Особенности проектирования и расчета косозубых колес.

Главное достоинство прямозубых зубчатых колес – отсутствие осевых усилий. Но при окружных скоростях больше 6 м/с экономически и технологически целесообразно применять косозубые колеса, т.к. таких сравнительно высоких скоростях прямозубые колеса работают удовлетворительно лишь при высокой точности их изготовления и тщательном монтаже передачи.

Сейчас косозубые колеса применяются и при невысоких окружных скоростях.

Косозубые колеса отличаются от прямозубых тем. что зубья расположены не по образующей цилиндра, а составляют с ней угол β.

Величина угол β для редукторов общего назначения от 8 до 15º, для коробок скоростей и специальных редукторов β от 15 до 25º.

Большие углы наклона не рекомендуются, т.к. с их повышением увеличивается и осевая сила. Исключение: шевронные зубчатые колеса, угол β может быть 45º, но такие зубчатые колеса применяются редко из-за технологической сложности их изготовления.

Для изготовления косозубых колес используется такой же инструмент, что и для прямозубых только под углом, равным β.

Косозубые колеса имеют достоинства:

- повышенная прочность косозубых по сравнению с прямозубыми из-за удлинения линии зацепления.

- более плавный ход вследствие постепенного входа зубьев в зацепление.

- пониженный уровень шума, даже при высоких скоростях.

Недостатки:

- наличие осевой силы.

- невозможность ввода в зацепление на ходу. Косозубые колеса имеют два окружных шага:

P_n – окружной шаг зацепления при нормальном сечении.

P_t – окружной шаг при торцевом сечении.

При зацеплении косозубых колес действует М крутящая, окружная сила, радиальная F, осевая F.

Расчет косозубых колес Проектировочный расчет.

По формуле, аналогичной расчету прямозубых колес, только при определении делительного диаметра и число зубьев учитывается угол наклона зуба.

Проверочный расчет.

Расчет на контактную выносливость зубьев аналогичен расчету прямозубых передач, но учитываются особенности, повышающие нагрузочную способность косозубых передач по сравнению с прямозубыми:

- Увеличение радиуса кривизны профилей, что учитывается коэффициентом z_h.

- У косозубых колес нагрузки одновременно воспроизводятся несколькими зубьями, увеличивается суммарная длина контактных линий, что учитывается коэффициентом z_E

Проверочный расчет зубьев на изгиб также аналогичен расчету прямозубых, но учитывается, что косые зубья значительно прочнее прямых:

- участвуют в зацеплении нескольких зубьев, что учитывается коэффициентом К_Fα.

- наклона контактных линий к основанию зуба и работы зуба как пластины, а не как балки, что учитывается коэффициентом Y_β.

- утолщение зуба в опасном сечении, т.е. изменяется коэффициент прочности зуба Y_F

Если оба условия прочности выполнены, то расчет считается законченным.

Конические зубчатые колеса.

Зубчатая передача, оси голов которой пересекаются, называется конической. Конические колеса выполняются прямыми, косыми, круговыми зубьями.

Прямозубые конические колеса наиболее просты в изготовлении, но их целесообразно применять при невысокой окружной скорости (до 2-5 м/с). Они наиболее просты в монтаже.

При более высоких скоростях целесообразно применять колеса с круговыми зубьями, т.к. они обеспечивают наиболее равномерное распределение нагрузки и плавное зацепление.

Достоинство конических колес: передают вращение между валами, оси которых пересекаются, как правило, угол равен 90º, но могут быть и другие углы.

Недостатки:

- т.к. зубья конических колес нарезаны по образующей конуса, они имеют переменную геометрию, переменную прочность.

- выполнить коническое зацепление с той же степенью точности, что и цилиндрическое сложнее.

- пересечение осей валов затрудняет размещение валов, одно из зубчатых колес делается консольным.

- по опытным данным нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% от аналогичной цилиндрической.