Виды зубчатых зацеплений: геометрические параметры, достоинства и недостатки

геометрические параметры, достоинства и недостатки

Существует достаточно большое количество различных механизмов, предназначенных для передачи усилия и вращения. Довольно большое распространение получила зубчатая передача. Подобный механизм выступает в качестве промежуточного элемента, который изготавливается при применении металла с различными эксплуатационными характеристиками. Рассмотрим особенности подобного механизма подробнее.

Зубчатая передачаЗубчатая передача

Содержание

Общее описание

Стандартная ременная передача предусматривает использование промежуточного элемента, в качестве которого выступает ремень. Зубчатое зацепление характеризуется наличием поверхности зацепления и сопряжения зубьев. Основные элементы зубчатой передачи следующие:

  1. Ведущее и ведомое колесо.
  2. Вал, который предназначен для непосредственного крепления колес.
  3. Подшипники, обеспечивающие подвижность колес.
  4. Шпонка, исключающая вероятность проворачивания колеса на валу.

Параметры зубчатой передачи могут существенно отличаться. Для начала отметим, что между ведомым и ведущим колесом предусмотрено наличие технологического зазора, который обеспечивает скольжение и возможность теплового расширения, а также смазывание основных элементов для исключения вероятности заклинивания механизма.

Чертеж цилиндрической зубчатой передачиЧертеж цилиндрической зубчатой передачи

Детали машин изготавливаются при применении самых различных металлов, в большинстве случаев это углеродистая сталь. Скорость вращения механизма зависит от точности шестерен, а также некоторых ее других параметров. Принцип работы устройства позволяет использовать его при создании самых различных механизмов, к примеру, насосов или передач.

Конструкция передач

Классическая схема зубчатой передачи применяется уже на протяжении длительного периода. Рассматриваемая конструкция имеет следующие особенности:

  1. В качестве основы применяется корпус. Зачастую он изготавливается из чугуна или других коррозионностойких сталей. Корпус обеспечивает надежное крепление основных элементов, а также является контейнером для смазки. Существует просто огромное количество различных корпусов, все зависит от области применения механизма.
  2. Основным элементом является вал, который передает зубчатым зацеплением вращение. Как правило, вал получает вращение от электрического привода или других элементов. Для их крепления устанавливаются подшипники. Вал подбирается под посадочное отверстие зубчатых колес, может иметь ступенчатую форму.
  3. Садятся шестерни на валы методом прессования. За счет этого исключается вероятность проворачивания элементов, которые находятся в зацеплении. Кроме этого, фиксация обеспечивается за счет шпонки.
  4. Расстояние между валами зубчатого зацепления выбирается с учетом диаметра колес, а также их других параметров.
  5. Форма шестерен может существенно отличаться. Зачастую боковая сторона имеет небольшие выступы, а рабочая поверхность представлена сочетанием зубьев. Количество зубьев, их направление и многие другие параметры могут существенно отличаться. Характеристики выбираются в зависимости от области применения механизма.

Коническая пара с прямым зубомКоническая пара с прямым зубом

В целом можно сказать, что рассматриваемое устройство довольно просто, за счет чего обеспечивается длительный срок эксплуатации. Разновидностью зубчатой передачи также является винтовой механизм или рейка. Сегодня чертеж винтовой передачи при необходимости можно сказать с интернета.

Классифицируют зубчатые передачи по довольно большому количеству различных признаков. Только при правильном выборе наиболее подходящего варианта исполнения можно обеспечить длительный срок эксплуатации и требуемые характеристики.

Классификация зубчатых передач

Бывают самые различные виды зубчатых передач. Классификация проводится по большому количеству различных признаков:

  1. Относительное расположение осей, на которых крепятся колеса. По этому признаку выделяют механизмы с параллельными осями, пересекающимися или скрещивающимися. Проще всего в изготовлении самая распространенная цилиндрическая зубчатая передача, так как в этом случае механизм характеризуется высокой надежностью и длительным сроком эксплуатации. Если нужно изменять направление вращения, то применяется другая конструкция. Зубчатые передачи с параллельными и пересекающимися осями применяются в самых различных случаях, к примеру, при создании насосов и приводом различных устройств.
  2. Расположение зуба на поверхности изделия относительно посадочного отверстия. По этому признаку выделяют передачи с внутренним и наружным зацеплением. Кроме этого, в некоторых механизмах есть реечная конструкция: прямая рейка подходит для преобразования вращений в прямолинейное движение.
  3. По форме профиля. Чаще всего устанавливается эвольвентная зубчатая передача, но также применяются неэвольвентные механизмы. Проводится классификация зубчатых колес в зависимости от расположения теоретической линии зуба. По этому признаку выделяют прямозубые устройства и с косым расположением. Кроме этого, есть шевронная зубчатая передача и с винтовым расположением. Современная косозубая передача получила широкое распространение, так как за счет подобного расположения зуба снижается износ и степень шума. Именно поэтому подобные варианты исполнения устанавливаются в случае, когда нужно передать высокую скорость или сделать бесшумное устройство. Конические зубчатые передачи могут изготавливаться и с прямым зубом, но подобные механизмы не предназначены для длительной работы, так как зуб при работе контактирует по всей площади.
  4. Классификация проводится по конструктивному оформлению корпуса. Выделяют закрытые и открытые передачи. Первый вариант исполнения могут работать исключительно при подаче смазывающего вещества, второй работает и на сухом ходу.
  5. Передача бывает понижающая и повышающая. Выбор проводится в зависимости от того, нужно ли увеличить количество оборотов или повысить передаваемое усилие.
  6. По величине окружности выделяют тихоходные, среднескоростные и быстроходные устройства. Выбор проводится в зависимости от того, каким свойствами должно обладать полученный механизм.

Шестерни понижающие

Шестерни понижающие

Заготовки для получения основных элементов получаются путем литья или штамповки. После этого проводится дальнейшая обработка. Процесс обработки предусматривает применение дисковых и пальцевых фрез, а также шлифовальных кругов для получения требуемого качества поверхности. Другими особенностями обработки отметим следующие моменты:

  1. Подобные изделия нельзя изготовить методом чистовой прорезки выбранной фрезы. Эта технология применяется только на первоначальном этапе обработки.
  2. Следующий шаг предусматривает механическую обработку путем обкатки при непосредственном зацеплении. Для этого применяется специальное колесо, которое изготавливается при применении высокопрочного металла.
  3. В качестве основания часто применяется углеродистая сталь. Для улучшения основных качеств проводится цементация, закалка, цианирование, а также азотирование. Для получения низкокачественных изделий улучшение проводится уже после нарезки зубьев, после чего поверхность доводится до готового варианта путем шлифования или обкатки.

Цилиндрические зубчатые передачи получили самое широкое распространение. Также может устанавливаться эвольвентная разновидность устройства. Для создания особых механизмов применяются планетарные передачи, которые характеризуются более сложной конструкцией.

Цилиндрическая зубчатая передачаЦилиндрическая зубчатая передача

Многие встречаются с рассматриваемым механизмом в виде редуктора, представленного цилиндрической передачей. Их распространение можно связать со следующим моментами:

  1. Технология изготовления подобных зубчатых колес достаточно проста, было создано просто огромное количество различного оборудования, которое предназначено для производства подобного изделия.
  2. В большинстве случаев вращение передается между двумя валами, которые расположены параллельно.
  3. Редуктор также имеет специальный корпус закрытого типа. Он предназначен для защиты механизма от воздействия окружающей среды, а также накопления масла.
  4. Изменение передаваемого усилия проводится за счет изменения диаметрального размера изделий.

Многие при эксплуатации передачи не уделяют должного внимания смазке. Именно эта причина приводит к существенному износу рабочих элементов. Своевременная подача смазывающей жидкости существенно снижается трение в зоне контакта, а также снижает вероятность появления коррозии на поверхности.

Конические передачи получили также весьма широкое распространение. Их ключевой особенностью можно назвать расположение осей под углом 90 градусов относительно друг друга. Конструктивными особенностями этого варианта исполнения назовем следующие моменты:

  1. Шестерни представлены формой срезанного конуса, которые могут соприкасаться друг с другом. Боковыми сторонами. За счет этого усилие передается под углом 90 градусов и поверхность соприкосновения достаточно большая.
  2. Профиль каждого зуба характеризуется тем, что он больше у снования и меньше возле вершины.
  3. Зубчатые венцы изготавливаются с прямой, криволинейной и тангенциальной нарезкой.
  4. Выделяют также гипоидный вариант исполнения. Он характеризуется высокой плавностью хода и низким уровнем шума на момент работы. Устанавливается подобное устройство в случае, когда усилие передается на протяжении длительного периода. При применении гипоидного варианта исполнения рекомендуется смазывать зону контакта при применении специального вещества, которое также выступает в качестве охлаждения.

В отличии от цилиндрических вариантов исполнения, рассматриваемый способен передавать всего 85% несущей способности. Потери можно связать с тем, что проводится перенаправление передаваемого усилия под большим углом.

Реечная передачаРеечная передача

Реечные передачи также получили весьма широкое распространение. Их непосредственное предназначение заключается в преобразовании вращения в возвратно-поступательное движение. Среди особенностей подобного варианта исполнения отметим следующие моменты:

  1. Реечная передача довольно проста в изготовлении и с ее монтажом, как правило, не возникает серьезных трудностей.
  2. Высокая надежность и хорошие нагрузочные способности также определили широкое распространение реечной передачи.
  3. Область применения довольно обширна: долбежные станки, транспортировочные механизмы, передачи других промышленных механизмов.

Разновидностью рассматриваемого варианта исполнения можно назвать зубчато-ременные передачи. Эта гибридная модель характеризуется свойствами, которые присущи обоим устройствам. К ключевым особенностям можно отнести:

  1. Тихая работа. Большинство звездочек характеризуется тем, что металл при соприкосновен на большой скорости становится причиной появления шума. Это может создавать довольно много дискомфорта.
  2. Отсутствие эффекта проскальзывания. За счет этого существенно повышается показатель КПД и область применения всего механизма.
  3. Стабильная работа при высоких оборотах достигается за счет применения гибких ремней со специальным сердечником.

Зубчато-ременная передачаЗубчато-ременная передача

Подобный механизм чаще других применяется в качестве привода электрического двигателя.

Геометрические параметры зубчатых колес

Для обеспечения качественного зацепления и условий для передачи большого усилия создается особая геометрия зубчатого колеса. Она характеризуется следующими особенностями:

  1. Боковые грани на момент работы механизма соприкасаются. Пятно контакта обеспечивается специальной криволинейной формой.
  2. Наибольшее распространение получил эвольвентный профиль.
  3. Создается угол зацепления таким образом, чтобы даже при несущественном смещении не происходило заклинивание механизма. Параметры зубчатых колес указываются на чертежах.

Основным элементом передачи можно считать зубчатые колеса. Их основными параметрами назовем следующие моменты:

  1. Делительная окружность. Она указывается на всех чертежах. Под этим параметром понимают соприкасающиеся окружности, катящиеся одна по другой без скольжения.
  2. Шаг расположения зубьев-расстояние между профильными поверхностями соседних зубьев. Этот параметр указывается для всех передач и механизмов в спецификации и на чертежах.
  3. Длина делительной окружности или модуль также является важным параметром, который нужно учитывать.
  4. Высота делительной головки.
  5. Зуб является важным элементом каждого колеса. Он характеризуется довольно большим количеством различных характеристик, среди которых отметим высоту ножки, самого зуба и делительной головки.
  6. Диаметр окружности вершин и впадин зубьев.

Некоторые их приведенных выше параметров рассчитываются при проектировании передачи, другие выбираются по табличным данным. Прямозубая передача проще всего в проектировании и изготовлении, но она характеризуется менее привлекательными эксплуатационными характеристиками. Крутящий момент и другие параметры выбираются в зависимости от поставленной задачи при проектировании конструкции.

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.

Применение зубчатых передачПрименение зубчатых передач

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:

  1. Визуальный осмотр требуется для того, чтобы исключить вероятность наличия трещин или сколов на поверхности.
  2. 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.
  3. На момент работы уделяется внимание тому, чтобы не возникало торцевое биение или другая неравномерность хода.
  4. 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.
  5. После высыхания краски уделяется внимание тому, чтобы точка касания была в средней части высоты зуба. Изменить положение можно путем установки специальных подкладок под подшипники.
  6. На момент обслуживания проводится добавление требующегося количества смазывающего вещества. Как ранее было отмечено, без него существенно увеличивается степень износа поверхности.

Редуктор паровой турбиныРедуктор паровой турбины

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.

Достоинства и недостатки

Рассматриваемое устройство характеризуется довольно большим количеством достоинств и недостатков, которые во многом определяют область применения. К преимуществам отнесем следующие моменты:

  1. Длительный эксплуатационный срок и высокая надежность. Применение стали в качестве основного материала при изготовлении механизма определяет то, что оно может прослужить в течение длительного периода. Поверхность зуба дополнительно закаливается для снижения степени износа.
  2. При правильном и своевременном обслуживании эксплуатационный срок существенно увеличивается. Примером можно назвать применение смазывающего масла, его подачу в зону контакта.
  3. Устройство характеризуется небольшими размерами. За счет этого повышается КПД зубчатой передачи.
  4. Передача может применяться для изменения скорости в достаточно большом диапазоне.
  5. При правильном выборе колес можно исключить вероятность воздействия на поверхность чрезмерной нагрузки.

Коэффициент КПД может варьировать в достаточно большом диапазоне, зачастую он ниже 70%.

Недостатков у зубчатой передачи также довольно много. Основными можно назвать следующие моменты:

  1. При высокой скорости вращения появляется сильный шум, который может создавать массу дискомфорта.
  2. Устройство не может быстро реагировать на изменение нагрузок.
  3. Основные элементы дороги в изготовлении, получить их можно только при применении специального оборудования.

В заключение отметим, что привод угловой зубчатой передачей зачастую является незаменимым устройством. В большинстве случаев основные элементы зубчатой передачи изготавливаются в зависимости от того, какое устройство нужно получить. Большая доля производственной деятельности машиностроительных заводов связана с непосредственным производством зубчатых колес различного типа.

виды, материалы для изготовления, способы обработки и расчёты зацеплений

Зубчатые передачиБольшинство 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. Виды зубчатых передачЦилиндрическая 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.

Цилиндрическая передача

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. Виды зубчатых колесПрямозубые. 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.

Виды и принципы работы зубчатых передач

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

Механизмы зубчатых передачТехобслуживание 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.

Зубчатая передача и зубчатые передачи виды и типы.

В современном машиностроении и приборостроении применяются самые разные по своему виду зубчатые колеса, зубчатые секции и рейки. Особенно широко применяются в практике машиностроения и приборостроения цилиндрические и конические зубчатые колеса. Вид зубчатого колеса определяется поверхностью заострения зубьев, так как например, если поверхность заострения цилиндрическая, зубчатые колеса называются цилиндрические. Если поверхность заострения зубьев коническая, то и колесо считается коническим. Зубчатые колеса могут иметь прямые и непрямые зубья. Цилиндрические колеса с косыми зубьями. Конические колеса с непрямыми зубьями Колесо с шевронным зубом. Оно способно выдерживать особенно большие силовые нагрузки. Зубчатые колеса отличают и по профилю самого зуба. Эвольвентные колеса с наружными и внутренними зубьями. Профиль зуба колеса может быть и не эвольвентным, например колеса круговым профилем зуба. В часовой промышленности обычно применяются колеса с циклоидальным профилем зуба. Характеристики зубчатого зацепления:

  • Диаметр:
  • Количество зубьев;
  • Шаг;
  • Высота зубца;
  • Модуль зубчатого колеса.

Разновидности модуля это основной. он самый распространённый и торцевой.Рассчитать модуль можно взяв высоту зуба и разделив её на 2,25.

Типы Зубчатых передач - колесо зубчатой передачи

Зубчатые колеса могут входить в состав зубчатых передач различного типа. В машиностроении большинство передач выполняют одновременно и силовые функции, в тяжелых и мощных машинах нагрузки на зубья могут измеряться тоннами, а передаваемые мощности тысячами киловатт. В часовой промышленности и в приборостроении зубчатые передачи выполняют в основном кинематические функции, осуществляя лишь преобразования угловых скоростей. 

зубчатая передача

Виды зубчатых передач и зубчатых колес

Все эти разнообразные зубчатые передачи вне зависимости от назначения в своём простейшем назначении представляют собой 2 зубчатых колеса смонтированных на стойке. Пара зубьев передачи образуют высшую кинематическую пару называемую зубчатым зацеплением. Оси колес зубчатой передачи могут быть параллельны такая передача называется цилиндрической. Коническая передача. Здесь оси зубчатых колес пересекаются это позволяет передавать движения под любым углом между осями. Зубчатые передачи с перекрещивающимися осями колес получили название гиперболоидных

Любые зубчатые передачи разделяются по признаку расположения оси мгновенного относительного движения. Особенно хорошо это можно наблюдать на примере цилиндрических передач. Если ось мгновенного относительного движения расположена между осями колес точка Р, то пары зубьев образуют внешнее зацепление. Если ось мгновенного относительного движения находится вне осей колес, то такое зацепление называется внутренним зацеплением. Передачи с внутренним зацеплением позволяют добиться большой компактности передачи и широкого разнообразия передаточных отношений. Все передачи цилиндрические, конические, гиперболоидные с внешним и с внутренним зацеплением могут иметь постоянное и переменное передаточное отношение. Зубчатые передачи с постоянным передаточным отношением. Зубчатые передачи с параллельными осями колес получили название цилиндрических, так как аксоиды у колес передачи представляют собой цилиндры. Самая распространенная на практике цилиндрическая зубчатая передача имеет эвольвентное зацепление. В цилиндрических эвольвентных передачах как и в других общая нормаль к взаимодействую профилю зубьев проведенная через точки касания зубьев обязательно проходит через поле зацепления. 

Если диаметр основной окружности эвольвентного зубчатого колеса равен бесконечности, то колесо превращается в зубчатую рейку. Зубчатое зацепление колеса с рейкой преобразует вращательное движение колеса в поступательное движение рейки и широко используется в машиностроении. Профили зубьев колес передающих вращение могут быть очерчены необязательно по эвольвенте, они могут быть построены и по другим кривым. Цепочная передача это разновидность циклоидальной передачи. 

Современное машиностроение предъявляет зубчатым передачам всё более и более повышенные требования как по плавности и бесшумности хода, так и по силовым нагрузкам. Поэтому разрабатываются всё новые и новые разновидности зубчатых передач например передача Новикова с выпукло вогнутым круговинтовым зацеплением с точечным контактом. Цилиндрические зубчатые передачи имеют наиболее массовое практическое применение. Купить зубчатую передачу можно тут

Конические Зубчатые передачи. 

Зубчатые передачи с пересекающимися осями колес получили название конических, так как аксиоиды у колес передачи круглые конусы. Конические зубчатые передачи могут состоять из колес с прямыми зубьями, но наибольшее распространение получили конические передачи, где колёса имеют непрямые зубья. Коническая зубчатая передача может быть составлена из цилиндрического конического колеса. Могут иметь точечный контакт, но это не обязательно Это пара колёс имеет линейный контакт. 

  •  Гиперболоидные зубчатые передачи. 
Зубчатые передачи с перекрещивающимися осями колес получили названия гиперболоидных, так как аксоиды у колес передачи гиперболоиды, оси в этих передачах перекрещиваются угол между осями колес гиперболоидной передачи почти всегда равен 90 градусам Однако он может быть и другим. Гиперболоидные колеса на практике не употребляют при точечном контакте зубьев в качестве начальных поверхностей. У колес используется цилиндрические либо конические поверхности как более простые. Это позволяет применять цилиндрические и конические колёса. Для передача значительных на нагрузок при больших передаточных отношений применяют червячные передачи. В состав червячной передачи входит в качестве малого зубчатого колеса червяк. Его начальная поверхность чаще всего цилиндрическая. Для увеличения площади контакта между зубьями и червячной пары иногда используют червячное колесо охватывающей формы. Дальнейшим развитием червячной передачи является использование глобоидного червяка, он имеет в вогнутой у форму. Если червяк и червячное колесо конический, то червячная передача называется спироидной. Гиперболоидная передача может быть составленном из конического и цилиндрического колеса. В автомобилестроении широко применяется разновидность гиперболоидной передачи гипоидная передача, состоящие из двух конических колёс. Например задний мост автомобиля.

 Зубчатые передачи с переменным передаточным отношением 

Настоящее время открываются широкие возможности применения передачи с переменным передаточным отношением, которые проектируются на основании заданного закона изменения передаточного числа. Если например в цилиндрических передачах с постоянным передаточным отношением положение полюсов зацепления на линии центра постоянно, то в зубчатых передачах с переменным передаточным отношением полюс зацепления перемещается по линии центров. Передачи с переменным передаточным отношением могут быть с параллельными осями, с пересекающимися и перекрещивающимися осями. Они могут быть также с внешним и внутренним зацеплением. 

Планетарные передачи. 

Передача в которой ось хотя бы одного колеса перемещается в пространстве называется планетарной. Малое колесо сателлит с помощью водила совершает сложное движение перемещаясь по большому колесу. Возможности планетарных передач очень велики,например при определенном соотношении числа зубьев у колес планетарной передачи можно обеспечить поступательное движение любой точке на начальной окружности сателитаили или поступательное движение одного из сателлитов. Зубчатые планетарные передачи особенно широко применяются в планетарных редукторах. Разновидностью зубчатой планетарной передачи со степенью подвижности больше единицы являются дифференциалы. Они осуществляют алгебраическое сложение или вычитание угловых скоростей. Дифференциалы могут быть составлены из цилиндрических или конических колес. В последнее время появились волновые зубчатые передачи с гибким колесом , отличительной способностью этих передач является возможность получения больших передаточных отношений и большого числа контактирующих пар зубьев за счет деформации гибкого зубчатого колеса. 

Зубчатые передачи имеют многовековую историю. Современная техника предъявляет к ним всё более высокие требования. Дальнейшее развитие зубчатых передач важнейшая задача теории машин и механизмов. Купить шестерни можно тут

Виды зубчатых колёс.

Состав зубчатого колеса довольно прост: тело и зубья, каждое из которых делится на составляющие в виде головки и ножки.

Колеса подразделяются по форме продольной линии каждого отдельно взятого  зуба, например:

В тех случаях, когда необходимо использовать невысокую (или среднюю) окружную скорость, лучше использовать прямозубые зубчатые колеса. При повышенных окружных скоростях и при необходимости бесшумности, используют косозубые колеса. А для третьего вида зубчатых колес характерна взаимозаменяемость осевых сил из-за того что зубья имеют форму как буква V. Спектр данных комплектующих очень разнообразен, для каждого единичного случая можно подобрать наиболее подходящую деталь. Описание зубчатых колес и зубчатых передач можно посмотреть тут

В зависимости от требований к нормам точности и нормативов для передачи, происходит выбор метода обработки таких комплектующих, это обусловлено сферой  применения этих деталей. Их изготовление происходит на различных станках разнообразными способами:

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.

Зубчатое колесоЗубчатое колесо

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.

Виды зубчатых колесВиды зубчатых колес

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.

Виды зубчатых передачВиды зубчатых передач

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.

Некруглая шестерняНекруглая шестерня

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.

Параметры зубчатого колесаПараметры зубчатого колеса

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.

Червячная передачаЧервячная передача

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.

Диаметр окружностей зубчатого колесаДиаметр окружностей зубчатого колеса

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.

Расчет параметров зубчатого колесаРасчет параметров зубчатого колеса

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.

Применение зубчатого колесаПрименение зубчатого колеса

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. Механизм и виды зубчатых передач :: SYL.ru

Зубчатые передачи широко распространены и в промышленных агрегатах, и в бытовых приборах. Они выступают промежуточным звеном между источником вращательно-поступательного движения и узлом, выступающим конечным потребителем этой энергии. Причем передаваемая мощность может исчисляться как ничтожно малыми единицами (часовые механизмы и измерительные приборы), так и огромными усилиями (турбины электростанций).

Зубчатые передачи

Виды передачи движения

Двигатель, генерирующий энергию, и конечный агрегат, ее потребляющий, часто отличаются по таким характеристикам, как скорость вращения, мощность, угол приложения усилия. Кроме того, один источник вращательной энергии может служить для приведения в действие сразу нескольких различных узлов или агрегатов. Чтобы обеспечить доставку крутящего момента в таких условиях, необходимы промежуточные модули, которые бы передавали это усилие с минимальными потерями.

Если в результате такой раздачи или преобразования обороты ведущего вала становятся больше, чем у ведомого, то принято говорить о понижающей передаче. В этом случае потеря скорости компенсируется увеличением нагрузки на ведомой оси и приростом мощности потребляющего узла. В случае, когда в конечном итоге наблюдается увеличение количества оборотов, такая передача будет повышающей. Соответственно, это будет сопровождаться снижением усилия на ведомом валу.

Особенности зубчатого механизма

Ременная передача предполагает наличие между шкивами на связанных валах промежуточного звена – гибкого ремня. Зубчатый механизм от такого соединения отличается наличием на поверхности сопряженных деталей зубьев зацепления. По профилю и размеру они идентичны.

Головка зуба колеса входит в зацепление с повторяющей ее профиль впадиной на шестерне. При вращении ведущего вала ведомый проворачивается в противоположную сторону. Между ними конструктивно предусмотрен минимально возможный зазор, обеспечивающий скольжение, тепловое расширение и смазку для недопущения заклинивания. При этом ведущая часть парного механизма называется колесом, а ведомая – шестерней.

У ременной передачи плоскость зацепления ремня со шкивом составляет не менее трети длины окружности. В зубчатом механизме между ведущим колесом и ведомой шестерней под нагрузкой в постоянном контакте находится одна пара зубьев. Колеса и шестерни на валах обычно монтируются на шпоночном соединении.

Реечная передача

Преимущества

Зубчатые передачи имеют широкое распространение. Они долговечны и надежны в работе при соблюдении допустимых уровней нагрузок и надлежащем уровне обслуживания. Малогабаритный механизм обеспечивает высокий коэффициент полезного действия и может применяться для широкого круга изменения скоростей.

Наличие зубьев зацепления позволяет добиваться постоянства передаточных отношений между сопряженными валами из-за отсутствия возможности их проскальзывания. При этом нагрузки на валы не превышают допустимых пределов.

Недостатки

Зубчатые передачи имеют и ряд особенностей, которые могут быть отнесены к их недостаткам. В плане эксплуатации – такой механизм шумит при высокой скорости вращения. Он не может гибко реагировать на изменяющуюся нагрузку, так как представляет собой жесткую конструкцию с точной регулировкой.

В технологическом плане – это сложность изготовления пар колес зацепления. Для такого вида передач требуется повышенная точность, так как зубья находятся в зацеплении при постоянно изменяющемся напряжении. В таких условиях возможны усталостные разрушения материала.

Это происходит при превышении допустимых нагрузок. Зубья могут выкрашиваться, частично или полностью ломаться. Отколовшиеся осколки попадают в механизм, повреждают соседние сопрягающиеся участки, что приводит к заклиниванию и выходу из строя всего узла.

Виды

Наибольшее распространение получила цилиндрическая зубчатая передача. Ее применяют в узлах и механизмах с параллельным расположением валов. По конструктивным особенностям различают зубья с прямым, косым и шевронным профилем.

Для перекрещивающихся валов используют червячную, винтовую цилиндрическую передачи, а для пересекающихся – коническую. Реечная передача отличается тем, что шестерня в общем парном механизме заменяется рабочей плоскостью. При этом на ней нарезаны зубья, идентичные по профилю колеса. В итоге вращательное движение преобразуется в поступательное.

Также разделяют передачи по скорости вращения: тихоходные, средние и скоростные. По назначению их делят на силовые и кинематические (не передающие значительной мощности). Кроме того, зубчатые передачи могут классифицироваться по величине передаточного числа, подвижности осей (рядовые и планетарные), числу степеней, точности зацепления (12 классов), способу изготовления. По форме профиля зуба могут быть эвольвентные, циклоидальные, цевочные, круговые.

Коническая зубчатая передача

Применение

Все виды зубчатых передач широко используются в различных отраслях промышленного производства. Годовое производство различных колесных пар исчисляется миллионами. Сфера их применения настолько обширна, что редкий прибор, механизм или агрегат, использующий в работе вращательное движение, не имеет в своем составе того или иного вида зубчатого подвижного соединения.

Цилиндрическая зубчатая передача используется для преобразования вращательного движения с понижающим или повышающим коэффициентом. Примеры: двигатели внутреннего сгорания, коробки перемены передач в подвижном составе, станкостроении, буровом, металлургическом, горнодобывающем производстве и всех видах промышленности.

Коническая зубчатая передача используется в меньшей степени из-за сложности в процессе изготовления колесных пар. Применяется в сложных и комбинированных механизмах, где присутствует вращательное движение с переменными углами и изменением нагрузок. В специальных редукторах обычно используются конические зубчатые передачи. Примеры: ведущие мосты автомобилей, сельхозтехники, локомотивов, колесные пары конвейеров, приводы различного промышленного оборудования.

Цилиндрические передачи

Применяются наиболее широко, так как технология изготовления колесных пар сравнительно проста и отработанна. Цилиндрическая зубчатая передача используется для передачи крутящего момента между валами, расположенными в параллельных плоскостях. Различаются по форме зубьев: с прямым расположением, косым и шевронным. В редких случаях при перекрещении валов и незначительных нагрузках используется винтовой профиль.

Зубья прямого расположения используются больше всего. Их применяют для передачи крутящего момента с незначительной или средней нагрузкой, а также в случаях, когда есть необходимость смещения колес в процессе работы вдоль оси вала. Косые зубья применяют для плавности хода. Их используют для ответственных механизмов и при повышенных нагрузках. Шевронный профиль (два ряда косых зубьев по краям, расположенных в форме елочки) отличается высокой уравновешенностью осевых сил смещения, которые являются недостатком косозубых колесных пар.

Прямозубые цилиндрические передачи могут быть открытого и закрытого типа. В последнем случае зубья одного из колес располагаются не на наружной, а на внутренней поверхности окружности.

Цилиндрическая зубчатая передача

Коническая передача

В условиях, когда крутящий момент от источника к потребляющему узлу нужно доставлять с угловым смещением, используют пересекающиеся валы. Их оси чаще всего находятся под углом 90 градусов. В таких случаях обычно применяется коническая зубчатая передача.

Называется так из-за конструктивных особенностей пар шестерен. Они имеют форму срезанного конуса и сопрягаются своими боковыми плоскостями, на которых нарезаются зубья. По профилю они выше у основания и уменьшаются по направлению к вершине.

Зубчатый венец может иметь прямую, тангенциальную или криволинейную нарезку. Если по профилю он выполнен в виде винтовой спирали, и валы кроме пересечения еще имеют и осевое смещение, то такая коническая передача называется гипоидной. Она обладает плавностью хода и низким уровнем шума, но имеет повышенную склонность к заеданию, поэтому для нее используются специальные смазочные материалы.

В сравнение с цилиндрическими передачами конические могут обеспечить лишь 85% их несущей способности. По технологии изготовления и сборки они являются самыми сложными. Однако возможность передачи крутящего момента с угловым смещением делает их незаменимыми в сложных узлах и механизмах.

Реечная и ременная зубчатая передача

Когда нужно преобразовать вращательное движение в поступательное или наоборот, одно из колес заменяется плоскостью с нарезанными зубьями. Реечная передача отличаются простотой изготовления и монтажа, надежностью и хорошими нагрузочными характеристиками. Применяется в станкостроении и для приводов, где используется поступательное движение: долбежные станки, транспортеры с попеременной подачей.

Зубчато-ременная передача – это гибридная модель, вобравшая положительные качества обеих видов. Отличается постоянством передаточного числа из-за отсутствия проскальзывания. Тихая работа при высоких оборотах и нагрузках достигается путем использования гибких ремней с сердечником. Часто используются в приводах электродвигателей.

На парных шкивах узла агрегата и на эластичном ремне, их связующем, имеются идентичные по профилю зубья. Передача работает не по принципу трения, а используется механизм зацепления. При этом с одной стороны отпадает необходимость сильного натяжения между шкивами и точной регулировки, с другой – смазки между сопрягающимися металлическими деталями.

Механизм зубчатой передачи

Материал

Зубчатые передачи должны обладать надежностью в роботе при разных скоростях и нагрузках, прочностью зубьев, их износостойкостью и способностью противостоять заеданию. В качестве основного материала для колесных пар выступает сталь. Она может подвергаться термообработке или иметь в своем составе легирующие добавки и примеси. Как материал для тихоходных механизмов, имеющих большие габариты и открытый тип конструкции, может выступать чугун.

Для предотвращения заедания парные колеса изготавливают из различного по крепости материала. Если для колеса и шестерни используется высокоуглеродистая сталь, то используют различную степень их термообработки. Также применяется бронза, латунь, капролон, текстолит, пластики и формальдегиды.

Изготовление

Заготовки для колесных пар зубчатых передач могут быть изготовлены методом литья или штамповкой. В дальнейшем они подвергаются дополнительной обработке, и производится нарезания зубьев. Используют для этого дисковые и пальцевые фрезы, фасонные шлифовальные круги.

Механизм зубчатой передачи конического типа нельзя изготовить методом чистовой прорезки фрезой или шлифовкой, так как профиль выступов и впадин не постоянен. Это можно делать лишь на начальном этапе черновой обработки. Дальнейшая доводка производится на станках в процессе обкатки с зацеплением. Для этого используется парное колесо из высокопрочного материала, повторяющего основной профиль. Оно выступает в роли режущего инструмента.

Углеродистые стали подвергают закалке, цементации, азотированию или цианированию. Для неответственных узлов термообработка может проводиться после нарезания зубьев. Для колесных пар высокой точности требуется дополнительная финишная шлифовка или обкатка.

Зубчато ременная передача

Обслуживание

При нормальной работе зубчатый механизм работает плавно, а процесс сопровождается монотонным умеренным шумом. Наличие посторонних звуков и неравномерность вращения свидетельствуют об износе поверхностей, входящих в зацепление, или нарушении регулировки.

Во время проведения технического обслуживания при осмотре проверяют отсутствие трещин, поломок зубьев или их сколов. Особое внимание обращается на правильность зацепления колесных пар и отсутствие зазоров. При работе проверяют торцевое биение и контролируют поверхности трения.

Правильность зацепления определяют нанесением краски на зубья передачи. Пока она не засохла, валы проворачивают несколько раз и осматривают места соприкосновения рабочих поверхностей. По форме отпечатка (он должен быть в форме эллипса) определяют общее состояние передачи.

Обращают внимание на точки касания. Они должны быть приблизительно в средней части высоты зуба. Пятно краски должно занимать 70 – 80% его длины. Регулировка в основном сводится к увеличению или уменьшению толщины прокладок под подшипниками.

В зависимости от типа узла смазка открытого механизма может проводиться периодически вручную пластичным материалом. Для закрытых конструкций она осуществляться принудительно разбрызгиванием или окунанием части венца рабочего колеса в ванну со смазкой.

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.

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.

Колесо зубчатой передачи

Стандарты

Нормируются ли зубчатые передачи? ГОСТ, действующий в настоящее время, определяет допустимые отклонения для готовых колесных пар. Точность заготовок устанавливается в зависимости от технологических особенностей и может регулироваться для каждой отрасли или завода-изготовителя отдельно.

Для каждого вида зубчатых передач существуют нормы взаимозаменяемости. Отдельные стандарты утратили актуальность вообще, некоторые действуют лишь в отдельных регионах. Тем не менее, нормы, разработанные ранее, используются для общей терминологии, обозначений, порядка разработки документации и построения чертежей.

ГОСТы регулируют параметры расчетов геометрии зубчатых колесных пар, их модули, исходные контуры, степени точности и виды сопряжений. Другие нормативы устанавливают стандарты на отдельные элементы деталей, а третьи – на уже готовые узлы и агрегаты.

Виды зубчатых зацеплений - Энциклопедия по машиностроению XXL
Особенности зубчатых передач приборов. В приборостроении находят применение практически все виды известных в машиностроении зубчатых передач. Кроме того, широко используют особые виды зубчатых зацеплений, необходимость в которых возникает вследствие специфических требований к передачам приборов. Зубчатые механизмы приборов применяют в основном как мультипликаторы, т. е. как повышающие передачи. Передаваемые нагрузки в этих передачах незначительны,  [c.343]
Виды зубчатых зацеплений приборов. Повышающие передачи приборов весьма чувствительны к потерям момента на преодоление трения в механизме. При использовании в мультипликаторах эвольвентного зацепления, особенно при больших передаточных числах, наблюдается значительное падение передаваемого момента на ведомой оси. Поэтому эвольвентное зацепление редко применяют  [c.344]

Другие виды зубчатых зацеплений  [c.49]

В последние годы были сделаны попытки найти новые виды зубчатых зацеплений, обладающих, как говорят, значительной нагрузочной способностью. Около двадцати лет назад М. Л. Новиков предложил новое зубчатое зацепление с нагрузочной способностью в 1,7—1,8 раза большей, чем нагрузочная способность соответствующего ему по размерам эвольвентного зацепления. Новое зацепление можно проектировать при всех положениях осей колес при параллельных, пересекающихся и перекрещивающихся осях.  [c.70]

На цилиндрических поверхностях, описанных этими радиусами (считая их жестко связанными с начальными цилиндрами), точки зацепления опишут винтовые линии. Эти линии называются контактными. Они определяют геометрическое место точек, которыми в процессе зацепления зуб одного колеса касается зуба второго колеса. Таким образом, в этом зубчатом зацеплении линия зацепления расположена не в плоскости вращения колес, как во всех других видах зубчатых зацеплений.  [c.249]

Когда нужно получить прерывистое вращение от непрерывно вращающегося вала, часто используют специальные виды зубчатых зацеплений. Шестерни, составляющие такое зацепление, по конструкции могут быть различными. Разнообразие их определяется конкретным назначением механизма и рядом дополнительных требований. К числу последних относится, например, необходимость фиксирования положения звеньев при их остановке. Конкретное назначение механизма сводится к тому, насколько частыми должны быть периоды прерывистого вращения ведомого звена в функции одного оборота ведущего звена.  [c.104]

По профилю зацепления зубчатые передачи подразделяют на эволь-вентные, циклоидальные (встречающиеся в производстве часовых зубчатых колес) и другие виды зубчатых зацеплений,  [c.245]

Помимо приведенных видов зубчатых зацеплений, существуют реечные зацепления (фиг. 287). В этих зацеплениях вращательное движение преобразовывается в поступательное.  [c.183]

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИИ  [c.90]

Геометрия всех видов зубчатых зацеплений строится а базе так называемых теоретических исходных колес. В конических зацеплениях за исходное принимают коническое колесо с углом делительного конуса, равным 90°. Это колесо, определяющее теоретические форму и размеры зубьев семейства конических зубчатых колес, представителем которых оно является, называют теоретическим (номинальным) исходным плоским колесом.  [c.26]


Часовое зацепление является несколько видоизмененным циклоидальным зацеплением (см. п. 4, 3 гл. V) , головки профиля зубьев очерчиваются по окружности, а ножки — по прямым линиям. Подобный вид зубчатого зацепления называется часо-ао4  [c.304]

Частным случаем гиперболоидных колес являются конические колеса. Такого вида зубчатое зацепление включено в механизм при-V вода стола (колеса 5 и 7) на рис. 22.  [c.17]

В 9.17. было показано, что одним из частных случаев циклоидального зацепления является цевочное зацепление, в котором одно из зубчатых колес имеет зубья в форме цилиндров (цевок), а второе— цилиндрические поверхности, в основании которых лежат кривые, эквидистантные эпициклоиде, образованной при качении начальной окружности колеса с зубьями в форме цевок по второй начальной окружности. Так же, как и для эвольвентных колес с косым зубом, можно представить себе, что цевочное колесо снабжено винтовыми зубьями, сечения в которых плоскостью, перпендикулярной к оси колеса, имеют форму окружности. Что касается поверхности зуба второго колеса, то она будет сопряженной с первой. Степень перекрытия такого вида зубчатого зацепления будет определяться по той же формуле, что и для колес с косым зубом эвольвентного профиля  [c.267]

Виды зубчатых зацеплений  [c.551]

Диаметр начальной окружности шестерни 100 мм. Угловая скорость 300 рад/сек. Вычислите окружную скорость и выберите наиболее подходящий вид зубчатого зацепления.  [c.461]

Виды зубчатых зацеплений 195  [c.195]

Построить профиль зуба на колесе 2, если заданный профиль ча колесе 1 внешнего зубчатого зацепления выполнен в виде, дуги окружности радиуса /рл = 80 мм, описанной из центра А, находящегося на начальной окружности первого колеса. Профиль зуба иа колесе 1 ограничен окружностями радиусов / г, = 120 мм и / н, = 80 мм. Радиусы начальных окружностей колес равны / , == = 100 мм, / 2 = 120 мм.  [c.197]

Построить профиль зуба на колесе 2, если заданный профиль на колесе внутреннего зубчатого зацепления выполнен в виде дуги окружности радиуса /рд = 80 мм, описанной из центра А, находящегося на начальной окружности колеса 1. Профиль зуба на колесе / ограничен окружностями радиусов / г, = 100 мм и R , -- 60 мм. Радиусы начальных окружностей зубчатых колес соответственно равны = 80 мм, R., = 240 мм.  [c.197]

По второму способу шевингование производится при помощи специального инструмента другого вида — шевер-рей-к и (рис. 177, а), состоящей из отдельных зубьев с канавками, образующими режущие кромки на стороне каждого зуба. В процессе обработки стол станка с закрепленной на нем шевер-рейкой имеет возвратно-поступательное движение. Так же как и обычный (дисковый) шевер, шевер-рейка изготовляется с наклонными зубьями для обработки зубчатых колес с прямым зубом для случая обработки зубчатых колес с косым зубом (с углом наклона около 15 ) шевер-рейка имеет прямые зубья, расположенные перпендикулярно оси в том и другом случае образуется винтовое зубчатое зацепление с обрабатываемым зубчатым колесом обработка одного зубчатого колеса производится примерно за 15—20 двойных ходов стола.  [c.324]

На рис. 12.22 дан вид сверху промежуточного вала комбинированного червячно-зубчатого редуктора. Червячное колесо / получает мощность Л/ = 2,8 кет при со = 7,2 рад сек 40% этой мощности передается шестерней 2 ведомому валу редуктора и 60/i) шестерней 3 второму ведомому валу. Число зубьев колеса = 41 модуль зацепления гп = 6 л л число заходов червяка 2 червяк правый угол зацепления а = 20° угол подъема винтовой линии X = 12°13 44" коэффициент трения в червячном зацеплении / = 0,05. Требуется а) определить усилия, действующие в червячном и зубчатом зацеплениях б) принимая, что червяк располо-  [c.209]

В зависимости от вида кривой задача может иметь несколько решений, в данном примере — два. Она часто встречается в инженерной практике при проектировании режущего инструмента, шаблонов, кулачков, зубчатых зацеплений (см. рис. 9.7) и т. д.  [c.54]

Если же источники в подсистемах поменять местами, то схема будет иметь такой вид, как изображено на рис. 2.13,6. Подобный вид связи уже встречался в ранее рассмотренных примерах эквивалентных схем однородных физических подсистем (рычаг, зубчатое зацепление колес).  [c.86]

ГЛАВА 18. ЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ 18.1. Основные виды зубчатых передач  [c.177]

Для изготовления колес методом обкатки разработаны специальные высокопроизводительные станки. Он основан на воспроизведении зубчатого зацепления, одним из элементов которого является режущий инструмент, а другим элементом — заготовка зубчатого колеса. На рис. 18.11,в показана схема нарезания колеса, когда режущим инструментом является червячная фреза. На рис. 18.11,2 колесо нарезают зубчатой рейкой, а на рис. 18.11, д, е — дисковыми долбяком в виде зубчатого колеса, каждый зуб которого является резцом. Режущие свойства дол-бяка или рейки определяются углами заточки задним и передним -[г, (рис. 18.11, д/с). Кроме движения врезания и подачи инструменту и заготовке придается движение, как колесам, находящимся в зацеплении. При этом средняя линия рейки (или начальная окружность долбяка) перекатывается без скольжения по начальной окружности нарезаемого колеса в конце процесса нарезания зубьев. Эта окружность, по которой катится средняя линия рейки, называется также делительной окружностью колеса. Зацепление инструмента с нарезаемым зубчатым колесом называется станочным зацеплением. Червячным и реечным инструментом по методу обкатки можно нарезать прямозубые и косозубые колеса с внешним зацеплением, а долбяком можно нарезать прямозубые колеса с внешним и внутренним зацеп.ге-нием.  [c.190]

При необходимости сохранения строгого постоянства соотношения скоростей для передачи вращения при больших расстояниях между входными и выходными звеньями используют зубчатые. механизмы с гибкой связью в виде зубчатого ремня или цепи (рис. 2.18, а, б). Зубчатый ремень 3 входит в зацепление со шкивами I и 2, снабженными зубьями. Цепь огибает цилиндрические коле-  [c.20]

Исключен раздел Прикладная механика , имевшийся в первом издании. Краткие сведения из теории механизмов и машин включены частично в раздел Теоретическая механика (в виде отдельной главы), частично — в соответствующие главы раздела Детали машин последнее относится, в частности, к силовым соотношениям в винтовых парах и к основным понятиям геометрии зубчатого зацепления.  [c.3]

Сцепные муфты делятся на два вида а) муфты, в которых применено кулачковое или зубчатое зацепление и б) муфты, в которых передача момента осуществляется силами трения (фрикционные муфты).  [c.391]

Основные виды зубчатых передач (рис. 7.1) с параллельными осями а — цилиндрическая прямозубая, 6 — цилиндрическая косозубая, в—шевронная, г — с внутренним зацеплением с пересекающимися осями д — коническая прямозубая, е—коническая с тангенциальными зубьями, ж — коническая с криволинейными зубьями со скрещивающимися осями 3 — гипоидная, и — винтовая к- — зубчато-ре-ечная прямозубая (гипоидная и винтовая передачи относятся к категории гиперболоидных передач, что будет пояснено далее).  [c.106]

Зубчатое зацепление производящего колеса с обрабатываемым зубчатым колесом называется станочным зацеплением. На рис. 7.17 показаны основные виды станочных зацеплений и соответствующие движения инструмента и заготовки а — нарезание зубьев инструментальной рейкой (зуборезной гребенкой) на зубодолбежном станке б—нарезание зубьев зуборезным долбяком на зубодолбежном станке в—нарезание зубьев червячной модульной фрезой на зубофрезерном станке (червячная модульная фреза в осевом сечении имеет профиль инструментальной рейки).  [c.126]

Единый стандарт на все зубчатые колеса и червяки был бы нестабильным. В него чаще приходилось бы вносить изменения, во-первых, вызванные изменениями в различных стандартах на соответствующие зацепления (допуски, исходный контур и т. п.), во-вторых, в связи с появлением новых видов зубчатых зацеплений и передач, которые также необходимо включать в единый стандарт. Поэтому, по аналогии со стандартамп на допуски различных зубчатых передач и практикой международной стандартизации, было принято решение разработать самостоятельные стандарты для каждого вида передач.  [c.124]

Какой вид зубчатых зацеплений наиболее часто используется в металло-режуших станках  [c.62]

Из разных видов зубчатых зацеплений эвольвентные зацепления, в силу своих существенных достоинств завоевали наибольшее признг-ние. В основе эвольвентного профиля лежит исходный равнобокий трапецеидальный контур зубчатой рейки (фиг. 54, а), обкатывающей колесо без скольжения, при этом боковые стороны зубьев рейки описывают эвольвентные кривые, которые и образуют профиль боковы.х сторон зубьев колеса. ГОСТ 3058-54 иллюстрирует стандартны исходный контур зубчатой рейки (фиг. 54, а) и дает числовые значения ее параметров для разных модулей цилиндрических колес.  [c.212]

Притпры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давления между зубьями П[штира и обрибатыааемого колеса мелкозернистый абразив в смеси с маслом внедряется в более мягкую поверхность притира. Благодаря скольжению, возникающему между зубьями при вращении пары, зерна абразива снимают мельчайшие стружки с обрабатываемого колеса. При зубопри1ирке происходит искусственный износ материала колеса в соответствии с профилем зуба притира  [c.384]

Стандарты на допуски оснопных видов зубчатых н червячных передач (зацепление эвольвентное с углом профиля исходного контура 20°)  [c.171]

Примеры АБВГ.72 1133.084 тело вращения с элементами зубчатого зацепления (класс 72), зубчатое колесо цилиндрическое (подкласс 1), с наружными прямыми зубьями (группа 1), одновенцовое (подгруппа 3), модуль св. 1,0 мм (вид 3). АБВГ — код организации-разработчика чертежа этого зубчатого колеса, 084 — регистрационный номер  [c.159]

Круговинтовое зацепление применимо для всех видов зубчатых передач.  [c.373]


Виды, достоинства и недостатки зубчатых передач

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.

Зубчатый тип зацепления

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.

Виды зубчатых передач

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.

Шестерня коническая
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.

Устройство коробки передач

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.

Коробка передач в автомобиле

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.

Планетарные зубчатые передачи

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.

Коническая зубчатая передача

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.

90000 Types of Gears | Free Gear Guide 90001 90002 What is a gear? 90003 90004 A gear is a kind of machine element in which teeth are cut around cylindrical or cone shaped surfaces with equal spacing. By meshing a pair of these elements, they are used to transmit rotations and forces from the driving shaft to the driven shaft. Gears can be classified by shape as involute, cycloidal and trochoidal gears. Also, they can be classified by shaft positions as parallel shaft gears, intersecting shaft gears, and non-parallel and non-intersecting shaft gears.The history of gears is old and the use of gears already appears in ancient Greece in B.C. in the writing of Archimedes. 90005 90004 90007 A sample box of various types of gears 90005 90002 Types of Gears 90003 90004 90007 Various types of gears 90005 90004 There are many types of gears such as spur gears, helical gears, bevel gears, worm gears, gear rack, etc. These can be broadly classified by looking at the positions of axes such as parallel shafts, intersecting shafts and non-intersecting shafts.90005 90004 It is necessary to accurately understand the differences among gear types to accomplish necessary force transmission in mechanical designs. Even after choosing the general type, it is important to consider factors such as: dimensions (module, number of teeth, helix angle, face width, etc.), standard of precision grade (ISO, AGMA, DIN), need for teeth grinding and / or heat treating, allowable torque and efficiency, etc. 90005 90004 Besides this page, we present more thorough gear technical information under Gear Knowledge (separate PDF page).In addition to the list below, each section such as worm gear, rack and pinion, bevel gear, etc. has its own additional explanation regarding the respective gear type. If it is difficult to view PDF, please consult these sections. 90005 90004 It is best to start with the general knowledge of the types of gears as shown below. But in addition to these, there are other types such as face gear, herringbone gear (double helical gear), crown gear, hypoid gear, etc. 90005 90022 90023 90024 Spur Gear 90025 Gears having cylindrical pitch surfaces are called cylindrical gears.Spur gears belong to the parallel shaft gear group and are cylindrical gears with a tooth line which is straight and parallel to the shaft. Spur gears are the most widely used gears that can achieve high accuracy with relatively easy production processes. They have the characteristic of having no load in the axial direction (thrust load). The larger of the meshing pair is called the gear and smaller is called the pinion. 90007 Click Here to Select Spur Gears 90007 A sketch of spur gears 90028 90023 90024 Helical Gear 90025 Helical gears are used with parallel shafts similar to spur gears and are cylindrical gears with winding tooth lines.They have better teeth meshing than spur gears and have superior quietness and can transmit higher loads, making them suitable for high speed applications. When using helical gears, they create thrust force in the axial direction, necessitating the use of thrust bearings. Helical gears come with right hand and left hand twist requiring opposite hand gears for a meshing pair. 90007 Click Here to Select Helical Gears 90007 A sketch of helical gears 90028 90023 90024 Gear Rack 90025 Same sized and shaped teeth cut at equal distances along a flat surface or a straight rod is called a gear rack.A gear rack is a cylindrical gear with the radius of the pitch cylinder being infinite. By meshing with a cylindrical gear pinion, it converts rotational motion into linear motion. Gear racks can be broadly divided into straight tooth racks and helical tooth racks, but both have straight tooth lines. By machining the ends of gear racks, it is possible to connect gear racks end to end. 90007 Click Here to Select Gear Rack 90007 A sketch of gear rack 90028 90023 90024 Bevel Gear 90025 Bevel gears have a cone shaped appearance and are used to transmit force between two shafts which intersect at one point (intersecting shafts).A bevel gear has a cone as its pitch surface and its teeth are cut along the cone. Kinds of bevel gears include straight bevel gears, helical bevel gears, spiral bevel gears, miter gears, angular bevel gears, crown gears, zerol bevel gears and hypoid gears. 90007 Click Here to Select Bevel Gears 90007 A sketch of bevel gears 90028 90023 90024 Spiral Bevel Gear 90025 Spiral bevel gears are bevel gears with curved tooth lines. Due to higher tooth contact ratio, they are superior to straight bevel gears in efficiency, strength, vibration and noise.On the other hand, they are more difficult to produce. Also, because the teeth are curved, they cause thrust forces in the axial direction. Within the spiral bevel gears, the one with the zero twisting angle is called zerol bevel gear. 90007 Click Here to Select Spiral Bevel Gears 90007 A sketch of spiral bevel gears 90028 90023 90024 Screw Gear 90025 Screw gears are a pair of same hand helical gears with the twist angle of 45 ° on non-parallel, non-intersecting shafts.Because the tooth contact is a point, their load carrying capacity is low and they are not suitable for large power transmission. Since power is transmitted by the sliding of the tooth surfaces, it is necessary to pay attention to lubrication when using screw gears. There are no restrictions as far as the combinations of number of teeth. 90007 Click Here to Select Screw Gears 90007 A sketch of screw gears 90028 90023 90024 Miter Gear 90025 Miter gears are bevel gears with a speed ratio of 1.They are used to change the direction of power transmission without changing speed. There are straight miter and spiral miter gears. When using the spiral miter gears it becomes necessary to consider using thrust bearings since they produce thrust force in the axial direction. Besides the usual miter gears with 90 ° shaft angles, miter gears with any other shaft angles are called angular miter gears. 90007 Click Here to Select Miter Gears 90007 A sketch of miter gears 90028 90023 90024 Worm Gear 90025 A screw shape cut on a shaft is the worm, the mating gear is the worm wheel, and together on non-intersecting shafts is called a worm gear.Worms and worm wheels are not limited to cylindrical shapes. There is the hour-glass type which can increase the contact ratio, but production becomes more difficult. Due to the sliding contact of the gear surfaces, it is necessary to reduce friction. For this reason, generally a hard material is used for the worm, and a soft material is used for worm wheel. Even though the efficiency is low due to the sliding contact, the rotation is smooth and quiet. When the lead angle of the worm is small, it creates a self-locking feature.90007 Click Here to Select Worm Gears 90007 A sketch of worm gears 90028 90023 90024 Internal gear 90025 Internal gears have teeth cut on the inside of cylinders or cones and are paired with external gears. The main use of internal gears are for planetary gear drives and gear type shaft couplings. There are limitations in the number of teeth differences between internal and external gears due to involute interference, trochoid interference and trimming problems.The rotational directions of the internal and external gears in mesh are the same while they are opposite when two external gears are in mesh. 90007 Click Here to Select Internal Gears 90007 A sketch of internal gear 90028 90077 90004 90079 90007 An overview of gears 90005 90004 (Important Gear Terminology and Gear Nomenclature in this picture) 90005 90022 90023 Worm 90028 90023 Worm wheel 90028 90023 Internal gear 90028 90023 Gear coupling 90028 90023 Screw gear 90028 90023 Involute spline shafts and bushings 90028 90023 Miter gear 90028 90023 Spur gear 90028 90023 Helical gear 90028 90023 Ratchet 90028 90023 Pawl 90028 90023 Rack 90028 90023 Pinion 90028 90023 Straight bevel gear 90028 90023 Spiral bevel gear 90028 90077 90024 There are three major categories of gears in accordance with the orientation of their axes 90025 90004 Configuration: 90005 90120 90023 Parallel Axes / Spur Gear, Helical Gear, Gear Rack, Internal Gear 90028 90023 Intersecting Axes / Miter Gear, Straight Bevel Gear, Spiral Bevel Gear 90028 90023 Nonparallel, Nonintersecting Axes / Screw Gear, Worm, Worm Gear (Worm Wheel) 90028 90023 Others / Involute Spline Shaft and Bushing, Gear Coupling, Pawl and Ratchet 90028 90129 90024 The difference between a gear and a sprocket 90025 90004 Simply said, a gear meshes with another gear while a sprocket meshes with a chain and is not a gear.Aside from a sprocket, an item that looks somewhat like a gear is a ratchet, but its motiion is limited to one direction. 90005 90024 Classification of types of gears from the point of positional relations of the attached shafts 90025 90120 90023 When the gears 'two shafts are parallel (parallel shafts) 90007 Spur gear, rack, internal gear and helical gear, etc. 90007 Generally they have a high transmission efficiency. 90028 90023 When the gears 'two shafts intersect each other (intersecting shafts) 90007 Bevel gear is in this category.90007 Generally they have a high transmission efficiency. 90028 90023 When the gears 'two shafts are not parallel or intersect (offset shafts) 90007 Worm gear and screw gear belong in this group. 90007 Because of the sliding contact, the transmission efficiency is relatively low. 90028 90129 90024 Precision class of gears 90025 90004 When a type of gears is grouped by accuracy, precision class is used. The precision class is specified by the standards set by ISO, DIN, JIS, AGMA, etc.For example, JIS specifies each precision class 'pitch error, tooth profile error, helix deviation, runout error, etc. 90005 90024 Existence of teeth grinding 90025 90004 Existence of teeth grinding greatly affects the performance of gears. Therefore, in considering types of gears, teeth grinding is an important elememt to consider. Grinding the teeth surface makes gears quieter, increases force transmission capacity and affects the precision class. On the other hand, the addition of teeth grinding process increases cost and is not suitable for all gears.To obtain high precision other than by grinding, there is a process called shaving using shaving cutters. 90005 90024 Kinds of tooth shape 90025 90004 To broadly classify types of gears by their tooth shape, there are involute tooth shape, cycloid tooth shape and trochoid tooth shape. Among these, involute tooth shape is most commonly used. They are easy to produce and has the characteristic of being able to correctly mesh even when the center distance is slightly off. Cycloid tooth shape is mostly used in clocks and trochoid tooth shape is mainly in pumps.90005 90024 Creation of Gears 90025 90004 This article is reproduced with the permission. 90007 Masao Kubota, Haguruma Nyumon, Tokyo: Ohmsha, Ltd., 1963. 90005 90004 Gears are wheels with teeth and are sometimes called toothed wheels. 90005 90004 Gears are mechanical components that transmit rotation and power from one shaft to another, if each shaft possesses appropriately shaped projections (teeth) equally spaced around its circumference such that as it rotates, the successive tooth goes into the space between the teeth of the other shaft.Thus, it is a machine component in which the rotary power is transmitted by the prime mover's tooth surface pushing the tooth surface of the driven shaft. As an extreme case, when one side is a linear motion (this can be thought as rotational motion around an infinite point), it is called a rack. 90005 90004 There are many ways to transmit rotation and power from one shaft to another such as by rolling friction, wrapping transmission, etc. However, in spite of a simple structure and a relatively small size, gears have many advantages such as certainty of transmission, accurate angular speed ratio, long lasting and minimal loss of power.90005 90004 From small clocks and precision measuring instruments (motion transmission applications) to large gears used in marine transmission systems (power transmission applications), gears are used widely and are ranked as one of the important mechanical components along with screws and bearings. 90005 90004 There are many types of gears. However, the simplest and most commonly used gears are the ones used to transmit specific speed ratio between two parallel shafts at a defined distance.In particular, gears with their teeth parallel to the shafts as shown in Figure 1.1 called spur gears are the most popular. 90005 90004 90178 90007 [Figure 1.1 Spur Gears] 90005 90004 The simplest method to transmit specific angular speed ratio between two parallel shafts is a rolling friction drive. This is accomplished as shown in Figure 1.2, by having two cylinders, with diameters in inverse ratio to the speed ratio, in contact and rotating without slippage (if two shafts are counter rotating, contact is on the outside; and if rotating in the same direction, contact is on the inside).That is to say that the rotation is obtained from the friction force of the rolling contact. However, it is impossible to avoid some slippage and, as a result, reliable transmission can not be hoped for. To get a larger power transmission requires heavier contact forces which in turn result in high bearing loads. For these reasons, this arrangement is not suitable for transmitting large amount of power. As a result, an idea to create suitable form of teeth equally spaced on the rolling surfaces of the cylinders in such a way that at least one pair or more of teeth are always in contact was invented.By pushing the teeth of the trailing shaft with the teeth of the driving shaft, the certainty of a strong transmission is assured. This is called a cylindrical gear and the reference cylinder on which the teeth are carved is the pitch cylinder. Spur gears are one type of cylindrical gears. 90005 90004 90184 90007 [Figure 1.2 Pitch Cylinders] 90005 90004 When two shafts intersect, the references for carving teeth are the cones in rolling contact. These are the bevel gears as shown in Figure 1.3 where the base cone on which teeth are carved is called the pitch cone. (Figure 1.4). 90005 90004 90190 90007 [Figure 1.3 Bevel Gears] 90005 90004 90194 90007 [Figure 1.4 Pitch Cones] 90005 90004 When the two shafts are not parallel and non-intersecting, there are no true rolling contacting curved surfaces. Based on the type of gears, teeth are created on a pair of reference contacting rotating surfaces. In all cases, it is necessary to set the tooth profile such that the relative motion of the contacting pitch surfaces matches the relative motion of the meshing of the teeth on the reference curved surfaces.90005 90004 When gears are considered as rigid bodies, in order for two bodies to maintain a set angular speed ratio while in contact at teeth surfaces, without running into each other or separating, it is necessary for the common normal components of speed of the of the two gears at the contact point to be equal. In other words, at that instant, there is no relative motion of the gear surfaces in the direction of the common normal, and the relative motion exists only along the contact surface at the point of contact.This relative motion is nothing but the sliding of gear surfaces. The tooth surfaces, with the exception of special points, always involve the so-called sliding contact transmission. 90005 90004 In order for the tooth forms to satisfy the conditions as explained above, utilization of the enveloping surface can lead to the desired tooth form as a general method. 90005 90004 Now, specify one side of gear A's surface as a curved surface FA, and give both gears a specified relative rotation.Then on the coordinate system attached to gear B, a group of successive positions of the gear surface FA is drawn. Now think of the envelope of this group of curves and use it as the tooth surface FB of gear B. Then from the theory of envelope surfaces, it is clear that the two gear surfaces are in constant line contact and the two gears will have the desired relative motion. 90005 90004 It is also possible to lead to tooth forms by the following method. Consider, in addition to a pair of gears A and B with specified relative motion, a third imaginary gear C in mesh where A and B are in mesh and give it an arbitrary tooth form surface FC (curved surface only without tooth body) and an appropriate relative motion.90005 90004 Now, using the method as before, from the imagined meshing of gear A with the imaginary gear C, obtain the tooth form FA as the envelope of tooth form FC. Designate the contact line of tooth surfaces FA and FC as IAC. Similarly, obtain the contact line IBC and tooth surface FB from the imaginary meshing of gear B and the imaginary gear C. Thus, the tooth surfaces FA and FB are obtained by the mediation of FC. In this case, if the contact lines IAC and IBC match, gears A and B are in line contact, and if IAC and IBC intersect, gears A and B will have a point contact at that intersection.90005 90004 That means, with this method, it is possible to lead to point contact tooth forms as well as line contact tooth forms. 90005 90004 However, there are limits to geometrically obtained tooth forms as explained above, especially when the tooth bodies of surfaces FA and FB invade each other, or when those areas can not be used as tooth forms. This invasion of one tooth body into another is called interference of tooth profiles. 90005 90004 As clear from the above explanation, there are theoretically many ways to produce tooth forms which create specified relative motion.However, in reality, consideration for the gear mesh, tooth form strength and difficulties of tooth cutting will limit the usage of these kinds of tooth forms to just a few. 90005 90024 Free Gear Technical Data available in PDF format 90025 90004 KHK offers for free the "Gear Technical Data" book in PDF format. This book is very useful for learning about gears and gearing. In addition to the types of gears and gear terminology, the book also includes sections regarding tooth profile, calculations of dimensions, strength calculations, materials & heat treatment, ideas about lubrication, noise, etc.You can learn a lot about gearing from this book. 90005 90002 The ways to use gears in mechanical design situations 90003 90004 Gears are primarily used to transmit power, but, based on ideas, they can be utilized as machine elements in different ways. Below are introductions to some of the ways. 90005 90120 90023 Grasping Mechanism 90007 Use two spur gears of the same diameter in mesh so that when the driver gear is reversed, the driven gear is also reversed. You can obtain a working piece grasping mechanism by utilizing this motion.Work pieces of various sizes can be accommodated by adjusting the opening angle of the grasping claw resulting in a versatile grasping mechanism design. 90028 90023 Intermittent Motion Mechanism 90007 There is the Geneva mechanism as an intermittent motion mechanism. However, because of need for the specialized mechanical components, it is high priced. By using the missing teeth gears, a low cost and simple intermittent mechanism can be obtained. 90007 By missing teeth gear, we mean a gear in which any number of gear teeth have been removed from their roots.The gear which is mated to the missing teeth gear will rotate as long as it is meshed together but will stop as soon as it encounters the missing teeth section of the driving gear. However, it has the disadvantage of shifting when external force is applied while the gears are disengaged. In these cases, it is necessary to maintain its position by means such as using a friction brake. 90028 90023 Special Power Transmission Mechanism 90007 By mounting a one-way clutch (a mechanism that allows rotational motion in one direction only) in one stage of a gear train of a gear speed reducer, you can create a mechanism which transmits motion in one direction but idles in reverse.90007 By using this mechanism, you can create a system that operates a motor when the electric power is on, but when the power is cut, it moves the output shaft by a spring force. 90007 By internally mounting a spring (torsion coil spring or spiral spring) that winds in the rotational direction in a gear train, the speed reducer is operated as the spring is wound. Once the spring is completely wound, the motor is stopped and the electromagnetic brake built into the motor holds this position. 90007 When the electricity is cut, the brake is released and the spring force will drive the gear in the opposite direction to when the motor was driving.This mechanism is used to close valves when the power is lost (emergency) and is called "spring return type emergency shutoff valve". 90028 90129 90002 Why is it difficult to obtain needed gears? 90003 90024 There is no standard for the gear itself 90025 90004 Gears have been used worldwide since ancient times in many applications and are representative components of machine elements. However, as far as the precision class of gears, there are industrial standards in various countries such as AGMA (US), JIS (Japan), DIN (Germany), etc.On the other hand, there are no standards with regard to factors which ultimately specifies [the gear itself] such as its form, size, bore diameter, material, hardness, etc. As a result, there is no unified approach but it is a collection of the actual gear specifications decided by the individual designers that suits the design of their machines or those decided by the individual gear manufacturers. 90005 90024 There is a diversity of gear specifications 90025 90004 As mentioned above, there is a diversity of gear specifications.With the exception of very simple gears, it is not an overstatement to say that there are as many kinds as there are places where gears are used. For example, among many gears, when the pressure angle, tooth pitch and number of teeth specifications are matched, there are many other specifications that define gears such as bore size, face width, heat treatment, final hardness, surface roughness after grinding, existence of shaft, etc. It can be said that the possibility of two gears being compatible is low.This is one of the reasons why (when a gear breaks, for example) it is difficult to obtain a replacement gear. 90005 90024 Can not obtain the desired gears 90025 90004 Sometimes it occurs that you can not obtain a replacement gear for a worn out or broken one at the place the machine is being used. In this case, most of the time, there is no problem if there is a manual or a parts list for the machine that contains the drawing necessary for the gear's manufacture. There is also no problem if it is possible to contact the machine's manufacturer and that the maker can supply the needed gear.Unfortunately, in many cases: 90007 - The machine's manual does not show the drawing of the gear by itself 90007 - It is not possible to obtain only the gear from the machine's manufacturer, etc 90007 For such reasons, it is difficult to obtain the needed gear. In these cases, it becomes necessary to make the manufacturing drawing of the broken gear. This is often difficult without specialized technical gear knowledge. The situation is often similarly difficult for gear manufacturers due to insufficient data for the gear.Also, to create the drawing from the broken gear requires great deal of engineering manpower and this raised the question of who will be burdened with this cost. 90005 90024 When only one gear is needed, the production cost is high 90025 90004 When the machine using a gear is mass produced, then so is the gear which is made to a certain production lot size, spreading the unit cost of the gear by taking advantage of the economy of scale. On the other hand, users utilizing the machine after it has been manufactured and when one or two gears need replacement, they often face a high production cost making the final repair cost at times very expensive.In short, the difference in the two production methods (mass production or small lot production) has a large effect on the cost of the gear. For example, a purchase of 300 gears in one shot for a new machinery production project (making 300 gears in one lot) compared to buying one replacement gear later (with the production lot of 1 piece) has a tremendous difference in manufacturing unit cost. This is the same situation at the design stage of a new machine when one gear is needed for the prototype with the same high cost.90005 90024 Possibility of using standard gears 90025 90004 When designing a new machine, if the specifications of the gears used can be matched to those of the gear manufacturer's standard gears, the problems mentioned above can be solved. By this method: 90005 90022 90023 You can avoid the step of designing new gears during the design of a machine 90028 90023 You can utilize 2D / 3D CAD models, printable part drawings, strength calculations, etc. provided by the gear maker 90028 90023 Even if you need only one gear as a trial, the standard gears are normally mass produced by the gear maker and are reasonably priced 90028 90077 These are some of the conveniences you can take advantage of.90004 Also, when a gear in a machine in use needs replacement, if its specifications are similar to those of a gear maker's, it may be possible to interchange it with a standard gear by itself or a standard gear with a secondary operation. In this situation also, it may be possible to avoid the inconvenience of doing the following tasks: 90005 90022 90023 Look for drawings 90028 90023 Create new drawings 90028 90023 Look for a contractor to make the gear 90028 90023 Accept the high cost of one piece production 90028 90077 90004 90007 90285 Click Here to request the documents in PDF format 90005 90004 Related Links: 90007 Know about gear types and relations between the two shafts 90007 Gear Nomenclature 90007 Gear Calculator 90007 Gear Types and Characteristics 90007 Gear Types and Terminology 90007 Gear Rack and Pinion 90005 .90000 Gear Types and Terminology | KHK Gears 90001 90002 Related Links: 齿轮 的 种类 及 术语 - 中文 版 90003 90002 Gears are identified by many types and there are many specific technical words to describe their definition. This section introduces those technical words along with commonly used gears and their features. 90003 90006 90007 1.1 Types of Gears 90008 90009 90002 The most common way to classify gears is by category type and by the orientation of axes.90011 Gears are classified into 3 categories; parallel axes gears, intersecting axes gears, and nonparallel and nonintersecting axes gears. 90011 Spur gears and helical gears are parallel axes gears. Bevel gears are intersecting axes gears. Screw or crossed helical, worm gear and hypoid gears belong to the third category. Table 1.1 lists the gear types by axes orientation.90003 90002 Table 1.1 Types of Gears and Their Categories 90003 90016 90017 Categories of Gears 90011 Parallel AxesGears 90019 90017 Types of Gears 90011 Spur Gear 90011 Spur rack 90011 Internal gear 90011 Helical gear 90011 Helical rack 90011 Double helical gear 90019 90017 Efficiency (%) 90011 98.0 - 99.5 90019 90031 90016 90017 Categories of Gears 90011 Intersecting AxesGears 90019 90017 Types of Gears 90011 Straight bevel gear 90011 Spiral bevel gear 90011 Zerol bevel gear 90019 90017 Efficiency (%) 90011 98.0 - 99.0 90019 90031 90016 90017 Categories of Gears 90011 Nonparallel and Nonintersecting 90019 90017 Types of Gears 90011 Screw gear (Efficiency 70.0 - 95.0%) 90011 Worm gear (Efficiency 30.0 - 90.0%) 90019 90031 90002 Also, included in table 1.1 is the theoretical efficiency range of various gear types. These figures do not include bearing and lubricant losses. 90003 90002 Since meshing of paired parallel axis gears or intersecting axis gears involves simple rolling movements, they produce relatively minimal slippage and their efficiency is high. 90011 Nonparallel and nonintersecting gears, such as screw gears or worm gears, rotate with relative slippage and by power transmission, which tends to produce friction and makes the efficiency lower when compared to other types of gears.90011 Efficiency of gears is the value obtained when the gears are installed and working accurately. Particularly for bevel gears, it is assumed that the efficiency will decrease if improperly mounted from off-position on the cone-top. 90003 90002 (1) Parallel Axes Gears 90003 90002 1 Spur Gear 90011 90011 Fig. 1.1 Spur Gear 90011 This is a cylindrical shaped gear, in which the teeth are parallel to the axis. It is the most commonly used gear with a wide range of applications and is the easiest to manufacture.90003 90002 2 Gear Rack 90011 90011 Fig. 1.2 Gear Rack 90011 This is a linear shaped gear which can mesh with a spur gear with any number of teeth. The gear rack is a portion of a spur gear with an infinite radius. 90003 90002 3 Internal Gear 90011 90011 Fig. 1.3 Internal Gear and Spur Gear 90011 This is a cylindrical shaped gear, but with the teeth inside the circular ring.It can mesh with a spur gear. Internal gears are often used in planetary gear systems. 90003 90002 4 Helical Gear 90011 90011 Fig. 1.4 Helical Gear 90011 This is a cylindrical shaped gear with helicoid teeth. Helical gears can bear more load than spur gears, and work more quietly. They are widely used in industry. A disadvantage is the axial thrust force caused by the helix form. 90003 90002 5 Helical Rack 90011 90011 Fig.1.5 Helical Rack 90011 This is a linear shaped gear that meshes with a helical gear. A Helical Rack can be regarded as a portion of a helical gear with infinite radius. 90003 90002 6 Double Helical Gear 90011 90011 Fig1.6 Double Helical Gear 90011 A gear with both left-hand and right-hand helical teeth. The double helical form balances the inherent thrust forces. 90003 90002 (2) Intersecting Axes 90003 90002 1 Straight Bevel Gear 90011 90011 Fig.1.7 Straight Bevel Gear 90011 This is a gear in which the teeth have tapered conical elements that have the same direction as the pitch cone base line (generatrix). The straight bevel gear is both the simplest to produce and the most widely applied in the bevel gear family. 90003 90002 2 Spiral Bevel Gear 90011 90011 Fig.1.8 Spiral Bevel Gear 90011 This is a bevel gear with a helical angle of spiral teeth. It is much more complex to manufacture, but offers higher strength and less noise.90003 90002 3 Zerol Bevel Gear 90011 90011 Fig.1.9 Zerol Bevel Gear 90011 This is a special type of spiral bevel gear, where the spiral angle is zero degree. It has the characteristics of both the straight and spiral bevel gears. The forces acting upon the tooth are the same as for a straight bevel gear. 90003 90002 (3) Nonparallel and Nonintersecting Axes Gears 90003 90002 1 Worm Gear Pair 90011 90011 Fig.1.10 Worm Gear pair 90011 Worm gear pair is the name for a meshed worm and worm wheel. An outstanding feature is that it offers a very large gear ratio in a single mesh. It also provides quiet and smooth action. However, transmission efficiency is poor. 90003 90002 2 Screw Gear (Crossed Helical Gear) 90011 90011 Fig.1.11 Screw Gear 90011 A pair of cylindrical gears used to drive non-parallel and nonintersecting shafts where the teeth of one or both members of the pair are of screw form.Screw gears are used in the combination of screw gear / screw gear, or screw gear / spur gear. Screw gears assure smooth, quiet operation. However, they are not suitable for transmission of high horsepower. 90003 90002 (4) Other Special Gears 90003 90002 1 Face Gear 90011 90011 Fig.1.12 Face Gear 90011 A pseudo bevel gear that is limited to 90 ° intersecting axes. The face gear is a circular disc with a ring of teeth cut in its side face; hence the name Face Gear.90003 90002 2 Enveloping Gear Pair 90011 90011 Fig.1.13 Enveloping Gear Pair 90011 This worm set uses a special worm shape that partially envelops the worm gear as viewed in the direction of the worm gear axis. Its big advantage over the standard worm is much higher load capacity. However, the worm gear is very complicated to design and produce. 90003 90002 3 Hypoid Gear 90011 90011 Fig.1.14 Hypoid Gear 90011 This gear is a slight deviation from a bevel gear that originated as a special development for the automobile industry.This permitted the drive to the rear axle to be nonintersecting, and thus allowed the auto body to be lowered. It looks very much like the spiral bevel gear. However, it is complicated to design and is the most difficult to produce on a bevel gear generator. 90003 90006 90007 1.2 Symbols and Terminology 90008 90009 90002 Symbols and technical words used in this catalog are listed in Table 1.2 to Table 1.4. The formerly used JIS B 0121 and JIS B 0102 Standards were revised to JIS B 0121: 1999 and JIS B 0102: 1999 conforming to the International Standard Organization (ISO) Standard.In accordance with the revision, we have unified the use of words and symbols conforming to the ISO standard. 90003 90002 Table 1.2 Linear and Circular Dimensions 90003 90002 Terms and Symbols 90003 90002 * NOTE 1. 90011 "Axial backlash" is not a word defined by JIS. 90003 90002 Table 1.3 Angular Dimensions 90003 90002 Terms and Symbols 90003 90002 NOTE 2. The spiral angle of spiral bevel gears was defined as the helix angle by JIS B 0102 90011 NOTE 3.This must be Pitch Angle, according to JIS B 0102. 90011 NOTE 4. This must be Tip Angle, according to JIS B 0102. 90011 NOTE 5. This must be Root Angle, according to JIS B 0102. 90003 90002 Table 1.4 Others 90003 90002 Terms and Symbols 90003 90002 A numerical subscript is used to distinguish "pinion" from "gear" (Example z1 and z2), "worm" from "worm wheel", "drive gear" from "driven gear", and so forth.(To find an example, see next page Fig. 2.1). 90003 90002 Table 1.5 indicates the Greek alphabet, the international phonetic alphabet. 90003 90002 Table 1.5 The Greek alphabet 90011 90003 90002 Related links: 90011 Know about rotational directions and numbers of rotation of gears 90011 Gear Types and Characteristics - A page of The ABCS of Gears - B 90011 Basic Gear Terminology and Calculation - A page of The ABCS of Gears - B 90011 Types of Gears - A page of Introduction to Gears 90011 Characteristics of Gears - A page of Introduction to Gears 90011 Gear Terminology - A page of Introduction to Gears 90011 Gear Nomenclature 90003 .90000 Gear Types and Characteristics | KHK Gears 90001 90002 Related Links: 齿轮 的 种类 及 特长 - 中文 版 90003 90004 1. Gear Types and Characteristics 90005 90002 In the following pages we present three general gear categories corresponding to KHK Stock Gear Classifications. 90003 90008 Categories of Gears - Parallel Axis Gears 90009 90010 90002 Types of Gears: Spur Gear 90010 90010 Efficiency (%) - 98.0-99.5 90010 KHK Stock Gears - MSGA, SSG, SS, SUS, PS 90003 90002 Types of Gears: Helical Gear 90010 90010 Efficiency (%) - 98.0-99.5 90010 KHK Stock Gears - KHG, SH 90003 90002 Types of Gears: Rack and helical rack 90010 90010 Efficiency (%) - 98.0-99.5 90010 KHK Stock Gears - KRG (F) (D), SRFD, SUR (F) (D), PR (F), KRHG (F ) 90003 90002 Types of Gears: Internal Gear 90010 90010 Efficiency (%) - 98.0-99.5 90010 KHK Stock Gears - SI, SIR 90003 90008 Categories of Gears - Intersecting Axis Gears 90009 90010 90002 Types of Gears: Miter Gear 90010 90010 Efficiency (%) - 98.0-99.0 90010 KHK Stock Gears - MMSG, SMSG, MM, SUM, PM 90003 90002 Types of Gears: Straight Bevel Gear 90010 90010 Efficiency (%) - 98.0-99.0 90010 KHK Stock Gears - SB and SBY, SB, SUB, PB, DB 90003 90002 Types of Gears: Spiral Bevel Gear 90010 90010 Efficiency (%) - 98.0-99.0 90010 KHK Stock Gears - MBSG, SBSG, MBSA (B), SBS 90003 90008 Categories of Gears - Nonparallel and Nonintersecting Axis Gears 90009 90010 90002 Types of Gears: Screw Gear (Crossed Helical Gear) 90010 90010 Efficiency (%) - 70.0-95.0 90010 KHK Stock Gears - SN, SUN, AN, PN 90003 90002 Types of Gears: Worm and Worm Wheel 90010 90010 Efficiency (%) - 30.0-90.0 90010 KHK Stock Gears - KWGDL (S) & AGDL, KWG & AGF, SWG & AG, SW & BG and CG, SW & PG 90003 90002 Gear types are classified into 3 categories, generally by the directions of the mounting shafts. Here, in this section, we introduce the characteristics of gears, how to use gears, and technical tips (hints). 90003 90008 1-1 Parallel Axes Gears 90009 90002 Gears involving two axis, which are parallel to each other, are called Parallel Axis Gears. For the transmission of rotation / power by parallel axis, Spur, Helical and Internal Gears are generally used.These are the most commonly used gears, with a wide range of applications, in various industries. 90003 90002 Spur Gear 90003 90002 A spur gear is a cylindrical shaped gear, in which the teeth are parallel to the axis. It is the most commonly used gear with a wide range of applications and is the easiest to manufacture. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - A gear which is the most easiest to manufacture. 90010 - A gear that is easy to use and does not produce axial thrust forces.90010 - There is no limit in the combination of the number of gear teeth of paired gears. 90003 90002 Speed ​​Ratio: 90010 In Figure.1.1, a pair of meshed gears in single-stage gear train. As you can see, the rotational direction of the paired gears is opposite to each other. If Gear 1 rotates clockwise, then Gear 2 rotates counterclockwise. Also, if paired gears have a different number of teeth, the speed will be increased / decreased; If Gear 1 is a drive gear, speed is reduced. If Gear 2 is a drive gear, speed is increased.90010 Speed ​​Ratio 90010 = Number of teeth of driven gear (z2) / Number of teeth of drive gear (z = 1) 90010 = Rotation of drive gear (n1) / Rotation of driven gear (n2) 90003 90002 (1.1) 90003 90002 90010 Fig 1.1 Spur Gear 90003 90002 Calculation Example: 90010 Number of teeth of drive Gear1: 20 90010 Rotation of gear: 400rpm 90010 Number of teeth of driven Gear2: 80, Single-stage gear train. 90010 The Speed ​​ratio of this gear train: 80 ÷ 20 = 4 90010 The rotation of Gear2: 400 ÷ 4 = 100rpm 90010 90003 90002 Helical Gear 90003 90002 The spur gear that has helix teeth (helicoids teeth) is called Helical Gear.Helical gears can bear load more than spur gears and work more quietly. They are also widely used in different industries, such as the automotive, and in industrial machinery. 90003 90002 Characteristics and Technical Hints: 90010 - More strength than the spur gear of the same size; transmits rotational force / power quietly. 90010 - Suitable for use in high speed rotations. 90010 - Produces axial thrust force, need to cope with these extra forces 90010 - There is no limit in the combination of number of gear teeth of paired gears.90003 90002 The direction of the rotation and the thrust force in meshed helical gears are illustrated in the Figure 1.2. Thrust bearing receives thrust force. The direction of the rotation is the same as meshed spur gears. 90003 90002 90010 Fig 1.2 Direction of Rotation and Thrust Force 90003 90002 (Important Gear Terminology and Gear Nomenclature in Fig 1.2) 90003 90002 A paired gear rotates in opposite direction each other. The speed ratio is the same as it for spur gears.90003 90002 Speed ​​Ratio of Two-Stage Gear Trains: 90010 If Gear 1 is a drive gear, the speed ratio (i) for this two stage gear train is calculated as below. 90003 90002 Speed ​​ratio (i) 90010 = z2 / z1 x z4 / z3 90010 = n1 / n2 x n3 / n4 90003 90002 (1.3) 90003 90002 90010 Fig 1.3 Two-Stage Gear Train 90003 90002 Gear 1 and Gear 4 rotate in the same direction. Number of teeth of Gear 1/2/3/4 is 10/24/12/30, respectively, then, the reduction ratio for this gear train is 6.90003 90002 Internal Gear 90003 90002 This is a cylindrical shaped gear, but with teeth inside the circular ring, and can mesh with a spur gear. Internal gears are often used in Planetary Gear Systems, or Gear Couplings. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Involves more complexity in manufacturing compared, to spur gears. 90010 - By using planetary gear systems, it enables you to create a compact gear system applicable for high reduction ratio. 90010 - For a pair of internal and external gears meshed, the following 3 interferences might occur: 90010 (a) Involute Interference (b) Trochoid Interference (c) Trimming Interference 90010 - No limit to the combination of the number of gear teeth, of paired gears.90003 90002 Speed ​​Ratio: 90010 In the simplest example of a meshing External Gear 1 (Pinion) with an Internal Gear 2, both the External Gear 1 and Internal Gear 2 rotate in the same direction, as shown in Fig, 1.4 90010 90010 Fig.1.4 Spur Gear and Internal Gear 90003 90002 Speed ​​Ratio 90010 = Number of teeth of Driven Gear / Number of teeth of Drive Gear 90010 (1.3) 90003 90002 Planetary Gear Systems: 90010 Planetary Gear System consists of 4 major elements; 90010 Sun Gear (A), Planet Gear (B), Internal Gear (C), and Carrier (D) 90010 In the system shown in Fig.1.5, 4 planet gears are used. 90010 The load division shared by many gears enables a compact system. The speed ratio or the direction of rotation in the Planet Gear System differs, depending on what factor is fixed. 90003 90002 (a) Planetary Type 90010 If the Sun gear is of input, and the Carrier gear is of output, and the Internal gear is fixed; 90010 Speed ​​Ratio 90010 = Zc / Za + 1 90010 (1.4) 90003 90002 (b) Solar Type 90010 Sun Gear is fixed. 90003 90002 (c) Star Type 90010 Carrier Gear is fixed.90003 90002 90010 Fig.1.5 Example of a planetary gear system 90003 90002 (Important Gear Terminology and Gear Nomenclature in Fig 1.5) 90003 90172 90173 A Sun gear 90174 90173 B Planet gear 90174 90173 C Internal gear 90174 90173 D Carrier 90174 90181 90002 90010 Fig.1.6 Planetary Gear Mechanism 90010 Left - Planetary type / Center - Solar type / Right - Star type 90003 90008 1-2 Gears with Linear Motion 90009 90002 Gears with Linear Motion are classified as Parallel Axis Gears, but there are specific types of "Linear Motion" that involve no mating shafts.To convert rotational movement to linear motion, or the converse, Racks and Pinions are used in combination. Cylindrical shaped gears with an infinite radius are called Racks, generally used in conveyors. 90003 90002 Spur Rack 90003 90002 This is a linear shaped gear, which has a straight-line tooth profile and can mesh with a spur gear. The spur rack can be regarded as a portion of a spur gear with an infinite radius, and several racks can combined in a line. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Easier to manufacture and to use than Helical Racks.90010 - Can mesh with a spur gear with any number of teeth. 90003 90002 In regards to a meshed rack and pinion, the movement distance when the pinion rotates one time, is calculated from the number of teeth multiplied by the pitch. Pitch denotes the distance between corresponding points on adjacent teeth. CP racks are designed for easy positioning. (Figure 1.7) 90003 90002 90010 Fig.1.7 Difference between CP10 and m3 90010 Movement of one cycle of the CP10-30 pinion on a CP rack vs.SS3-30 (m3) on a m3 rack.90003 90002 Helical Rack 90003 90002 This is a linear shaped gear that meshes with a helical gear. A helical rack can be regarded as a portion of a helical gear with infinite radius. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Produces thrust force; coping mechanism must be considered 90010 - Rotates and transmits power more quietly than a helical rack of the same size 90010 - Suitable for use in high speed rotation 90010 - Can mesh with a helical gear with any number of teeth 90003 90002 It produces thrust force due to the gear-tooth helix.The Figure 1.8 shows the direction of rotation and the thrust force. 90003 90002 90010 Fig.1.8 Direction of Rotation and Thrust Force 90003 90002 (Important Gear Terminology and Gear Nomenclature in Fig 1.8) 90003 90172 90173 Rack thrust 90174 90173 Pinion thrust 90174 90181 90008 1-3 Intersecting Axis Gears 90009 90002 Gears involving two axis crossing at a point are called Intersecting Axis Gears; general applications include rotation / power transmission of Bevel gears.Bevel Gears with gear ratio of 1, are called Miter gears. Bevel Gears are classified as Straight-Bevel Gears or Spiral-Bevel Gears, depending on the tooth form. 90003 90002 Straight Bevel Gear 90003 90002 This is a gear in which the teeth have tapered conical elements that have the same direction as the pitch cone base line (generatrix). The straight bevel gear is both the simplest to produce and the most widely applied in the bevel gear family. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Easier to manufacture than Spiral Bevel Gears.90010 - Ease of use, produces no thrust force in the negative direction. 90010 - The combination of the Number of teeth of paired gears is important. Those gears produced in combination do not mesh with other bevel gears. 90003 90002 Spiral Bevel Gear 90003 90002 A bevel gear that has spiral teeth with a helical angle, which is more complex to manufacture, but offers advantages of higher strength and less noise. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Suitable for use in high load / rotation.Better than Straight Bevel Gears 90010 - Axial thrust force should be carefully considered 90010 - Transmits rotational force / power more quietly than Straight Bevel Gears. 90010 - Since these gears are produced as a pair, in accordance with the number of teeth, they do not mesh with other gears, even if they have the same modules or pressure angles. 90003 90002 90010 Fig.1.10 Contact Surface of Spiral Bevel Gears 90003 90002 (Important Gear Terminology and Gear Nomenclature in Fig 1.10) 90003 90172 90173 Concave surface 90174 90173 Convex surface 90174 90181 90002 Speed ​​Ratio: 90010 Speed ​​Ratio 90010 = Number of teeth of Driven Gear / Number of teeth of Drive Gear 90010 (1.5) 90003 90002 Thrust force on Spiral Bevel Gear: 90010 The figure on the right shows the rotational direction and thrust force for the mesh of spiral bevel gears, with gear ratio more than 1.57. If the pinion meshes with a convex tooth-face, it produces thrust force in the negative direction. 90003 90002 90010 Fig.1.11 Direction of Rotation and Thrust Force 90010 Green: RH / Yellow: LH / Blue: Positive Thrust Force / Red: Negative Thrust Force 90003 90002 Straight & Spiral Miter Gear 90003 90002 Gears which are used as a pair, with the same number of teeth, are called Miter Gears.There are two types of miter gears; a miter gear of straight bevel gears, and the other is a miter gear of spiral bevel gears. Generally, they have a shaft angle of 90 degrees, however, KHK offers standardized angular miter gears with the shaft angle at 45, 60, and 120 degrees. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Bevel gears with the gear ratio at 1 is deemed a Miter Gear 90010 - Used for changing rotational or axial directions 90003 90002 Thrust Force on Spiral Miter Gears: 90010 The Figure 1.12 shows the rotational direction and the thrust force on spiral miter gears. In case they produce thrust force in a negative direction as well as in a positive direction, the bearings must be positioned carefully so they can receive the forces evenly. 90003 90002 90010 Fig.1.12 Direction of Rotation and Thrust Force 90010 Green: RH / Yellow: LH / Blue: Positive Thrust Force / Red: Negative Thrust Force 90003 90002 Angular Miter Gears and Miter Gears: 90010 90010 Fig.1.13 Shaft Angles of KHK Stock Gears 90010 From left to right: Shaft Angle 45 ° / Shaft Angle 60 ° / Shaft Angle 90 ° / Shaft Angle 120 ° 90003 90008 1-4 Nonparallel and Nonintersecting Gears 90009 90002 Gears involving two axis, which are not intersected or parallel, are called Nonparallel and Nonintersecting Axis Gears.They are generally used as worm gear pairs or screw gears. These gears transmit rotational force / power by the relative slippage between gear-tooth surfaces. 90003 90002 Screw Gear (Crossed Helical Gear) 90003 90002 This is a helical gear with a spiral angle at 45 degrees. A pair of gears, nonparallel and are nonintersecting and have the same helix hands, are called screw gears. They work very quietly, but, can only be used for light loads. 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Care should be taken for lubrication.The slippage of the meshed faces transmits rotational force / power. Lack of proper lubrication may cause rapid wear. 90010 - Efficiency is low when compared to parallel axis / intersecting axis gears. 90010 - Used in low power transmission 90010 - There is no limits to the number of teeth of paired gears. (Differing from Bevel Gears) 90003 90002 The direction of rotation and thrust force on right-helical (R) / left-helical (L) combinations are shown in the Figure 1.14. 90010 90010 Fig.1.14 Direction of Rotation and Thrust Force 90003 90002 (Important Gear Terminology and Gear Nomenclature in Fig 1.14) 90003 90002 Speed ​​Ratio: 90010 This formula for the speed ratio is the same as it for spur gears. 90010 Speed ​​Ratio 90010 = Number of teeth of Driven Gear / Number of teeth of Drive Gear 90010 (1.6) 90003 90002 Worm Gear Pair 90003 90002 A Worm Gear pair is a set of gears, where one gear is a worm having screw threads and the other is a meshed worm wheel. Worm gear pairs are often used in power transmission with highreduction or high-torque. 90003 90002 Speed ​​Ratio: 90010 Speed ​​Ratio 90010 = Number of teeth of Worm Wheel / Threads of Worm 90010 (1.7) 90003 90002 The direction of rotation and thrust forces on right-helical (R) / left-helical (L) worm mesh, are shown in Figure 1.15. 90010 90010 Fig.1.15 Direction of Rotation and Thrust Forces 90003 90002 (Important Gear Terminology and Gear Nomenclature in Fig 1.15) 90003 90002 Characteristics / Technical Hints: 90010 - Large reduction ratio can be obtained by a single-stage train 90010 - Efficiency is low if compared with parallel-axis gears or intersecting-axis gears 90010 - Worm gear pairs must be designed and produced as a pair .Gear-cutting is applied by a selective cutting machine in accordance with the base diameter of the meshing worm. 90010 - As with screw gears, slippage occurs on the tooth surface of gears in mesh. Care should be taken for lubrication. Lack of proper lubrication may cause rapid wear. 90003 90002 Calculation Example: 90010 Threads of the worm z1 = 2, Number of teeth of the worm wheel z2 = 40 90010 Speed ​​Ratio 90010 = 40/2 90010 = 20 90003 90002 Related links: 90010 Know about rotational directions and numbers of rotation of gears 90010 Know about gear types and relations between the two shafts 90010 Know about gear transmission torque 90010 Types of Gears 90010 Characteristics of Gears 90010 Gear Types and Terminology 90010 Types and Mechanisms of Gear Reducers 90003 .90000 Gear Types and their Applications - Blog CLR 90001 90002 Aeronautics, mining, manufacturing chains in the automotive sector, pharmaceutical industry, textiles ... the 90003 sectors and fields in which you can find 90004 machines that use different 90003 types of gears 90004 are abundant. 90007 90002 The progressive replacement of old belts and pulleys by gears is due to the 90003 higher performance they provide 90004. 90007 90002 Gears, whose 90003 basic operation is based on the coupling between a crown and a pinion 90004 as sprockets, are manufactured in various materials and with various tooth widths, face width, head circumference and circular pitch.90007 90016 90002 90018 In this article we are going to explain the most important modalities of the different types of gears 90019 90007 90021 90022 Gear types on the market 90023 90002 Next, we will look at several subtypes that can be made of the different types of gears that are most commonly used today. 90007 90026 According to their teeth: parallel axis and perpendicular axis 90027 90002 The main distinction of the types of gears available on the market is made 90003 according to the position and shape of their teeth 90004.In this sense, they are classified into parallel axis and nonparallel axis gears. 90007 90032 Parallel Axis Gears 90033 90034 90035 90003 Spur Cylindrical Gears. 90004 They generate radial reaction loads on the axis and transmit power through parallel shafts. This type of 90003 gear is the simplest 90004 and is usually used for 90003 small and medium speeds 90004, as it generates noise when if the speed increases. 90042 90035 90003 Helical Cylindrical Gears. 90004 90018 90019 The power transfer occurs in the same way as in the previous gear type, but now the 90003 axis can be nonparallel (auger-crown) or parallel 90004.Their teeth are oblique in relation to the rotation axis and 90003 they transmit more movement and at a higher speed 90004 than spur cylindrical gears. They are more fluid and silent, but instead require more lubrication and wear more quickly. 90042 90035 90003 Double Helical Gears or Herringbone Gears. 90004 They combine the right and left helix. A symmetrical branch generates an opposite and equal thrust. 90003 They eliminate the axial thrust 90004, which means that bearings and supports no longer have to absorb it.90042 90059 90016 90002 90018 Parallel axis gears include spur, helical and double helical cylindrical gears. 90019 90007 90021 90032 Nonparallel Axis Gears 90033 90034 90035 90003 Screw Gears (Crossed Helical Gears). 90004 They perform a 90003 wedge or screw movement 90004, which results in a high degree of slip on the tooth flanks. Easy to assemble, they must have the same normal diametrical steps for the gear to be adequate. They can go in the same direction or in the opposite direction.90042 90035 90003 Spur or Straight Bevel Gears. 90004 Little used nowadays, they transmit the 90003 movement of axis that are cut in the same plane 90004, usually in right angle, by means of conical toothed surfaces. The teeth converge at the intersection of the axes. They are often used to slow down with axes positioned at 90 degrees and are noisy. 90042 90035 90003 Spiral Bevel Gears. 90004 Their 90003 contact surface is larger 90004 compared to straight bevel gears. They can transmit the motion of axis that are cut and used to lower the speed on shafts of 90 degrees.90042 90035 90003 Hypoid Gears. 90004 Their attack pinion is off-center in relation to the axis of the crown. They stand out for their 90003 long service life and the low noise 90004 they generate, although they require extreme pressure oils. They are used in boats and industrial machines. 90042 90035 90003 Worm Wheels and Worm Screws 90004 90018 90019 They have a worm screw, which functions as a conductor, and a crown, driven by it. 90003 The screw moves the crown with its turn 90004.Although its most common angle between axes is 90 degrees, it can be different. 90042 90059 90016 90002 90018 For more information: Helical gears or spur gears? 90019 90007 90021 90022 Gear types for special applications 90023 90034 90035 90003 Internal or Ring Gears. 90004 90018 90019 They are 90003 similar to spur gears 90004, although their teeth are not ground on the outside, but on the inside of a wheel or rimmed ring. A pinion drives the inner gears and maintains the direction of angular velocity.90042 90035 90003 Planetary Gears. 90004 Also called 90003 epicyclic gears 90004, it is a 90003 gear train 90004 in which a central gear has one or several external gears around it. They are commonly used for automobile transmissions. 90042 90035 90003 Rack and Pinion. 90004 90018 90019 Used in lathes to move the longitudinal carriage, they 90003 do not have a transmission ratio, but a length ratio 90004. In this case, it is referred to as the distance between axis, since the rack falls within the category of gears of infinite diameter.90042 90059 90022 Materials used to manufacture gears 90023 90002 Tempered 90003 steel 90004 is one of the most common materials for different types of gears, and 90003 aluminum 90004 is also common. Other materials used are: 90007 90034 90035 High strength steels 90042 90035 Forged stainless steels 90042 90035 Copper-based alloys 90042 90035 Cast or forged aluminum alloys 90042 90035 Cast iron or grey cast iron 90042 90035 Magnesium alloys 90042 90059 90002 As for 90003 plastic materials, which have self-extinguishing properties 90004, polycarbonate (PC), polyamide or PVC stand out, as well as acetal resins.Moreover, among non-fuel materials, the most commonly used are polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE) and liquid crystal polymers (LCP). 90007 90016 90002 90018 This might interest you: Why improve your safety mechanisms with flame retardant plastics 90019 90007 90021 90022 Applications & Utilities of Gears 90023 90002 The different types of gears are 90003 present in many sectors 90004, such as: 90007 90034 90035 The 90003 agricultural 90004 sector, in which they play a key role in carrying out mechanized tasks, such as sowing, ploughing or irrigation, as well as in the tractors themselves.90042 90035 In the 90003 automotive field 90004, their function is usually to act as transmitters of forces and to regulate speed. 90042 90035 As for 90003 naval vehicles 90004, gears operate on fishing boats, submarines, workboats or yachts. 90042 90035 In the generation of 90003 wind power 90004, gears increase the speed of generators, a function that is also used by cement manufacturing industries. Roller mills are used for the transport of slabs and for wire rolling mills. 90042 90059 90002 In addition, there are four 90003 applications of gears that are particularly emblematic, 90004 and which are implemented in countless sectors and fields: 90195 90007 90026 1.Hydraulic Pump 90027 90002 It converts 90003 rotary mechanical energy into hydraulic energy 90004. It consists of a pair of coupled gears and has the driven shaft and the driver, which is driven by the motor shaft. 90007 90002 This one, due to the displacement caused by the contact between the teeth of the gears, rotates the driven shaft. 90007 90026 2. Speed ​​Reducer 90027 90002 They use 90003 circular and toothed gear pairs 90004 to lower the motor speed efficiently and safely. In addition, they use gears with very different diameters to reduce the speed of rotation.90007 90026 3. Differential 90027 90002 Widely used in the 90003 automotive sector 90004, it makes it easier for the two driving wheels of a vehicle to turn at different speeds than the others. 90007 90002 A differential is made up of 90003 two planetary gears 90004 attached to the ends of the semi-axles of the wheels, and 90003 two other satellites or conical pinions 90004 located at the ends of their satellite-carrying axle. 90007 90026 4. Gearbox 90027 90002 It couples the motor with the transmission system through different gear ratios.It also 90003 reduces the engine speed 90004. 90007 90002 Some ball bearings support the gear shafts. 90003 It is coupled to the motor flywheel 90004 via the clutch or torque converter. 90007 90022 How and where to find the right gear types 90023 90002 90003 Choosing the right type of gear is essential to avoid downtime 90004 and costly repairs in any industrial environment. 90007 90002 The efficiency of these mechanisms is determined by several factors, 90003 such as design, contact force, bending strength 90004 or vibration generated by the various couplings between the gears.. 90007 90016 90002 90018 Related reading: 90019 90018 Tips to Consider When Buying Gears 90019 90007 90021 90002 90003 CLR (Levantine Gear Company) offers a consultancy service in engineering 90004 and integral prototypes design, as well as a wide catalogue of mechanical components and an established experience in the sector, with more than 25 years of specialization. 90007 90002 All this has led CLR to position itself 90003 as a benchmark in the manufacture of gearmotors and gearboxes 90004, allowing it to guarantee total satisfaction with the performance of its products.90007 90002 Leading a team of engineers using the latest technology, CLR is a 90003 full partner in logistics, manufacturing and customer service 90004, enabling it to meet the highest demands and provide a full advisory service. 90007 90002 Need to find the right component for your drive projects? Get in contact with us and we'll assist you. 90195 90007.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *