса определяет составляющую полной погрешности углов поворота зубчатого колеса, многократно повторяющуюся за оборот колеса (рис. 16.2г). Показателем плавности работы колёс является циклическая погрешность , которая представляет собой среднее значение размаха колебаний кинематической погрешности зубчатого колеса по всем циклам за оборот колеса. Плавность работы зубчатого зацепления влияет на бесшумность и долговечность передач (рис. 16.2д).

Погрешность профиля характеризует расстояние расстояние по нормали между двумя теоретическими профилями зуба колеса, ограничивающими действительный профиль в пределах его рабочего участка (рис. 16.2е).

Рис. 16.2. Показатели кинематической точности зубчатой передачи

Нормы контакта зубьев определяют точность выполнения сопряжённых зубьев в передаче. Пятном контакт называется часть боковой поверхности зуба колеса, на которой располагаются следы прилегания его к зубьям парного колеса после вращения передачи при лёгком торможении (рис.16.2ж). Норма точности определяется относительными размерами пятна контакта (в процентах):

1) по длине зуба – отношением расстояния между крайними точками следов прилегания за вычетом разрывов с, превосходящих размер модуля, к полной длине В зуба (см. рис. 16.2ж):

2) по высоте зуба – отношение средней высоты пятна прилегания по всей длине зуба к рабочей высоте зуба:

Пример норм размеров пятна контакта приведен в табл. 16.1.

Боковым зазором называется зазор между зубьями сопряжённых колёс в передаче , обеспечивающий свободный поворот одного из колёс при неподвиж-ном втором колесе. Боковой зазор определяется в сечении, перпендикулярном направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам.

Гарантированный боковой зазор обозначается .

Для зубчатых колёс в передаче установлены шесть видов сопряжений: А, В, С, D, E, H и восемь видов допуска на боковой зазор, обозначенных в порядке

Таблица 16.1

Типы передач и терминология | КХК

Шестерни идентифицируются многими типами, и существует множество специальных технических терминов для описания их определения. В этом разделе представлены эти технические термины, а также часто используемые шестерни и их особенности.

1.1 Типы шестерен

Наиболее распространенный способ классификации зубчатых колес — по типу категории и по ориентации осей.
Шестерни делятся на 3 категории; шестерни с параллельными осями, шестерни с пересекающимися осями, шестерни с непараллельными и непересекающимися осями.
Цилиндрические шестерни а также косозубые шестерни представляют собой шестерни с параллельными осями. Конические шестерни представляют собой пересекающиеся оси шестерен. Винт или скрещенная спираль, червячный редуктор а гипоидные передачи относятся к третьей категории. В таблице 1.1 перечислены типы зубчатых передач по ориентации осей.

Таблица 1.1 Типы зубчатых передач и их категории

  • Категории передач
    Параллельные ОсиШестерни
  • Типы передач
    Цилиндрическое зубчатое колесо
    Цилиндрическая стойка
    Внутренняя шестерня
    Косозубая шестерня
    Спиральная стойка
    Двойная косозубая шестерня
  • Эффективность (%)
    98.0 – 99,5
  • Категории передач
    Пересекающиеся осиШестерни
  • Типы передач
    Прямая коническая шестерня
    Спирально-коническая шестерня
    Коническая шестерня Zerol
  • Эффективность (%)
    98,0 – 99,0
  • Категории передач
    Непараллельные и непересекающиеся
  • Типы передач
    Винтовая передача (КПД 70.0 – 95,0 %)
    Червячная передача (КПД 30,0–90,0 %)

Кроме того, в таблицу 1.1 включен теоретический диапазон эффективности различных типов передач. Эти цифры не включают потери в подшипниках и смазке.

Поскольку зацепление парных зубчатых колес с параллельными осями или зубчатых колес с пересекающимися осями включает простые движения качения, они обеспечивают относительно минимальное проскальзывание и их эффективность высока.
Непараллельные и непересекающиеся зубчатые колеса, такие как винтовые или червячные, вращаются с относительным проскальзыванием и за счет передачи мощности, что приводит к трению и снижает эффективность по сравнению с другими типами зубчатых колес.
Эффективность зубчатых колес — это значение, полученное при условии, что зубчатые колеса установлены и работают точно. В частности, для конических зубчатых колес предполагается, что их эффективность снизится, если они неправильно установлены из нерабочего положения на вершине конуса.

(1) Шестерни с параллельными осями

1 цилиндрическая шестерня

Рис. 1.1 Цилиндрическое зубчатое колесо
Это шестерня цилиндрической формы, у которой зубья расположены параллельно оси. Это наиболее часто используемая передача с широким спектром применения и самая простая в изготовлении.

2 Зубчатая рейка

Рис. 1.2 Зубчатая рейка
Это прямозубая шестерня, которая может зацепляться с цилиндрической шестерней с любым количеством зубьев. То зубчатая рейка часть цилиндрического зубчатого колеса с бесконечным радиусом.

3 Внутренняя шестерня

Рис. 1.3 Внутреннее и цилиндрическое зубчатое колесо
Это шестерня цилиндрической формы, но с зубьями внутри круглого кольца. Он может зацепляться с зубчатым колесом.Внутренние шестерни часто используются в планетарных передачах.

4 Винтовая шестерня

Рис. 1.4 Винтовая шестерня
Это шестерня цилиндрической формы со спиралевидными зубьями. Косозубые шестерни могут выдерживать большую нагрузку, чем прямозубые, и работают тише. Они широко используются в промышленности. Недостатком является осевое толкать сила, вызванная формой спирали.

5 Спиральная стойка

Рис.1.5 Спиральная стойка
Это прямолинейная шестерня, входящая в зацепление с косозубой шестерней. Винтовую рейку можно рассматривать как часть винтовой шестерни с бесконечным радиусом.

6 Двойная косозубая шестерня

Рис. 1.6 Двойная косозубая шестерня
Шестерня с левым и правым косозубыми зубьями. Двойная спиральная форма уравновешивает внутренние силы тяги.

(2) Пересекающиеся оси

1 Прямая коническая шестерня

Рис.1.7 Прямая коническая шестерня
Это зубчатая передача, в которой зубья имеют сужающиеся конические элементы, имеющие то же направление, что и базовая линия делительного конуса (образующая). Прямая коническая шестерня является самой простой в изготовлении и наиболее широко применяемой в семействе конических шестерен.

2 Спиральная коническая шестерня

Рис. 1.8 Спирально-коническая шестерня
Это коническая шестерня с косозубым углом спиральных зубьев. Он намного сложнее в производстве, но обеспечивает более высокую прочность и меньший уровень шума.

3 Коническая шестерня Zerol

Рис. 1.9 Коническая шестерня Zerol
Это особый тип спирально-конического зубчатого колеса, в котором угол спирали равен нулю градусов. Он имеет характеристики как прямой, так и спиральной конической шестерни. Силы, действующие на зубья, такие же, как и на прямозубую коническую шестерню.

(3) Шестерни с непараллельными и непересекающимися осями

1 Пара червячных передач

Рис.1.10 Червячная пара
Червячная пара — это название зацепленного червяка и червячного колеса.Выдающейся особенностью является то, что он предлагает очень большое передаточное число в одной сетке. Он также обеспечивает тихую и плавную работу. Однако эффективность передачи низкая.

2 Винтовая передача (перекрестно-винтовая передача)

Рис.1.11 Винтовая передача
Пара цилиндрических шестерен, используемых для привода непараллельных и непересекающихся валов, у которых зубья одного или обоих элементов пары имеют винтовую форму. Винтовые передачи используются в комбинации винтовая передача/винтовая передача или винтовая передача/цилиндрическая передача.Винтовые передачи обеспечивают плавную и бесшумную работу. Однако они не подходят для передачи большой мощности.

(4) Другие специальные шестерни

1 Маска для лица

Рис.1.12 Торцевое зубчатое колесо
Псевдоконическая шестерня с ограничением пересечения осей под углом 90°. Торцевое колесо представляет собой круглый диск с прорезанным на его боковой поверхности кольцом зубьев; отсюда и название Face Gear.

2 Огибающая зубчатая пара

Рис.1.13 Огибающая зубчатая пара
В этом наборе червяков используется специальная форма червяка, которая частично охватывает червячную передачу, если смотреть в направлении оси червячной передачи. Его большим преимуществом перед стандартным червяком является гораздо более высокая грузоподъемность. Однако червячная передача очень сложна в разработке и производстве.

3 Гипоидная передача

Рис.1.14 Гипоидная передача
Эта шестерня представляет собой небольшое отклонение от конической шестерни, которая возникла как специальная разработка для автомобильной промышленности.Это позволило сделать привод на заднюю ось непересекающимся и, таким образом, позволило опустить кузов автомобиля. Он очень похож на спирально-коническую шестерню. Однако его сложно спроектировать, и его труднее всего изготовить на генераторе с коническим зубчатым колесом.

1.2 Символы и терминология

Символы и технические термины, используемые в этом каталоге, перечислены в таблицах с 1.2 по 1.4. Ранее использовавшиеся стандарты JIS B 0121 и JIS B 0102 были пересмотрены до JIS B 0121:1999 и JIS B 0102:1999 в соответствии со стандартом Международной организации по стандартизации (ISO).В соответствии с редакцией мы унифицировали использование слов и символов в соответствии со стандартом ISO.

Таблица 1.2 Линейные и круговые размеры

Термины и символы

* ПРИМЕЧАНИЕ 1.
«Осевой люфт» не является термином, определенным JIS.

Таблица 1.3 Угловые размеры

Термины и символы

ПРИМЕЧАНИЕ 2. Угол спирали спирально-конических зубчатых колес был определен как угол спирали согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 3.Это должен быть угол наклона в соответствии со стандартом JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 4. Это должен быть угол наклона в соответствии со стандартом JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 5. Это должен быть корневой угол согласно JIS B 0102.

Таблица 1.4 Прочее

Термины и символы

Цифровой индекс используется для того, чтобы отличить «шестерню» от «шестерни» (примеры z1 и z2), «червяк» от «червячного колеса», «ведущую шестерню» от «ведомой шестерни» и т. д. (Чтобы найти пример, см. следующую страницу Рис.2.1).

В таблице 1.5 указан греческий алфавит, международный фонетический алфавит.

Таблица 1.5 Греческий алфавит

Ссылки по теме:
齿轮技术资料
Знать направления вращения и число оборотов шестерен
Типы передач и характеристики — Страница Азбуки передач — B
Базовая терминология и расчет передач — Страница Азбуки передач — B
Типы передач — Страница введения в Gears
Характеристики передач — Страница введения в Gears
Терминология передач — Страница введения в Gears
Номенклатура передач

Какие существуют типы шестерен

Шестерни — один из самых распространенных, полезных и разнообразных инструментов в машинах.Проще говоря, шестерни используются для передачи движения между отдельными компонентами. В зависимости от уникальных характеристик шестерни будут создаваться различные виды движения и крутящего момента. Шестерни зацепляются друг с другом благодаря тщательно изготовленным зубьям. Чаще всего шестерни крепятся к валу.

Поскольку шестерни являются строительными блоками движения и крутящего момента, были созданы десятки разновидностей с уникальными преимуществами. Например, шестерни, созданные для трансмиссий, могут быть не оптимизированы для другого механизма.

Какой тип снаряжения вам нужен для вашего проекта? Если вы не уверены, этот блог — отличное место для начала! В приведенном ниже содержании мы обсудим три характеристики, которые отличают шестерни, а затем углубимся в список типов шестерен.

Характеристики шестерни

Прежде чем углубляться в разновидности шестерен, важно выделить несколько важных характеристик, определяющих каждую шестерню.

Формы зубчатых колес

Форма шестерни кажется довольно очевидной на первый взгляд.Большинство шестерен круглые, верно? Хотя это правда, шестерни могут быть самых разных форм, в том числе эллиптических и треугольных. Различные формы предназначены для уникальных целей. Например, круглые шестерни обеспечивают одинаковые передаточные числа — передаточные числа на выходе и на входе одинаковы. Если для вашего проекта требуется постоянный крутящий момент, лучшим вариантом будет круглая шестерня.

С другой стороны, шестерни уникальной формы создают переменное отношение крутящего момента. Один отраслевой источник пишет: «Переменная скорость и крутящий момент позволяют некруглым зубчатым колесам выполнять особые или неравномерные требования к движению, такие как попеременное увеличение и уменьшение выходной скорости, многоскоростное и реверсивное движение.

Форма радикально влияет на функциональность снаряжения.

Зубья шестерни

Во время использования зубья шестерни блокируются. Зубья шестерни спроектированы и изготовлены с уникальными характеристиками.

Например, некоторые шестерни имеют зубья, встроенные в корпус шестерни, а другие имеют встроенные зубья, которые при необходимости можно заменить. Кроме того, зубья шестерни могут быть добавлены внутри или снаружи корпуса шестерни. Это называется «внутренним» или «внешним» расположением зубов.Хотя одно не лучше другого, внутреннее или внешнее расположение зубьев будет влиять на движение шестерни. Наконец, профиль зубьев — или форма зубьев — будет влиять и влиять на рабочие характеристики шестерни, такие как скорость и трение. Эвольвента, трохоид и циклоида — три наиболее распространенных профиля зуба.

Помимо дизайна, шестерни можно приобрести с различным количеством зубьев и углами зубьев. Возможности настройки зубьев шестерни обширны.

Конфигурации зубчатых колес

Существует три конфигурации осей зубчатых колес: параллельная, пересекающаяся и непараллельная/непересекающаяся.

Шестерни с параллельными осями располагались параллельно друг другу, один вал вращался в направлении, противоположном другому. Шестерни с пересекающимися осями пересекаются на одном плане. Непараллельные/непересекающиеся зубчатые колеса , такие как винтовые зубчатые колеса, имеют оси, пересекающиеся в разных плоскостях. Эта конфигурация не так эффективна и быстра, как две другие.

Различные типы зубчатых колес

Следующий список будет рассмотрен с использованием терминологии характеристик зубчатых колес, рассмотренной выше.

Цилиндрическое зубчатое колесо

Цилиндрические зубчатые колеса часто работают на параллельных валах. Кроме того, эта шестерня работает с одной линией контакта между зубьями, что означает, что только один зуб находится в контакте с другим в любой момент времени. Одиночный контакт делает цилиндрические шестерни более шумными, чем их аналогичные аналоги, такие как косозубая шестерня. Несмотря на это, цилиндрические зубчатые колеса являются наиболее распространенным типом зубчатых колес из-за их простоты и точности.

Винтовая шестерня

Косозубые шестерни

сконструированы аналогично прямозубым и могут использоваться для привода параллельных осей или непараллельных/непересекающихся валов.Кроме того, винтовые зубья ориентированы под углом, в результате чего несколько зубьев в любой момент времени контактируют друг с другом. Это обеспечивает более тихую и плавную работу.

Коническая шестерня

Конические шестерни работают на пересекающихся осях, особенно под углом 90 градусов. Как и косозубые шестерни, зубья конических шестерен расположены под углом, в результате чего несколько зубьев находятся в контакте одновременно. Все конические зубчатые колеса имеют коническую форму, но можно приобрести множество различных конических зубчатых колес, в том числе спиральные конические зубчатые колеса, прямые конические зубчатые колеса и конические зубчатые колеса с короной.

Винтовая передача

Винтовые передачи напоминают конические шестерни. Однако винтовые передачи работают с углом закручивания 45 градусов на непараллельных/непересекающихся валах. Хотя винтовые передачи важны для определенных обстоятельств, они не обладают большой грузоподъемностью.

Червячная передача

Червячные передачи встречаются парами, часто состоящими из винтовой шестерни и круглой шестерни. Червячные передачи работают плавно и бесшумно и создают большое трение.Наконец, они используются исключительно для конфигураций с непараллельными/непересекающимися осями и идеально подходят для приложений с высокими ударными нагрузками.

Реечная передача

Реечные шестерни также встречаются парами, состоящими из цилиндрической шестерни и зубчатой ​​рейки. Они используются для конфигураций с параллельными осями. Из-за своей конструкции зубчатые рейки и шестерни создают высокое трение и напряжение.

Гипоидная передача

Визуально гипоидные передачи напоминают конические. В отличие от конических передач, они работают на непересекающихся валах.

Шкив и шестерня Иллинойса: производители шкивов

Компания Illinois Pulley & Gear производит широкий ассортимент высококачественных зубчатых шкивов. Наш ассортимент изготавливается на заказ, в соответствии с точными спецификациями заказчика. Выберите материал, профиль зуба и количество зубьев, и мы изготовим заготовку.

Если вы не уверены в том, какое именно снаряжение вам нужно, мы будем рады ответить на ваши вопросы и направить вас в правильном направлении.Не стесняйтесь связаться с нашей командой экспертов по телефону 847-407-9595 или через нашу контактную форму онлайн.

Различные типы зубчатых колес и их использование

Привет друзья, Сегодня в этой теме мы собираемся обсудить типы шестерен и их использование .

Если говорить о типах зубчатых передач, то их можно классифицировать по оси вала, исходя из скорости шестерни, исходя из типы зубчатых передач, а последний основан на положении зубьев на шестерне. поверхности.

Кроме того, они делятся на различные типы зубчатых колес, такие как прямозубые, винтовые шестерня, коническая шестерня, шестерня-елочка и т. д., которые будут известны шаг за шагом далее подробно.

Итак, не теряя времени, давайте узнаем о типах шестерен и их использовании.

Что такое снаряжение?

Шестерни — это часть машины, которая застряла с другой зубчатой ​​частью для передачи движение или изменение скорости или направления.

Различные скорости можно получить, используя различные соединения шестерен и валов, такие как повышение крутящего момента, регулировка скорости и изменение направления движения и т. д.

Две или более шестерни, выполняющие одну работу за другой, называется передачей.

Классификация шестерен

Шестерни можно разделить на следующие категории:
  • По оси вала
  • По скорости
  • По типу передачи
  • По положению зубьев на Зубчатая поверхность

По оси вала

По оси вала шестерни можно разделить на следующие типы:
  • Шестерни с параллельными валами
  • Шестерни с пересекающимися валами
  • Непараллельные и непересекающиеся шестерни
Зубчатые колеса с параллельными валами

Когда два вала зубчатых колес параллельны друг другу, они называются зубчатыми колесами с параллельными валами.

Например,

Цилиндрические шестерни, косозубые шестерни, шестерни типа «елочка» представляют собой шестерни с параллельными валами.

Шестерни с пересекающимися валами
Когда два вала шестерни пересекаются друг с другом, они называются Шестерня с пересекающимся валом.

Например,

Коническое зубчатое колесо, угловое зубчатое колесо и т. д.
Непараллельные и непересекающиеся Зубчатые колеса
Когда два вала зубчатого колеса не параллельны и не пересекаются друг с другом, они называются зубчатым колесом с пересекающимся валом.

Например,

Спирально-коническая шестерня

По скорости

По скорости передачи можно разделить на следующие типы:

  • Низкоскоростная шестерня
  • Шестерня средней скорости
  • Высокоскоростная шестерня
Низкоскоростная шестерня
Когда скорость шестерни меньше 3 м/с, это называется низкой скоростью. механизм.
Шестерня средней скорости
Когда скорость шестерни составляет от 3 до 15 м/с, она называется средней. скоростная шестерня.
Высокоскоростная передача
Когда скорость шестерни превышает 15 м/с, это называется высокой скоростью. механизм.

По типу зацепления

По типу зацепления различают следующие типы передач:
  • Внешняя шестерня
  • Внутренняя шестерня
  • Реечная передача
Эти типы шестерен описаны ниже.

По положению зубьев на поверхности шестерни

В зависимости от положения зубьев на поверхности шестерни различают следующие типы шестерен:
  • Прямозубая шестерня
  • Шестерня с наклонными зубьями
  • Зубчатая передача с изогнутыми зубьями
Прямозубая шестерня
Этот тип шестерни имеет прямые зубья. как прямозубая шестерня.
Шестерня с наклонными зубьями
Этот тип шестерни имеет наклонные зубья, похожие на косозубая передача, шевронная передача.
Шестерня с изогнутыми зубьями
Этот тип шестерни имеет изогнутые зубья, похожие на спирально-коническая шестерня.

Итак, теперь мы собираемся шаг за шагом обсудить различные типы шестерен и их использование.

Типы механизмов и их используются

. Есть следующие разные виды передач. Червячные шестерни
  • Внешние шестерни
  • Внутренние шестерни
  • Рейка и шестерня
  • Планетарные шестерни
  • Эвольвентные шлицы
  • Прямосторонние шлицы
  • Ниже на рисунке показано их различные типы и способы их использования.

    Различные типы шестерен

    Цилиндрические шестерни

    Это наиболее часто используемые шестерни.

    В этих типах шестерен зубья выполнены перпендикулярно нижней части шестерни.


    Эти шестерни представляют собой типы параллельных валов и шестерен с прямыми зубьями.


    Преимущества цилиндрических зубчатых колес заключаются в простоте конструкции, дешевом производстве и обслуживании.

    Эти типы передач могут выдерживать только радиальные нагрузки на подшипники.

    Цилиндрические шестерни также называются тихоходными.

    Цилиндрические зубчатые колеса можно использовать практически на любой скорости, если шум не является проблемой, поскольку эти зубчатые колеса производят больше шума по сравнению с другими типами зубчатых колес.

    Таким образом, эти типы передач используются там, где простые и небольшие произведения выполняются.

    Вы также можете ознакомиться с терминологией цилиндрических зубчатых колес.

    Косозубые шестерни

    Косозубые шестерни почти такие же, как прямозубые, за исключением что зубы не перпендикулярны дну шестерня.

    Зубья расположены под углом к ​​плоскости, в результате чего площадь зуба имеет больший контакт в той же области, что и косозубая шестерня.

    Косозубые передачи могут использоваться для передачи движения даже на параллельных валах. Зубья косозубых шестерен крепятся медленнее, чем зубья прямозубых шестерен.

    Косозубые шестерни могут выдерживать больший вес, чем цилиндрические шестерни того же размера.

    Одинарные косозубые шестерни воздействуют на подшипники как радиальными, так и осевыми нагрузками, отсюда и использование упорного подшипника.

    Эти шестерни используются там, где большие нагрузки требуется высокая скорость.

    Шестерни-елочки

    Шестерни типа «елочка» похожи на две косозубые шестерни, соединенные вместе.

    Так его еще называют двойным косозубым зубчатым колесом.

    Преимущество этого заключается в том, что он защищает от бокового удара, в то время как косозубые шестерни создают боковой толчок.

    В редукторе этого типа осевая нагрузка на подшипники отсутствует.

    Конические шестерни

    Конические шестерни в основном используются в ситуациях, когда мощность должна передаваться под прямым углом, а два вала пересекаются друг с другом.

    Конические шестерни можно использовать под разными углами, но большинство пробуют под углом 90 °.

    Сырье для изготовления конических зубчатых колес коническое в форме.

    Передаточное число в конической передаче может быть от 10:1 до 500:1.

    Конические шестерни можно разделить на два типа:

    • Прямая коническая шестерня
    • Спиральная коническая шестерня
    Коническая шестерня с прямыми зубьями
    Конические шестерни с прямыми зубьями имеют конусы, выполненные как по толщине зуба, так и по высоте зуба.
    Коническое зубчатое колесо со спиральными зубьями

    Зубья выполнены по диагонали в конических зубчатых колесах со спиральными зубьями.

    Спирально-конические шестерни тише и может выдерживать больший вес, чем прямые конические шестерни.


    Его также называют косо-коническим зубчатым колесом.

    Митра Шестерня

    Это тип конической шестерни, а также передает мощность под углом 90°.

    Но разница только в том, что в косой передаче передаточное число составляет 1:1, тогда как в конической передаче передаточное число может быть от 10:1 до 500:1.

    Гипоидные шестерни

    Гипоидные шестерни выглядят как спиральные конические шестерни, за исключением того, что оси вала не пересекаться. Они предназначены для работы под углом 90°.

    Передаточное число 60:1 или более может быть получено из того же набора гипоидных передач.

    Эти типы передач в основном используются в автомобильные отрасли.

     

    Звездочки

    Звездочки используются для привода цепей или ремней.

    Обычно используются в конвейерных системах.


    Передние шестерни Передние шестерни часто передают мощность под прямым углом в мощном круговом движении. Этот тип снаряжения используется редко в отраслях.

    Теперь на рисунке показаны червячная передача, внешняя передача, внутренняя передача и реечная передача, которые являются наиболее важными типами передач, и их использование описано ниже.

    Типы шестерен

    Червячные передачи

    Червячные передачи используются для передачи мощности под углом 90°. где два вала пересекаются друг с другом.

    Валы червячных передач находятся в параллельной плоскости а также может быть наклонена под любым углом между нулем и правильный угол.

    Червячная передача часто входит в зацепление с цилиндрической шестерней или косозубая передача, называемая шестерней, колесом, или червячное колесо.

    Червячные передачи и шестерни являются простыми и компактными средствами для достижения высокого крутящего момента, низкоскоростные передаточные числа.

    Внешние шестерни

    Внешние зубчатые колеса – это такие зубчатые колеса, в которых зубы формируются на внешней поверхности цилиндр или конус.

    Внутренняя шестерня

    Внутреннее зубчатое колесо — это зубчатое колесо, в котором внутренней поверхности цилиндра или конуса.

    В этих типах передач большие колеса называются угловыми кольцами, а малые колеса называются шестерней.

    Рейка и шестерня

    Рейка — это, по сути, прямая шестерня, используемая для передачи мощности и скорости по прямой линии.

    Крутящий момент может быть преобразован в линейную силу добавив рейку и шестерню.

    Шестерня вращается, а рейка движется по прямой линия.

    Такие механизмы используются для замены вращения рулевого колеса в автомобилях на движение рулевой тяги слева направо.

    И эти типы шестерен также используются в станине токарного станка и столе фрезерного станка.

    Теперь см. на рисунке эпициклическую, эвольвентную и прямую боковые шлицевые шестерни, которые также являются важными типами зубчатых колес, и их использование подробно описано ниже.

    Типы зубчатых колес

    Планетарные зубчатые колеса

    В планетарной передаче перемещается одна или несколько осей шестерни.

    Примерами это солнечное и планетарное зацепление и механические дифференциалы.

    Эвольвентные шлицы шестерни

    Шлицевые валы представляют собой ступицы, которые часто используются в качестве соединителей в самых разных целях.

    Наиболее часто используется для соединения двигателей с редукторами.

    Их также можно использовать в трансмиссиях.

    Эвольвентные шестерни аналогичны цилиндрическим шестерням, но их давление углы отличаются от них.

    Шлицы с прямыми сторонами

    Шлицы с прямыми сторонами часто делают то же самое, что и эвольвентные шлицы, но вместо этого эвольвентных зубов, они имеют прямые стороны зубов.


    Итак, здесь я обсудил типа шестерен и их использование Надеюсь, вам всем понравится эта тема.


    Часто задаваемые вопросы о типах зубчатых колес

    Какие из следующих типов зубчатых колес имеют наклонные зубья?

    Косозубое зубчатое колесо представляет собой зубчатое колесо с наклонными зубьями, что обеспечивает гораздо большую грузоподъемность по сравнению с цилиндрическим зубчатым колесом того же размера.

    Какой тип передач наиболее распространен?

    Наиболее распространенным типом зубчатой ​​передачи, используемой в промышленности или любых машинах, является прямозубая зубчатая передача, поскольку эти типы зубчатых колес можно использовать на любой скорости.

    Какой тип зубьев имеет прямозубая шестерня?

    В прямозубых зубчатых передачах в основном используются прямые или параллельные типы зубьев.

    В чем разница между шестерней и шестерней?

    Основное различие между шестерней и шестерней заключается в том, что шестерня используется как ведущая, а шестерня — как ведомая.

    Шестерню-елочку можно использовать на параллельных или пересекающихся валах?

    Шестерня типа «елочка» всегда используется на параллельных валах, а не на пересекающихся валах.

    Его также называют двойным косозубым зубчатым колесом.

    Типы зубчатых колес и их применение

    Чтобы ответить на вопрос, что такое зубчатое колесо? Можно ли сказать, что зубчатое колесо — это элемент машины, у которого зубья нарезаны вокруг цилиндрической или конусообразной поверхности с одинаковым шагом? Они используются для передачи вращения и усилий от ведущего вала к ведомому валу, когда пара этих элементов находится в зацеплении.Есть разные виды снастей. У них другая основа классификации. История зубчатых колес стара, и, как упоминает Архимед, они использовались в Древней Греции в до н.э.

     

    Классификация зубчатых колес и их применение

    Все типы зубчатых колес приведены в таблице классификации ниже.

     

    ( Изображение будет загружено в ближайшее время )

     

    Зубчатые колеса можно разделить на зубчатые колеса с параллельными валами, зубчатые колеса с пересекающимися валами и непересекающиеся непараллельные валовые зубчатые колеса в зависимости от положения их осей.

    Некоторые важные шестерни подробно описаны ниже.

      1. Внутренняя передача

      2. винтовая шестерня

      3. червяч

        9
      4. 7

      5. Spural коническая зубчатая передача

      6. SPUR Gear

      7. MITER MEAD

        9
      8. шестеренка

      9. Косозубая шестерня

      Ниже приводится краткое описание каждого типа шестерни:

      1. Внутреннее зубчатое колесо

      Эти шестерни имеют зубья, вырезанные на внутренней части конусов и цилиндров, и используются для сопряжения с шестернями. .Они используются в муфтах валов, которые имеют зубчатые передачи и планетарные зубчатые передачи. Из-за проблем с обрезкой и помех, таких как трохоид и эвольвента, у этой передачи есть один недостаток, заключающийся в неравном количестве внутренних и внешних шестерен.

      1. Винтовые передачи

      Винтовые передачи или иногда называемые скрещенными косозубыми передачами представляют собой косозубые передачи, используемые для передачи движения между непересекающимися валами. В параллельных валах используемые косозубые шестерни имеют одинаковый угол наклона винтовой линии, но в противоположных направлениях.Он состоит из таких же ручных косозубых передач под углом 45 градусов на непересекающихся и непараллельных валах. Используется для передачи небольшой мощности.

      1. Червячная передача

      Состоит из двух элементов: винтового выреза на валу, называемого червяком, и второго элемента, представляющего собой сопряженную шестерню, называемую червячным колесом. Эти два вместе на непересекающемся валу образуют червячную передачу. материал используется для червячных и мягкий для червячных колес, так как необходимо уменьшить трение из-за скользящего контакта поверхностей.Они могут иметь цилиндрическую форму, а также форму песочных часов, что увеличивает коэффициент контакта, но снижает производительность.

      1. Угловая шестерня

      Это базовые конические шестерни с передаточным отношением 1. Направление передачи мощности ими изменяется без изменения скорости. Они могут быть как прямыми, так и спиральными. Со спиральной угловой передачей также используется упорный подшипник, так как он создает осевое усилие в осевом направлении. Угловые шестерни с углами вала, отличными от 90°, называются угловыми косыми шестернями.

      1. Коническое зубчатое колесо

      Они имеют форму конуса на их делительной поверхности, и зубья нарезаны вдоль конуса. Они передают усилие между двумя валами, пересекающимися в одной точке. Различные виды конических зубчатых колес представляют собой косозубые конические зубчатые колеса, спирально-конические зубчатые колеса, прямые конические зубчатые колеса, угловые зубчатые колеса, угловые конические зубчатые колеса, нулевые зубчатые колеса, гипоидные зубчатые колеса и конические зубчатые колеса коронок.

      1. Спирально-коническое зубчатое колесо

      Конические зубчатые колеса с изогнутыми линиями зубьев называются спирально-коническими зубчатыми колесами.Они превосходят прямые конические шестерни по эффективности, прочности, вибрации и шуму из-за более высокого коэффициента контакта, но их сложно изготовить. Поскольку зубья изогнуты, создается осевое усилие. Эти шестерни с нулевыми углами закручивания называются коническими шестернями с нулевым углом наклона.

      1. Цилиндрическая шестерня

      Цилиндрическая шестерня входит в группу шестерен с параллельными валами. Это цилиндрические шестерни, линии зубьев которых прямые и параллельны валу. Цилиндрические зубчатые колеса представляют собой зубчатые колеса с цилиндрическими делительными поверхностями.В парных зацеплениях большая из них называется шестерней, а меньшая — шестерней. Они достигают высокой точности и относительно просты в изготовлении.

      1. Зубчатая рейка

      Зубчатая рейка состоит из зубьев одинакового размера и формы, нарезанных на равных расстояниях вдоль плоской поверхности или прямого стержня. Это цилиндрическая шестерня, имеющая радиус бесконечности шага. Он преобразует вращательное движение в поступательное за счет зацепления с цилиндрической шестерней. Прямые зубчатые рейки и спиральные зубчатые рейки — это более широкая классификация.

      1. Косозубая шестерня

      Эти шестерни могут передавать высокие нагрузки. Они очень тихие и представляют собой цилиндрическую шестерню с извилистыми линиями зубьев. Два его подразделения — левосторонний поворот и правосторонний поворот.

       

      (Изображение будет загружено в ближайшее время)

       

      Различные типы и области применения зубчатых колес

      Поскольку зубчатые колеса являются неотъемлемой частью многих устройств, инструментов и транспортных средств, они имеют широкий спектр применения. Везде используются различные типы передач в соответствии с требованиями.Таким образом, применение зубчатых колес приведено ниже в соответствии с типами зубчатых колес.

      9

      Тип передач

      Приложение

      червяч

      9 Инструменты

      Лифты и лифты

      Системы обработки материалов

      Автомобили (системы рулевого управления)

      Spur Gear

      Часы

      Насосы

      Поливные системы

      Бытовая техника

      Бытовая техника

      Машины для стирки и сушки

      Электростанции

      Системы обработки материалов

      Aerospace и Aircraft

      Railways

      Коническое колесо

      9 Насосы

      Системы обработки материалов

      Aerospace и Aircraft

      Railways и Train

      Автомобили

      Свинерный редуктор

      90 415

      Аналогично цилиндрическим зубчатым колесам, но с большей нагрузкой и более высокими скоростями.

      Автомобили (системы передачи)

      стойки и шестерня

      весы

      Материал обработки и трансферные системы

      железных дорог и поездов

      автомобилей (системы рулевого управления)

      Fun Facts о Типы зубчатых колес и их применение:

      Изучение зубчатых колес со временем может стать утомительным. Чтобы избавить вас от скуки, Веданту принесла несколько фактов о снастях:

      • Первая шестерня была сделана из дерева.Они применялись в водяных и ветряных мельницах.

      • Впервые в часах были использованы металлические шестерни.

      • Шестерни, используемые в автомобилях, известны как косозубые.

      • Некоторые шестерни не имеют круглой формы. Некоторые из них конические и квадратные.

      • Самая большая шестерня в мире весит 73,5 тонны и имеет диаметр 13,2 метра.

      • Американские горки не могут работать без шестеренок

      • У насекомого по имени Иссус есть шестеренки на задних лапах, которые позволяют ногам функционировать вместе в синхронном движении, когда насекомое прыгает.Это пример естественного снаряжения.

      Заключение:

      Тема зубчатых колес является неотъемлемой частью механики, и по этой теме задают много вопросов на различных экзаменах, включая инженерные экзамены по более высоким стандартам. Вышеупомянутая статья очень подробно освещает тему типов зубчатых передач и их применения. Он начинается с определения механизма и продолжает охватывать такие темы, как его типы, классификация, применение и т. д. После прочтения этой статьи вы сможете понять основы главы, а также будете хорошо подготовлены для понимания дополнительных концепций. связанные с темой.

      Зачем выбирать заметки Веданту для изучения типов шестерен и их применения?

      Vedantu — это платформа образовательных технологий, которая стремится предоставить лучшее своим студентам и пользователям. Чтобы выполнить это обязательство, Vedantu бесплатно предоставил всем пользователям Types of Gears свои приложения. Контент, доступный для вас, курируется экспертами, имеющими многолетний опыт работы в области механики. Это делает информацию очень надежной и заслуживающей доверия.

      Снаряжение и его типы, а также его применение — очень важная тема, и Ведану прекрасно это понимает.Поэтому Веданту позаботился о том, чтобы он был доступен вам бесплатно. Здесь нет скрытых платежей, а также вам необходимо войти в систему, чтобы получить к нему доступ.

      Типы шестерен | Параметры зубчатых колес и профили зубьев

      Шестерни представляют собой вращающиеся элементы машин, которые передают крутящий момент с одного вала на другой через врезанные в них зубья. Шестерни с одинаковым профилем зубьев зацепляются. Это позволяет передавать мощность с ведущего вала на ведомый.

      В машинах используются различные типы зубчатых колес, поскольку они могут быть рассчитаны на различные силы из различных материалов.Их также можно использовать для увеличения/уменьшения скорости вращения, а также для изменения направления вращения.

      Шестерни

      также могут использоваться для перекачивания жидкостей, например, в случае шестеренных насосов для мазута и смазочного масла. Они настолько хорошо взаимодействуют друг с другом (образуя поршневой насос), что жидкость выталкивается вперед с высоким давлением нагнетания.

      Они также используются в цепных блоках для легкого подъема тяжелых предметов. Таким образом, шестерни являются основным компонентом большинства оборудования, поскольку они достаточно универсальны и способны выполнять множество задач.

      Разница между шестернями и звездочками

      Шестерни и звездочки используют зубья для передачи крутящего момента. Хотя на первый взгляд они оба выглядят одинаково, есть некоторые заметные различия, которые могут помочь нам легко их идентифицировать.

      Звездочка
      • Шестерни являются предпочтительным решением для трансмиссий на короткие расстояния. Использование звездочки и цепи помогает передавать мощность на значительно большее расстояние с помощью цепи.
      • В то время как зубья двух шестерен идеально входят в зацепление друг с другом, для звездочки это не так.Зуб звездочки на самом деле предназначен для попадания в полость, такую ​​как цепь велосипеда или гусеницы военного танка.
      • В то время как шестерни способны передавать крутящий момент в параллельном, перпендикулярном и любом другом промежуточном направлении, звездочки могут передавать это только вдоль параллельной оси.
      • Шестерни передают крутящий момент в обратном направлении. Если ведущий вал вращается по часовой стрелке, ведомый вал будет вращаться против часовой стрелки. У звездочек направление вращения остается прежним.
      • Шестерни со сломанным зубом могут быть не такими эффективными, как идеальная система, но они будут работать. В случае звездочек один или несколько сломанных зубцов могут привести к тому, что цепь сойдет с места, и система остановится.

      Различные типы зубчатых колес и их применение

      Существует много типов шестерен, и каждая из них предлагает некоторые компромиссы. Все сводится к ожиданиям конструктора от зубчатой ​​передачи. Факторы, которые могут быть рассмотрены, следующие:

      • Требования к крутящему моменту/рабочему циклу
      • Скорость вращения/передаточное число
      • Среда обслуживания
      • Наличие места/ограничения
      • Бюджет

      На основе этих факторов выбор сужается до того, будут ли шестерни работать на параллельных/непараллельных и пересекающихся/непересекающихся осях.Давайте узнаем немного больше о том, какие варианты есть и что предлагает каждый из них.

      Цилиндрическое зубчатое колесо

       

      Самый распространенный тип шестерни. Его простая и эффективная конструкция открывает широкие возможности для применения. Зубья цилиндрических шестерен параллельны и прямолинейны на цилиндрическом корпусе шестерни.

      Цилиндрические зубчатые колеса

      используют конфигурацию с параллельными осями в сопряженных парах. Они прекрасно работают в приложениях с умеренной нагрузкой и умеренной скоростью и обычно используются в приложениях , где шум и вибрация не являются проблемой .

      Два прямозубых зубчатых колеса разного размера могут использоваться для изменения крутящего момента и скорости вращения. Простая конструкция обеспечивает высокую точность изготовления. Одним из его преимуществ является обеспечение высокой эффективности передачи без осевой нагрузки на вал.

      Некоторые недостатки включают высокий уровень шума и вибрации при работе на высоких скоростях, а также большую нагрузку, которой подвергаются зубья в этой простой конструкции. Это ограничивает его грузоподъемность.

      Зубчатая рейка

      Можно комбинировать прямозубые шестерни с рейкой для преобразования вращательного движения в поступательное .Рейка состоит из зубьев, нарезанных в прямой ряд на плоской поверхности. Эти зубья имеют тот же профиль, что и прямозубая шестерня.

      Зубья цилиндрической шестерни входят в зацепление с зубьями на рейке аналогично тому, как они входят в зацепление с другой цилиндрической шестерней. Когда шестерня вращается, она толкает рейку по прямой линии.

      Система зубчатой ​​рейки, также известная как система реечной передачи, находит применение во многих продуктах, таких как автомобили, лестничные подъемники, железные дороги и т. д. Она используется для точной настройки параметров оборудования, например, для контроля количества топлива, поступающего в дизель-генератор через топливный насос высокого давления.

      Внутренняя шестерня

      Цилиндрические зубчатые колеса

      также могут быть объединены с внутренним зубчатым колесом для создания планетарной зубчатой ​​​​системы. Внутреннее зубчатое колесо имеет зубья на внутренней стороне кольцеобразного корпуса зубчатого колеса. Эта шестерня сопрягается с цилиндрическими шестернями, расположенными внутри нее, для передачи движения.

      Внутренние зубчатые механизмы бывают трех типов: планетарные, солнечные и звездообразные. В зависимости от применения и других соответствующих факторов, наряду с желаемым направлением вращения, могут быть созданы различные передаточные отношения.

      Внутренние зубчатые колеса используются в различных отраслях промышленности, где они обычно используются в качестве редукторов. Они идеально подходят для изменения передаточных чисел в велосипедах, часах и автоматических коробках передач в автомобилях.

      Винтовая шестерня

      Косозубые шестерни аналогичны цилиндрическим зубчатым колесам по конструкции и применению, поскольку они используют ту же конфигурацию параллельных осей с параллельными зубьями. Зубья, однако, расположены под таким углом, что если бы мы их удлинили, они образовали бы спираль вокруг вала, отсюда и название.

      В отличие от прямозубых шестерен, зубья косозубых шестерен входят в контакт друг с другом постепенно. Это позволяет избежать ударной нагрузки на зубы. Из-за этой особенности постепенной нагрузки одновременно контактируют более одной пары зубов. Происходит распределение нагрузки, позволяющее косозубым зубчатым колесам выдерживать более высокие нагрузки по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами .

      Постепенное нагружение также снижает шум и вибрацию, что делает этот тип идеальным для высоких нагрузок и высокоскоростных приложений .

      Использование косозубых передач создает осевые нагрузки, поэтому они должны поддерживаться упорными подшипниками.Пара сопрягаемых косозубых шестерен состоит из одной шестерни левой и одной правой закрутки, в отличие от прямозубых цилиндрических шестерен, у которых зубья всегда параллельны оси.

      Двойная косозубая шестерня

      Двойные косозубые шестерни представляют собой косозубые шестерни особого типа. Они были созданы для преодоления высокой осевой тяги, связанной с одинарными косозубыми передачами.

      Двойные косозубые шестерни сочетают две противоположные ориентации зубьев вместе, обычно вдоль середины поверхности зубчатого колеса. Осевая нагрузка, создаваемая левым зубом, нейтрализуется правым зубом, что устраняет необходимость в упорном подшипнике.

      Типичные варианты использования двойных косозубых передач включают первичные двигатели, такие как газовые турбины и генераторы. Они также находят применение в вентиляторах, насосах и компрессорах.

      Как и в случае одинарных косозубых передач, двойные косозубые шестерни также обеспечивают плавную и бесшумную работу на всех скоростях .

      Шестерня «елочка»

      Шестерня типа «елочка» представляет собой особый тип двойной косозубой шестерни. В то время как косозубая шестерня имеет канавку посередине между зубьями, шестерня типа «елочка» ее не имеет.

      Такая конструкция помогает компенсировать осевые нагрузки на каждый ряд зубов. Таким образом, допускаются большие углы, так как меньше опасность отказа.

      Обычно используется конфигурация с пересекающимися осями, когда два вала перпендикулярны друг другу. Крутящий момент передается от шестерни-елочки на обычную двойную косозубую шестерню.

      Шестерня типа «елочка» не создает осевого усилия и обеспечивает более тихую, плавную и эффективную работу при любых скоростях и нагрузках .

      Винтовая передача

      Винтовая передача также известна как косозубая передача. Они используются для передачи движения между непараллельными непересекающимися валами.

      В то время как косозубые шестерни обычно входят в зацепление между параллельными валами, винтовые шестерни делают это под углом 90 градусов.

      Зубья на винтовой передаче имеют форму спирали. Они образуют точку контакта между двумя шестернями и, следовательно, не очень подходят для высоких нагрузок и высоких скоростей . Они также имеют низкий КПД по сравнению с другими косозубыми передачами.

      Уникальной особенностью винтовых передач является то, что они используют одну и ту же пару ручек при включении. Движение передается, когда одни и те же пары рук скользят друг относительно друга. Поэтому смазка винтовых передач является необходимостью. Нет ограничений на комбинацию количества зубов.

      Коническая шестерня

      Типы зубчатых колес, которые мы называем коническими, имеют конусообразную форму с размещением зубьев на конической поверхности. Верхушка конуса срезана. Две сопряженные шестерни обычно располагаются на перпендикулярных осях пересекающихся валов.

      Одним из наиболее распространенных применений конических зубчатых колес является изменение оси силовой передачи . При этом количество оборотов в минуту и ​​крутящий момент могут быть изменены по мере необходимости путем изменения размера шестерни.

      Также есть возможность увеличить или уменьшить угол между валами. Два вала не обязательно должны быть строго перпендикулярны.

      Благодаря конструкции конического зубчатого колеса, когда два сопряженных зуба соприкасаются, контакт происходит сразу, а не постепенно. Таким образом, возникает та же проблема высокого напряжения, что и в случае цилиндрических зубчатых колес.

      Это ударопрочное сопряжение производит больше шума и вызывает чрезмерную нагрузку на зубья шестерни . Высокая нагрузка в конечном итоге влияет на долговечность и срок службы конического зубчатого колеса.

      Это также влияет на тип приложений, для которых они используются. Прямые конические шестерни обычно используются при низких оборотах (менее 500 об/мин или окружной скорости 2 м/с).

      Несмотря на эти ограничения, они находят применение во многих отраслях промышленности. Некоторым оборудованием, в котором используются конические шестерни, являются автомобили, насосы, станки (фрезерные и токарные), оборудование для упаковки пищевых продуктов, регулирующие клапаны для жидкости и садовое оборудование.Они также самые простые в изготовлении и, следовательно, вполне доступны по цене и доступны в различных размерах.

      Спиральная коническая шестерня

      Спиральные конические шестерни используются для преодоления ограничений прямых конических шестерен. Как следует из названия, зубья спирально-конической шестерни расположены по спирали.

      Когда две спиральные шестерни соприкасаются, они делают это постепенно. Это позволяет избежать ударной нагрузки на зубья, поскольку предыдущая пара зубьев шестерни (которая теперь теряет контакт) все еще несет часть нагрузки.От этой пары новая сопряженная пара медленно принимает на себя нагрузку.

      Это делает работу плавной и бесшумной . Это также увеличивает безопасную грузоподъемность механизма. Таким образом, спирально-конические зубчатые колеса находят применение в приложениях с высокими требованиями (скорости более 500 об/мин) для безопасной и надежной работы.

      Некоторыми из этих применений являются силовая передача, автомобильные дифференциалы, робототехника, носовые и кормовые подруливающие устройства на кораблях.

      Угловая шестерня

      Шестерни

      Mitre представляют собой конические шестерни с передаточным числом 1:1.У привлекательной пары всегда будет одинаковое количество зубов. Они передают мощность между пересекающимися осями.

      Угловые шестерни применяются в станках для изменения направления вращения только . Они не вызывают изменения скорости вращения вала или крутящего момента.

      Угловой редуктор может быть прямым или спиральным. Прямые угловые шестерни имеют то преимущество, что им не приходится иметь дело с какой-либо осевой силой. Но они имеют ограничения прямых конических шестерен. Спиральные угловые шестерни создают осевое усилие, что требует использования упорных подшипников.

      Шестерни

      обычно входят в зацепление под углом 90 градусов. Но они могут производиться и для спаривания под другими углами. Если они сопрягаются под любым другим углом от 0 до 180, они известны как угловые угловые шестерни. Наиболее распространенный диапазон угловых зубчатых колес составляет от 45 до 120 градусов.

      Гипоидная передача

      Гипоидная передача

      Гипоидная шестерня похожа на спирально-коническую шестерню, но имеет некоторые заметные отличия. В отличие от спиральных передач, валы гипоидных передач не пересекаются.

      Гипоидное зубчатое колесо расположено со смещением относительно венца, которое обычно представляет собой спирально-коническое зубчатое колесо. Такое расположение гипоидной шестерни приводит к большему контакту при соединении. Это повышает грузоподъемность, а также долговечность системы трансмиссии.

      Еще одним отличием является форма гипоидной передачи. Корпус редуктора имеет форму вращающегося гиперболоида.

      Конус образуется, когда прямоугольный треугольник вращается вокруг одного из ребер, образующих прямой угол.Если мы заменим гипотенузу (которая является прямой линией) прямоугольного треугольника на гиперболу и вращаем его вокруг того же ребра, мы получим форму гиперболоида.

      Эта форма идеально сочетается со спиральным коническим зубчатым колесом, так как два сопрягаемых зубчатых колеса расположены немного сбоку.

      По сравнению с коническими зубчатыми колесами гипоидные зубчатые колеса обеспечивают более высокое снижение скорости из-за их большого коэффициента контакта. Увеличенный контакт также обеспечивает более высокую передачу нагрузки при одновременном подавлении шума и вибрации .

      Однако создание сетки является сложным, и производство также затруднено. Гипоидные передачи используются в автомобильных дифференциальных системах.

      Гипоидные передачи имеют некоторое сходство с червячными передачами, но имеют перед ними определенные преимущества. Во-первых, происходит меньшее скольжение, что снижает энергопотребление. Во-вторых, смещение между двумя шестернями меньше, что экономит место. Наконец, обе шестерни могут быть термообработаны, что придает большую жесткость, уменьшая размер используемых шестерен.

      Червячная передача

      В червячной передаче червяк входит в зацепление с червячным колесом и происходит передача движения.Червячная передача напоминает винт и при вращении входит в зацепление с цилиндрической шестерней, иногда также известной как червячное колесо.

      Эта система используется для передачи движения между двумя непараллельными, непересекающимися валами. Червячные передачи обеспечивают одно из самых высоких передаточных чисел .

      Уникальной характеристикой этого зубчатого привода является то, что вращение зубчатой ​​пары может быть заблокировано. Это связано с тем, что червячное колесо не может провернуть червячное колесо, если оно установлено под определенным углом. Однако червячная передача может поворачивать червячное колесо на любой угол.Это свойство используется в приложениях , требующих самоблокирующихся механизмов .

      Однако червячные передачи

      имеют определенные недостатки. Эффективность передачи не так хороша по сравнению с другими передачами. Кроме того, тот факт, что во время передачи между червяком и червячным колесом происходит скольжение, делает смазку фактором, на который следует обратить внимание. Непрерывная смазка является основой для бесперебойной работы.

      Червячные передачи распространены в автомобилях, системах рулевого управления, лифтах и ​​системах погрузочно-разгрузочных работ.

      Параметры шестерни

      Теперь, когда у нас есть общее представление о различных типах зубчатых колес, мы можем лучше разобраться в технических вопросах и понять значение различных терминов, с которыми можно столкнуться при изучении зубчатых колес.

      Внешний диаметр

      Максимальный диаметр шестерни. Это расстояние от центра корпуса шестерни до вершины зуба. Внешний диаметр означает крайнюю степень шестерни.

      Круг поля

      Делительная окружность двух зацепляющихся шестерен касается друг друга в точке, где сопрягаемые зубья соприкасаются друг с другом.Он проходит примерно по центру зуба шестерни. Окружность шага — это место, где происходит передача движения, и, следовательно, эта окружность используется для всех целей расчета. Точка, в которой шестерни соприкасаются, называется точкой тангажа.

      Расстояние до центра

      Это расстояние между центрами двух сопряженных шестерен системы. Важно правильно установить это расстояние для эффективной передачи крутящего момента. Он рассчитывается путем сложения диаметра делительной окружности двух шестерен и деления на два.

      Корень

      Корень — это точка, в которой зуб соединяется с корпусом шестерни. Это впадина между самой нижней частью двух соседних зубьев шестерни.

      Диаметр основания — это расстояние между центром корпуса шестерни и основанием зуба шестерни. Высота зуба двух сопряженных шестерен должна быть срезана таким образом, чтобы она не превышала основание шестерни, чтобы предотвратить контакт вершины зуба с основанием другой шестерни во время вращения.

      Шаг

      Шаг определяется как расстояние между одной и той же точкой на двух соседних зубьях шестерни.Его можно легко рассчитать, разделив окружность шестерни в этой точке на количество зубьев.

      Но слово «шаг» может сбить с толку, так как в разных точках по высоте зуба значение будет разным. Таким образом, диаметр должен быть указан. Некоторыми популярными шагами являются круговой шаг, нормальный базовый шаг и угловой шаг. Круговой шаг — это расстояние между одинаковыми точками на двух поверхностях зубьев вдоль делительной окружности.

      Диаметральный шаг

      Диаметральный шаг информирует нас о плотности зубьев.Он рассчитывается путем деления общего числа зубьев шестерни на диаметр делительной окружности. Его единицей является количество зубьев на метр.

      Профиль зуба

      Профиль зуба относится к форме зуба шестерни. Есть много разных вариантов, из которых мы можем выбирать. Мы могли бы сделать их прямоугольными, треугольными, в форме дуги окружности или перейти к более сложным формам, таким как парабола или эвольвента.

      Однако простые формы, такие как прямоугольники и треугольники, создают сильную вибрацию, шум и будут очень неэффективны из-за чрезмерного скольжения.Сложные формы повышают эффективность и обеспечивают бесшумную работу. Давайте посмотрим, какие типы профилей используются сегодня.

      Эвольвентный профиль зуба

      Это наиболее широко используемый профиль зуба. Использование эвольвентных зубчатых колес имеет определенные преимущества, такие как:

      • Простота и дешевизна производства

      • Может компенсировать небольшие отклонения межосевого расстояния.

      • Большая толщина корня придает прочность

      • Постоянный угол давления во время работы делает работу плавной

      Циклоидный профиль зуба

      Циклоидальный профиль зуба является вторым наиболее распространенным профилем в использовании.Такой профиль обеспечивает одинаковый износ всего зуба. Циклоидные зубья шестерни находят применение в часах и инструментах. Он редко используется для интенсивных приложений, поскольку его трудно производить.

      Профиль дуги окружности

      Этот профиль не так популярен, но его преимущество заключается в медленном износе, так как дуга неравномерна. Он подразделяется на два типа: одиночная дуга и составная дуга.

      Как следует из названия, зуб имеет цилиндрическую форму, которая сопрягается с другой шестерней.Иногда выпуклая дуга может вписываться в вогнутую дугу для лучшей передачи. Однако этот профиль труднее изготовить по сравнению с эвольвентным профилем.

      Материалы для зубчатых колес и обработка поверхности

      Шестерни

      производятся с использованием различных материалов, и этот выбор также повлияет на метод обработки поверхности, который может быть выбран для повышения производительности.

      Зубчатые колеса могут быть изготовлены из различных типов металлов, а также из неметаллов, таких как сталь, чугун, пластик, нейлон и волокно.Каждый материал имеет свои отличительные особенности:

      • Сталь используется для интенсивного применения. Он обеспечивает высокую прочность и твердость. Углеродистая и легированная сталь являются обычным выбором.
      • Чугун
      • легко производить, и его обычно предпочитают при массовом производстве зубчатых колес. Однако при таком способе производства теряется точность.
      • Нейлон
      • — это недорогой, легкий и не вызывающий коррозии материал для зубчатых передач. Нейлон — хороший выбор для малонагруженных и подверженных коррозии применений.

      Обработка поверхности зубчатых колес обычно необходима перед вводом их в эксплуатацию. Двумя полезными методами чистовой обработки поверхности зубчатых колес являются шлифование и термообработка.

      Шлифование зубьев шестерен делает их гладкими и обеспечивает бесшумную работу. Однако это увеличивает конечную стоимость производства.

      Существует множество методов термической обработки для повышения прочности, чистоты поверхности и долговечности зубчатых колес. Некоторыми из этих процедур являются науглероживание, отжиг, отпуск, поверхностная закалка и нормализация.

      В зависимости от используемого материала и применяемой технологии шестерни могут быть прочными, термостойкими, твердыми и долговечными.

      В чем разница между прямозубыми, косозубыми, коническими и червячными передачами?

      Шестерни являются важной частью многих двигателей и машин. Шестерни помогают увеличить выходной крутящий момент, обеспечивая понижение передачи, и они регулируют направление вращения, как вал, для задних колес автомобилей. Вот некоторые основные типы шестерен и их отличия друг от друга.

      Скачать эту статью в формате .PDF

      Цилиндрические зубчатые колеса 2. Косозубые зубчатые колеса имеют более плавную работу благодаря угловому закручиванию, создающему мгновенный контакт с зубьями шестерни. 1. Цилиндрические шестерни установлены последовательно на параллельных валах для достижения больших передаточных чисел.

      Наиболее распространенными зубчатыми колесами являются прямозубые, и они используются последовательно для больших зубчатых передач. Зубья цилиндрических шестерен прямые и установлены параллельно на разных валах. Цилиндрические шестерни используются в стиральных машинах, отвертках, заводных будильниках и других устройствах.Они особенно громкие из-за зацепления и столкновения зубьев шестерни. Каждый удар производит громкий шум и вызывает вибрацию, поэтому цилиндрические зубчатые колеса не используются в машинах, таких как автомобили. Нормальный диапазон передаточного числа составляет от 1:1 до 6:1.

      Косозубые шестерни

      3. На изображении выше показаны две различные конфигурации конических зубчатых колес: прямые и спиральные зубья.

      Косозубые шестерни работают более плавно и тихо по сравнению с цилиндрическими шестернями благодаря взаимодействию зубьев.Зубья косозубой шестерни срезаны под углом к ​​поверхности шестерни. Когда два зуба начинают зацепляться, контакт происходит постепенно — начиная с одного конца зуба и поддерживая контакт по мере того, как шестерня вращается до полного зацепления. Типичный диапазон угла наклона спирали составляет от 15 до 30 градусов. Осевая нагрузка напрямую зависит от величины тангенса угла винтовой линии. Косозубая шестерня является наиболее часто используемой передачей в трансмиссиях. Они также генерируют большую тягу и используют подшипники для поддержки осевой нагрузки.Косозубые шестерни можно использовать для регулировки угла поворота на 90 градусов. при установке на перпендикулярные валы. Его нормальный диапазон передаточного числа составляет от 3:2 до 10:1.

      Конические шестерни

      Конические шестерни используются для изменения направления вращения вала. Конические шестерни имеют зубья прямой, спиральной или гипоидной формы. Прямые зубья имеют характеристики, аналогичные цилиндрическим зубчатым колесам, а также оказывают большое влияние при зацеплении. Как и в цилиндрических зубчатых колесах, нормальный диапазон передаточных чисел для прямозубых конических зубчатых колес составляет от 3:2 до 5:1.

      5. В этом двигателе используется комбинация гипоидных и спирально-конических шестерен для работы двигателя.4. Поперечное сечение двигателя на изображении выше демонстрирует, как используются спиральные конические шестерни.

      Спиральные зубья работают так же, как косозубые шестерни. Они производят меньше вибрации и шума по сравнению с прямыми зубьями. Правая сторона спирального скоса представляет собой наружную половину зуба, наклоненную к перемещению по часовой стрелке от аксиальной плоскости. Левая сторона спирального скоса движется против часовой стрелки.Нормальный диапазон передаточных чисел составляет от 3:2 до 4:1.

      6. В приведенной выше гипоидной передаче большая шестерня называется венцом, а маленькая шестерня называется шестерней.

      Гипоидные зубчатые колеса представляют собой тип спирального зубчатого колеса, форма которого представляет собой вращающийся гиперболоид, а не коническую форму. Гипоидная шестерня размещает шестерню вне оси зубчатого венца или коронного колеса. Это позволяет увеличить диаметр шестерни и обеспечить большую площадь контакта.

      Шестерня и шестерня часто всегда противоположны друг другу, а угол спирали шестерни обычно больше, чем угол шестерни.Гипоидные передачи используются в силовых передачах из-за их больших передаточных чисел. Нормальный диапазон передаточных чисел составляет от 10:1 до 200:1.

      Червячные передачи

      7. Модель в разрезе показывает типичное размещение и использование червячной передачи. Червячные передачи имеют встроенный механизм безопасности, поскольку они не могут работать в обратном направлении.

      Червячные передачи

      используются в крупных редукторах. Типичными являются диапазоны передаточных чисел от 5:1 до 300:1. Установка устроена так, что червяк может вращать шестерню, но шестерня не может вращать червяк.Угол червяка небольшой, и в результате шестерня удерживается на месте за счет трения между ними. Шестерня используется в таких приложениях, как конвейерные системы, в которых функция блокировки может действовать как тормоз или аварийная остановка.

       

      Типы зубчатых колес – Полное объяснение

      В этой статье мы узнаем о различных типах зубчатых колес , используемых для передачи мощности с одного вала на другой. Различные типы зубчатых колес, полученные на основе различных критериев, включают прямозубые, косозубые, спиральные, конические, зубчатые и реечные шестерни и т. д.Здесь мы кратко обсудим каждый тип. Зубчатые колеса в основном используются для передачи мощности с одного вала на другой. Классификация зубчатых колес осуществляется по следующим основаниям:

      1. По расположению валов зубчатых колес
      (i) Параллельные зубчатые колеса

      Когда два параллельных и лежащих в одной плоскости вала соединены зубчатыми колесами, как показано на рисунке выше, используемые типы зубчатых колес называются цилиндрическими зубчатыми колесами. Расположение шестерен называется прямозубым зацеплением.Цилиндрические шестерни имеют зубья, параллельные оси колеса.
      Примеры: Цилиндрическое зубчатое колесо, косозубое зубчатое колесо, двойное косозубое зубчатое колесо (шевронное зубчатое колесо)

      (ii) Пересекающиеся зубчатые колеса

      Когда два непараллельных или пересекающихся, но лежащих в одной плоскости вала соединены зубчатыми колесами, как показано на рисунке выше называется коническим зубчатым колесом. И такое расположение называется коническим зацеплением.
      Примеры : Коническая шестерня, косозубая шестерня, угловая шестерня.

      (iii) Непересекающиеся и непараллельные

      Непересекающиеся и непараллельные i.е. некомпланарные валы соединены зубчатыми колесами, как показано на рисунке выше, называются косыми коническими зубчатыми колесами или спиральными зубчатыми колесами. И механизм называется косой конической передачей или спиральной передачей.
      Примеры: Спиральные шестерни.

      2. На основе окружной скорости зубчатых колес
      (i) Низкоскоростные:

      Зубчатые колеса, имеющие скорость менее 3 м/с, называются низкоскоростными.

      (ii) Среднескоростные:

      Зубчатые колеса со скоростью от 3 м/с до 15 м/с называются среднескоростными.

      (iii) Высокоскоростные:

      Зубчатые колеса, имеющие скорость более 15 м/с, называются быстроходными.

      3. По видам зубчатых передач.
      (i) Внешняя передача

      Когда шестерни двух валов входят в зацепление снаружи, как показано на рисунке выше, такие шестерни называются внешними шестернями. Во внешнем зацеплении большая из двух зацепленных шестерен называется прямозубой или шестерней, а меньшая — шестерней. Движение двух колес во внешнем зацеплении всегда неодинаково (т.е. если один движется по часовой стрелке, то другой будет двигаться против часовой стрелки).

      (ii) Внутреннее зацепление

      Когда шестерни двух валов входят в зацепление друг с другом внутри, как показано на приведенном выше рисунке, это называется внутренним зацеплением. Во внутреннем зацеплении большее из двух колес называется кольцевым колесом, а меньшее колесо называется шестерней. Движение двух колес во внутреннем зацеплении всегда похоже (т.е. если одно движется по часовой стрелке, то другое также будет двигаться по часовой стрелке).

      (iii) Рейка и шестерня

      Иногда происходит зацепление шестерен вала снаружи и внутри с шестернями по прямой линии (т.е. по прямой линии также определяется колесо бесконечного радиуса). Такой тип зубчатого колеса известен как зубчатая рейка. В зубчатых передачах реечного типа прямолинейная передача называется реечной, а круглая — шестерней. Реечные передачи используются для преобразования линейного движения во вращательное и наоборот.

      4.На основании положения зубьев на шестерне.
      (i) Прямые

      Прямые шестерни имеют прямые зубья на поверхности обода колеса. Например, прямозубая шестерня.

      (ii) Наклонные

      Наклонные шестерни имеют наклонные зубья на поверхности обода колеса. Например: Косозубые шестерни.

      (iii) Изогнутые

      Изогнутые шестерни имеют криволинейные зубья на поверхности колеса. Например: Спиральные шестерни.

      Типы зубчатых колес

      Читайте также:

      Теперь мы подробно обсудим каждую классификацию зубчатых колес.

      1. Цилиндрическое колесо

      Цилиндрическое колесо является самым простым из всех видов зубчатых колес и простым в изготовлении. Он имеет прямые зубья, параллельные оси колеса или вала. Используется для передачи мощности между параллельными валами. В зацепление входит только один зуб цилиндрической шестерни. Он регулярно используется для уменьшения или увеличения скорости, повышения разрешения и точности систем позиционирования, увеличения крутящего момента. При работе создает шум.

      2.Косозубые шестерни

      Косозубые шестерни имеют наклонные зубья (зубья, срезанные под углом к ​​поверхности шестерни) на поверхности колеса. Его работа более плавная и тихая по сравнению с прямозубым механизмом. Чаще всего он используется в коробках передач.

      Косозубая шестерня может быть подразделена на два типа

      (i) Одинарная косозубая шестерня

      Это шестерня, имеющая наклонный зуб на поверхности колеса. Одинарная косозубая передача обладает осевой тягой.

      (ii) Двойные косозубые шестерни или зубчатые колеса типа «елочка»

      Шестерня типа «елочка» представляет собой тип двойной косозубой передачи, в которой имеется комбинация из двух косозубых колес противоположных направлений. Если смотреть сверху, то каждая винтовая канавка на этой шестерне выглядит как буква V. Шестерни типа «елочка» или двойные косозубые колеса имеют нулевую осевую нагрузку, чего нельзя сказать о одинарных косозубых зубчатых колесах. В отличие от винтовых зубчатых колес, они имеют то преимущество, что передают мощность плавно, потому что они входят в зацепление с двумя зубьями одновременно.

      3. Конические шестерни

      Это шестерни, которые передают мощность между двумя непараллельными или пересекающимися валами. Эти типы шестерен чаще всего используются в приводе дифференциала автомобиля.

      Коническая шестерня далее классифицируется как

      (i) Прямая коническая шестерня

      Эта шестерня имеет прямые зубья, коническую поверхность шага и сужение к вершине.

      (ii) Косые конические шестерни или спиральные конические шестерни

      Зубья изогнуты под углом, обеспечивающим постепенный и плавный контакт зуба.

      (iii) Коническая шестерня Zerol

      Эти шестерни аналогичны конической шестерне, но имеют изогнутые зубья с нулевым углом спирали, так что концы зубьев совпадают с осью.

      (iv) Гипоидное коническое зубчатое колесо

      Эти типы зубчатых колес аналогичны спиральным коническим зубчатым колесам, но делительная поверхность является гиперболической, а не конической.

      (v) Угловое зубчатое колесо

      Это тип конического зубчатого колеса, в котором два вала пересекаются друг с другом под прямым углом.Он используется для передачи энергии под прямым углом.

      4. Внутреннее зацепление

      При внутреннем зацеплении две шестерни находятся в зацеплении друг с другом.

      5. Внешняя передача

      В внешней передаче два вала соединены с шестернями, которые зацепляются друг с другом снаружи.

      6. Реечные передачи

      В реечных передачах вал зацепляется снаружи и внутри с прямолинейной шестерней.Круговая шестерня называется шестерней, а прямолинейная шестерня называется рейкой. Реечная передача показана на рисунке ниже.

      7. Червячная передача

      Червячная передача представляет собой устройство из двух шестерен, в котором одна шестерня, называемая червячной (шестерня в форме винта), входит в зацепление с червячной передачей (подобной цилиндрической шестерне). Эти два элемента называются червячным винтом и червячным колесом. Червячные передачи используются в прессах, прокатных станах, на рулях и червячных пилах и т.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.