4.3. Работа 3. Зацепление зубчатое цилиндрическое

4.3.1. Зубчатые передачи являются наиболее распространённым механизмом для передачи вращательного движения с одного вала на другой, а так же для преобразования вращательного движения в пос- тупательное, и наоборот. Пара зубчатых колёс, из которых одно является ведущим и называется шестернёй, а другое - ведомым и называется колесом, обеспечивают постоянство передаточного числа (отношение числа оборотов ведущего вала к числу оборотов ведомого). Конструкции колёс разнообразны: цилиндрические, конические, винтовые колёса, колёса червячных передач. Зубья колёс могут быть прямыми, косыми, криволинейными и угловыми (шевронными). Профили зубьев различны, чаще встречаются зубья с эвольвентным профилем. Зубчатые колёса вычерчивают упрощенно (рис.17). Окружность выступов и окружность впадин в разрезе обводят сплошной основной линией, зубья показывают не рассечёнными. Начальная окружность- это диаметры зубчатых колёс, по которым они обкатываются в процессе зацепления и которые являются как бы касательными окружностями двух колёс, показываются штрихпунктирными линиями. При вычерчивании колёс начальную окружность принимают за делительную, имеющую важное значение для расчётов параметров колеса. На чертежах зубчатых передач показывают начальные окружности, на чертежах зубчатых колёс - делительные окружности (см. ГОСТ 2.402-68).

Рисунок 17

В работе №3 ’’Зацепление зубчатое цилиндрическое’’ предлагается изучить:

1. основные элементы и геометрические параметры зубчатых колёс

2. условности в изображениях зубчатых передач

3. виды соединения зубчатого колеса с валом: верхнее колесо при помощи шпонки; нижнее колесо при помощи шлицов.

2. Исходящими параметрами для расчёта зубчатой передачи являются число зубьев z₁ и z₂, модуль m=d₁/z₁=d₂/z₂ - линейная величина, определяющая число миллиметров делительного диаметра на один зуб и db_1, db₂ - диаметры валов для верхнего колеса и нижнего колеса. Необходимо выполнить расчёт зубчатых колёс и вычертить в двух изображениях (фронтальный разрез и вид слева) чертёж зубчатой передачи. Шпонки и шлицы применяются для разъёмного соединения деталей. В соединении шпонка входит в паз вала и в паз зубчатого колеса. При работе боковые грани шпонки передают вращение от вала колесу или наоборот. Форма и размер паза в обеих деталях должны соответствовать поперечному сечению шпонки, которая своими гранями сопрягается с гранями пазов колеса и вала. Форма и размеры шпонок стандартизированы и зависят от диаметра вала и условий работы соединяемых деталей. Шлицевые соединения представляют собой многошпоночное соединение, в котором шлицы выполнены заодно с валом. Размеры шпонки и шлицев в зависимости от диаметра вала подбираются по ГОСТ 23360-78 ’’Шпонки призматические’’, ’’Шлицевые соединения с прямоугольными зубьями’’ (см. табл. 11 и 12).

Таблица 11 - Шпонки призматические по ГОСТ23360-78

Диаметр вала, d	Сечение шпонки bxh	Глубина шпоночного паза		Длина шпонки, lш
		вал t	втулка t1	от	до
« 10 до 12 »	4х4	2,5	1,8	8	45
« 12 до 17 »	5х5	3,0	2,3	10	55
« 17 до 22 »	6х6	3,5	2,8	14	70
« 22 до 30 »	8х7	4,0	3,3	18	90
« 30 до 38 »	10х8	5,0	3,3	22	140
« 38 до 44 »	12х8	5,0	3,3	28	140
« 44 до 50 »	14х9	5,0	3,3	38	160
« 50 до 58 »	16х10	6,0	4,3	43	180

Таблица 12 – Основные размеры зубчатых (шлицевых) соединений прямобочного профиля по ГОСТ1139-80 (СТ СЭВ 187-75; СТ СЭВ 188-75)

Соединение легкой серии		Соединение средней серии
ZxdxD	S	ZxdxD	S
6х23х26 6х26х30 6х28х32 8х32х36 8х36х40	6 6 7 6 7	6х16х20 6х18х22 6х21х25 6х23х28 6х26х32	4 5 5 6 6

3. На чертеже проставляются размеры шпоночного и шлицевого соединения.

4. Вплотную к правой линии рамки чертежа на расстоянии 20мм от верхней линии рамки размещается таблица, в которую записывается значение модуля зубчатого зацепления, количество зубьев зубчатых колёс.

5. Основные определения и обозначения:

согласно ГОСТу 2.402-74 ’’Условные изображения зубчатых колёс, реек, червяков и звёздочек цепных передач’’ зубья зубчатых цилиндрических колёс изображаются условно тремя окружностями: D_e - окружность вершин (сплошная основная линия), D_i - окружность впадин (сплошная тонкая линия), d_o - начальная окружность (штрих - пунктирная тонкая линия). Зубчатые колёса обычно изображают в разрезе, если секущая плоскость проходит вдоль продольной оси зубчатого колеса, при этом зубья всегда показывают не рассеченными и не заштрихованными.

6. Основные соотношения размеров зубчатого колеса приведены в (табл.13) и на рис. 17, 18.

Таблица13

Наименование параметра	Обозначения	Расчётная формула
Диаметр начальной окружности	D0	d0 = mz
Окружность вершин (выступов)	De	De = d0 + 2h' = m(z + 2)
Окружность впадин	Di	Di = d0 – 2h'' = m(z – 2,5)
Высота зуба	H	H = h'+ h''
Высота головки зуба	h'	h'= m
Высота ножки зуба	h''	h''= 1,25m
Шаг зацепления зубьев	t	t = m
Радиальный зазор для цилиндрических зубчатых колес	c	c = 0,25m ГОСТ3058-54
Длина зуба (ширина венца зубчатого колеса)	l3	l3  (6  8)m
Толщина диска зубчатого колеса	K	K = 0,3l3
Диаметр внутреннего обода колеса	dk	dk = m(z-5)
Диаметр ступицы	dc	dc = (1,6  1.8)dвала
Межосевое расстояние (0,02)	а	а = d01 / 2 + d02 / 2 = m(z1 + z2) / 2
Длина ступицы	lc	lc = (1.21.5)dвала
Толщина зуба	S	S = 0.5t
Ширина впадины	e	e = 0.5t
Размер фаски на торцевых поверхностях зубьев		0.5  45^

Размеры соединения шпонкой h, b, t₁, t₂ выбираются из таблицы ГОСТ 23360-78 (см. табл. 11), а размеры шлицевого соединения берутся из таблицы ГОСТ 1139-58 (см. табл. 12) . По приведенным в таблице №13 расчетным формулам находятся параметры зубчатых колес. Расчеты записываются на листе работы №1.

4.5.7.Построение зубчатого соединения на чертеже начинают с вида слева с нанесения межцентрового расстояния - а и проведения осевых линий делительных окружностей d₀₁ и d₀₂, которые касаются друг друга в точке, расположенной на оси, соединяющей центры зубчатых колес. Затем вычерчиваются окружности выступов, впадин, валов, ступиц и т.д.

8. Работа №3 выполняется на листе формата А4. Пример выполнения работы приведен на рис. 18. На чертеже работы буквенные обозначения размеров заменить цифровыми и проставить только те размеры, которые указаны в скобках.

Рисунок 18