§ 4.2Синтез зубчатых механизмов

4.2.1 Классификация зубчатых механизмов (передач)

Зубчатая передача в простейшем виде представляет собой трехзвенный зубчатый механизм с высшей кинематической парой и двумя низшими вращательными. Зубчатая передача предназначена для сообщения непрерывного вращательного движения с заданным отношением угловой скорости – передаточным отношением U.

Зубчатые передачи нашли самое широкое распространение среди механических передач благодаря целому ряду достоинств, из которых важнейшие: компактность, высокий КПД, постоянство передаточного отношения, большая долговечность и надежность в работе, возможность осуществления передачи практически любых мощностей при практически любых скоростях и передаточных отношениях, простота обслуживания.

Назначение и конструкции зубчатых передач разнообразны. Их применяют в очень многих приборах и почти во всех машинах, в том числе и самых тяжелых и мощных для передачи мощностей от весьма малых до 50 МВти выше с диаметром колес от долей миллиметра до 6ми более.

Существует большое разнообразие зубчатых передач. Если два зубчатых колеса входят в одну кинематическую пару, то такое соединение называется ступеньюпередачи.В зависимости от числа ступеней зубчатые передачи бываютодноступенчатыеимногоступенчатые. Одноступенчатые передачи бывают с круглыми цилиндрическими колесами, если зубья расположены на поверхности круглого цилиндра (рисунок 4.20,а-г); с коническими колесами, если зубья расположены на поверхности усеченного конуса (рисунок 4.20,д-е). Цилиндрическая передача, в состав которой входит зубчатая рейка и зубчатое колесо, называетсяреечной передачей(рисунок 4.20,з).

Цилиндрическая передача может быть с внешним и внутренним зацеплением (рисунок 4.20,г).Во внешнем зацеплении зубья колес расположены по внешней стороне, во внутреннем зацеплении зубья одного из колес расположены по внутренней поверхности цилиндра. При внешнем зацеплении колеса вращаются в разные стороны, а при внутреннем – в одну.

Также как и все другие механизмы, зубчатые передачи бывают плоскиеипространственные. У плоских зубчатых механизмов передача движения осуществляется между параллельными осями (цилиндрическая передача, рисунок 4.20,а, б). У пространственных (рисунок 4.20,д-е) - между пересекающимися (коническая передача) и между скрещивающимися осями (червячная передача, рисунок 4.20,и).

В зависимости от профиля зуба, зубчатые передачи бывают: эвольвентные, циклоидальные, с круглыми зубьями (зацепление М.Л. Новикова). Более подробно эти передачи рассмотрим ниже.

В зависимости от направления зуба зубчатые передачи бывают: прямозубые, косозубые, шевронные. Прямозубые состоят из прямозубых колес, косозубые передачи состоят из косозубых колес, шевронные из шевронных (рисунок 4.21,а, б, в).

В зависимости от сдвига рейки при нарезании колес, передачи бывают нулевые, равносмещенные и неравносмещенные. Их также будем рассматривать более подробно.

В зависимости от движения осей передачи бывают с неподвижными осями (цилиндрические, конические, червячные передачи) и с подвижными осями (планетарные и дифференциальные редукторы).

а - плоская, одноступенчатая цилиндрическая передача, с внешним

зацеплением, прямозубая; б - та же самая косозубая; в – шевронная;

г – с внутренним зацеплением; д, - прямозубая коническая передача;

е – косозубая коническая передача; ж – передача с винтовыми колесами;

з- реечная передача.

Рисунок 4.20- Зубчатые передачи

Рисунок 4.20, и – Червячная передача

а) б) в)

а– прямозубая передача;

б- косозубая передача;в- шевронная передача.

Рисунок 4.21 - Виды цилиндрических передач по направлению зуба

Зубчатые механизмы, состоящие из одной или нескольких ступеней, заключенные в закрытые коробки, носят название зубчатых редукторов. Если редуктор состоит из цилиндрических колес, то он называется цилиндрическим. Если редуктор состоит из конической передачи, то он носит название конического редуктора, если же из червячной передачи, то он называется червячным редуктором. Возможны различные сочетания разных передач в одном редукторе, например, червячной и цилиндрической передач. Особое место занимают планетарные редукторы. Основные виды, расчет и проектирование планетарных редукторов будут рассмотрены в п. 4.2.8. А пока остановимся на сущности зацепления, которая одинакова для всех типов передач.