МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный университет дизайна и технологии
НОВОСИБИРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Московского государственного университета дизайна и технологии (филиал)
(НТИ МГУДТ (филиал))
Лабораторная работа
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
МЕТОДОМ ОГИБАНИЯ
по дисциплине “Теория механизмов и машин”
Новосибирск - 2011
Составитель: Ермолаев В.Ф.
к.т.н., доцент
Рецензент: Подгорный Ю.И.
д.т.н., профессор
Работа выполнена на кафедре МиИГ НТИ МГУДТ
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
МЕТОДОМ ОГИБАНИЯ (ОБКАТКИ)
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Изучение теории зубчатого зацепления.
2. Изучение геометрии зубчатых колес.
3. Изучение и исследование возможностей улучшения нагрузочных характеристик зубчатых колес.
4. Изучение способов изготовления зубчатых колес.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В
настоящее время в машиностроении и
приборостроении зубчатые колеса
изготовляют преимущественно способом
огибания. Режущим инструментом являются
зубчатая рейка – гребенка (рисунок 1а),
червячная фреза (рисунок 1б)
или долбяк (рисунок 1в).
Нарезание колес выполняется соответственно
за зубострогальном, зубофрезерном или
зубодолбежном станках.
Рисунок 1 – Схемы нарезания зубьев.
При
изготовлении зубчатых колес способом
огибания заготовке и режущему инструменты
сообщают относительное движение, которое
воспроизводит процесс зацепления. На
зубострогательном станке суппорт 1
с инструментальной рейкой 2
совершает возвратно-поступательное
движение в вертикальной плоскости
параллельно оси заготовки. При движении
сверху вниз происходит процесс резания.
Обратный ход холостой. За время холостого
хода рейка получает перемещение
в горизонтальном направлении, а заготовка
3
поворачивается на угол
.
Эти движения связаны соотношением
,
(1)
где
- делительный радиус.
Б
олее
производительными являются зубофрезерные
станки, в которых используется червячная
фреза. Ее профиль (рисунок 2) можно
получить перемещением рейки по винтовой
линии с некоторым постоянным углом
подъема
.
Если рассечь червячную фрезу плоскостью,
проходящей через ее ось, в сечении
получим рейку. В процессе нарезания
зубьев фреза совершает непрерывное
вращательное движение и одновременно
движется параллельно оси колеса.
Рисунок 2 – Схемы расположения червячной фрезы и заготовки.
Способ огибания является высокопроизводительным. Кроме того, он позволяет теоретически точно изготовлять одним инструментом колеса с разными числами зубьев.
Процесс
изготовления зубчатого колеса способом
огибания можно рассматривать как
зацепление исходного производящего
контура (ИПК) инструмента с заготовкой.
Для гребенки и червячной фрезы ИПК имеет
форму зубчатой рейки. Зацепление
инструментальной рейки и нарезаемого
колеса называют станочным (рисунок 3).
ИПК согласно ГОСТ 13755-81 имеет стандартные
размеры:
;
;
.
Модуль
регламентируется ГОСТ 9563 – 60:
;
.
Рисунок 3 – Станочное зацепление.
Основные
расчетные параметры – модуль
и число зубьев
;
от них зависят размеры зубчатого колеса.
При нарезании колеса станочно-начальная
прямая обкатывается без скольжения по
делительной окружности, поэтому шаг
делительной окружности колеса равен
шагу реечного инструмента:
.
Делительный и основной диаметры
;
(2)
.
(3)
На
станке режущий инструмент можно
расположить с разным смещением
относительно заготовки. От коэффициента
смещения
исходного контура зависят параметры
зубчатого колеса (рисунок 4).
Рисунок 4 – Эвольвентное зацепление.
При проектировании зубчатых колес коэффициент смещения исходного контура должен удовлетворять ограничениям
,
(4)
где
- минимальный коэффициент смещения,
определенный из условия отсутствия
подрезания;
- максимальный коэффициент смещения,
определенный из условия отсутствия
заострения
.
(5)
Коэффициенты
смещения
влияют не только на геометрические
параметры зубчатой передачи, но и на ее
качественные показатели:
коэффициент торцового перекрытия, учитывающий непрерывность и плавность зацепления:
;
(6)
коэффициент скольжения, учитывающий влияние геометрических и кинематических параметров зацепления на скольжение профилей зубьев и в конечном итоге на их износ,
;
(7)
,
(8)
где
- максимальные абсолютные значения
коэффициентов скольжения;
коэффициент удельного давления в полюсе зацепления, учитывающий влияние радиусов кривизны профилей на контактные напряжения, которые возникают на площадке контакта зубьев,
.
(9)
Коэффициенты
смещения
и
,
удовлетворяющие ограничениям (4) и
требуемым оптимальным значениям
качественных показателей, можно
определить с помощью блокирующих
контуров, которые имеются в справочниках.
Оптимальные значения качественных
показателей назначают, основываясь на
условиях работы передачи.