2. Конструирование зубчатых и червячных колес

2.1. Конструирование зубчатых цилиндрических колес внешнего зацепления

Конфигурация зубчатого колеса в определенной степени зависит от технологии получения заготовки, которая находится в тесной взаимосвязи с объемом выпуска изделия. При единичном и мелкосерийном производстве зубчатые колеса с d_a150 мм изготовляют из круглого проката или поковок. Зубчатые колеса небольшого диаметра (d_a200мм) выполняют преимущественно в виде сплошных дисков [3, с. 28, рис.16.1, а]. Иногда, для уменьшения механической обработки базовых поверхностей, на торцах выполняют небольшие проточки [3, c. 28. рис. 16.1, б].

При крупносерийном и массовом производстве применяют двусторонние подкладные штампы (открытые или закрытые); используют штамповку чаще в открытых штампах. Форма этих зубчатых колес показана на [3, c.28. рис. 16.1, в,г]

Зубчатые колеса состоят из обода, несущего зубья, ступицы, насаживаемой на вал, и диска, соединяющего обод со ступицей. При d_a  500 мм зубчатые колеса выполняют литыми со спицами. Зубчатые цилиндрические стальные колеса малых диаметров выполняют обычно коваными; при диаметре d_a500мм – коваными или штампованными.

Шестерни конструируют в двух исполнениях: отдельно от вала (насадная шестерня) и за одно целое с валом (вал - шестерня).

Вал – шестерня выполняют в том случае, когда

d_f1  d_n+(7…9)m,

где m – модуль зацекления;

d_бn – диаметр буртика под подшипник.

Размеры цилиндрических зубчатых колес показаны на (c. 28, рис. 2.1 а,б)

Диаметр ступицы стальных колес

d_ст  1,6d_в,

где d_в – диаметр вала;

Размеры чугунных колес

d_ст  1,8d_в,

Длина ступицы

l_cт  (1,2…1,5)d_в,

Толщина обода

_о = (2…4)m_n, но не меньше 8 мм

Толщина диска:

колеса кованые С  0,3b;

колеса штампованные С  (0,2…0,3)b;

колеса литые С  0,2b,

где b – ширина венца.

Диаметр центровой окружности

D_ц.о. = 0,5(D_о + d_ст),

где Д_о – внутренний диаметр обода.

Диаметр отверстий в диске колеса (в шестернях малых размеров не делают)

d_отв =

Толщина ребер

S = 0,8С

На торцах зубчатого венца выполняют фаски. Размеры фасок принимают f  (0,6…0,7)m с округлением до стандартного значения (табл. 2.1). На прямозубых зубчатых колесах фаску выполняют под углом _ср =45^о, на косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей  350НВ под углом _ср=45^о, а при  350НВ - _ср =15^о.

Острые кромки на торцах ступицы и углах обода притупляют фасками, размеры которых принимают по таблице 2.1.

Таблица 2.1

d	20…30	30…40	40…50	50…80	80…120	120…150	150…250	250…500
f	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0

2. Конструирование конических зубчатых колес

Конические колеса обычно изготавливают коваными и штампованными. При больших диаметрах конические колеса выполняют литыми или сборными, у которых зубчатый венец закрепляется на ступице болтами или с использованием посадки с гарантированным натягом. Кованые и штампованные колеса изготавливают диаметром d_aе  500…700мм

Шестерню конструируют в двух исполнениях: отдельно от вала (насадная шестерня) и за одно целое с валом (вал - шестерня).

Вал – шестерню выполняют в тех случаях, когда расстояние от вершины зуба до шпоночного паза будет меньше 1,6m_te.

Размеры конических зубчатых колес показаны на (с. 31, рис 2.2).

Диаметр ступицы:

кованых и штампованных колес

d_ст = (1,5…1,6)d_в;

стальных литых колес

d_ст = (1,6…1,8)d_в,

где d_в – диаметр вала.

Длина ступицы кованых, штампованных и стальных литых колес

l_ст = (0.9…1,3)d_в2;

при соблюдении условия

l_ст  в₂

Толщина обода:

кованых и штампованных колес

_о = (1,8…3,0)m, но не менее 10 мм;

стальных литых

_о = (3…4)m, но не менее 10 мм,

где m – средний модуль передачи.

Толщина диска конических колес

С = (0,1…0,17)R_l,

где R_l – внешнее коническое расстояние.

Диаметр центровой окружности

D_ц.о. = 0,5(D_о + d_ст),

где Д_о внутренний диаметр обода.

Диаметр отверстий в диске колеса (в шестернях малых размеров отсутствуют)

d_отв =

Толщина ребер  = 0,8С

Фаска n  0,5m_tе