Определения элементов зубчатых колес приведены по ГОСТ 16530-83.
Зуб – выступ на звене для передачи движения посредством взаимодействия с выступами на другом зубчатом звене (рис. 14.1).
Зубчатое звено – звено, имеющее один или несколько зубьев.
Зубчатое колесо – зубчатое звено с замкнутой системой зубьев, обеспечивающее непрерывное движение другого звена.
Обод (зубчатый венец) – часть зубчатого колеса, на котором расположены зубья.
Ступица – часть зубчатого колеса, предназначенная для соединения колеса с валом или осью.
Диск – часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей.
Полюс зацепления – точка касания начальных поверхностей зубчатых колес.
Рис. 14.1. Элементы зубчатого колеса
14.2. Цилиндрическая зубчатая передача
Рабочими элементами зубчатой передачи являются зубья, которые, последовательно входя в зацепление, обеспечивают передачу движения. Цилиндрические колеса изготавливают с прямыми и косыми зубьями.
Начальная поверхность цилиндрического зубчатого колеса представляет собой цилиндр. Диаметры начальных цилиндров пары колес равны диаметрам гладких цилиндрических катков, вращающихся от трения друг о друга без проскальзывания, при тех же условиях зацепления – передаточном числе и межосевом расстоянии.
Зубчатые колеса могут выполняться без смещения или со смещением. Смещение исходной производящей рейки называется корригированием.
Зубчатое колесо без смещения (некорригированное) – зубчатое колесо, зубья которого образованы при номинальном положении исходной производящей рейки, характеризующееся касанием делительных поверхностей исходной производящей рейки и обрабатываемого колеса. У некорригированных колес начальная поверхность совпадает с делительной.
Зубчатое колесо с положительным смещением – зубчатое колесо со смещением исходной производящей рейки, при котором делительная плоскость рейки не пересекает делительную поверхность обрабатываемого колеса.
Зубчатое колесо с отрицательным смещением – зубчатое колесо со смещением исходной производящей рейки, при котором делительная плоскость рейки пересекает делительную поверхность обрабатываемого колеса.
Размер зуба определяет делительная поверхность (например, цилиндрическая или коническая), которая проецируется на плоскость, перпендикулярную оси колеса в виде делительной окружности. Окружной шаг pt определяется как расстояние между одноименными точками профиля соседних зубьев по дуге концентрической делительной окружности зубчатого колеса (рис. 14.2).
Длина делительной окружности Пd = z pt, где z – число зубьев колеса, d – диаметр делительной окружности, отсюда d = (pt /П) z = mz. Отношение p/П обозначается буквой m и называется модулем. Модуль измеряется в миллиметрах.
Рис. 14.2. Элементы зуба колеса
Значения модуля стандартизированы ГОСТ 9563-60. Колесо с модулем меньшим единицы называют мелкомодульным.
Высота головки зуба равна величине модуля m, а высота ножки зуба составляет 1,25 m.
Формулы для расчета прямозубой цилиндрической передачи приведены в табл. 14.1.
В соответствии с этими данными определяют необходимые размеры и вычерчивают окружности, образующие вершины зубьев, впадины зубьев, а также делительную окружность.
Для косозубых цилиндрических колес кроме окружного (торцевого) делительного шага pt принято понятие нормального делительного шага pn и, соответственно этому, – понятие нормального делительного модуля: mn = pn/П.
Косозубые цилиндрические колеса нарезаются тем же инструментом, что и прямозубые, с той лишь разницей, что при нарезании косозубых колес инструмент повернут на угол в к образующей делительного цилиндра, поэтому нормальный окружной шаг косозубого колеса pn равен окружному шагу прямозубого колеса, а модуль равен нормальному модулю прямозубого колеса. В торцевом сечении косозубого колеса, вследствие наклона инструмента, торцевой шаг pt = pn/cos в, следовательно, торцевой модуль косозубого колеса становится нестандартным: mt = mn/cos в.
Диаметр делительной окружности косозубого колеса:
d = mnz/cos в = mtz.
Диаметр окружности вершин зубьев: da = d+2mn.
Диаметр окружности впадин: df = d – 2,5mn.
Таблица 14.1 Параметры прямозубой цилиндрической передачи
На рабочем чертеже зубчатого колеса (рис. 14.3), в качестве главного изображения обычно выбирают фронтальный разрез. Зубья в осевых разрезах показывают нерассеченными. В соответствии с ГОСТ 2.405-75, часть параметров указывают на изображении, часть – в таблице. Размеры таблицы приведены на рис. 14.3. На фронтальном разрезе указывают наружный диаметр колеса, ширину зубчатого венца и размеры скруглений или фасок элементов зубчатого венца. Шероховатость боковых поверхностей зубьев наносят на линии делительной поверхности. В таблице, на учебных чертежах, указывают модуль, число зубьев, делительный диаметр. Для косозубых колес добавляют угол наклона зубьев и их направление – правое или левое.
Рис. 14.3. Чертеж прямозубого цилиндрического колеса
14.4. Червячная передача
Червячные передачи применяются при необходимости значительного изменения скорости и передачи движения между перекрещивающимися (в большинстве случаев под прямым углом) валами.
Червячная передача (рис. 14.11, а) состоит из червяка (рис. 14.11, б) – винта, имеющего один или несколько витков (заходов) с трапецеидальной или близкой к нему резьбой, и червячного колеса (рис. 14.11, в) – косозубого цилиндрического колеса с вогнутыми по длине зубьями.
Условное обозначение червячных колес, червяков и червячных передач на сборочных чертежах выполняются в соответствии с ГОСТ 2.402-68.
Различают передачи с цилиндрическим червяком – делительная поверхность червяка цилиндрическая и глобоидным – делительная поверхность червяка является частью поверхности тора.
Рис. 14.12. Чертеж червячного колеса
На чертеже червячной передачи (рис. 14.14) выполняют два изображения: полный фронтальный разрез и вид слева. Для изображения соединений применяют местные разрезы. На виде слева делительная окружность колеса должна касаться образующей делительного цилиндра червяка. Окружность вершин зубьев и контурную образующую цилиндра вершин витков червяка в месте зацепления изображают сплошными основными пересекающимися линиями.
Рис. 14.14. Чертеж червячной передачи