Основными достоинствами циклоидального зацепления являются: высокая нагрузочная способность, малый износ (вследствие малого относительного скольжения).

Основными недостатками циклоидального зацепления являются: сложность изготовления, чувствительность к изменению межосевого расстояния, невзаимозаменяемость колес.

Если радиус производящей окружности равен половине радиуса начальной окружности, то гипоциклоиды очерчивающие ножки зубьев вырождаются в радиальные прямые. Получается более простой профиль зуба, упрощается изготовление колёс, такое зацепление называют часовым. Особенностями часового зацепления являются: высокие передаточные отношения; малый износ; коэффициент перекрытия равен 1 (e = 1) и между зубьями всегда имеется зазор, что ограничивает применение их в передачах с односторонним вращением в этом случае боковые зазоры зубьев не влияют на точность работы механизма.

Частным случаем циклоидального зацепления является цевочное зацепление – оно имеет место когда радиус производящей окружности равен радиусу начальной (на рис. 9.2, а ).

Рис. 9.2

В данном случае профиль зуба колеса 1 превращается в точку, а у зуба колеса 2 присутствует только головка, очерченная только по эпициклоиде (перекатывание производящей окружности радиусом по начальной окружности радиусом ). В итоге получается точечное циклоидальное зацепление, т.к. на практике зубья невозможно выполнить в виде точки, то точечный зуб заменяется цевкой (валиком, или пальцем) (рис. 9.2, б). Цевочное зацепление применяется в поворотных механизмах кранов и экскаваторов.

Зубчатые передачи со скрещивающимися и параллельными осями

(червячные и винтовые)

Червячные передачи

Червячной называется зубчатая передача, состоящая из двух подвижных звеньев – червяка и зубчатого колеса и предназначенная для передачи и преобразования вращательного движения между звеньями оси которых скрещиваются. Угол скрещивания может быть любым, но чаще он равен 90°. Червяком называют звено, наружная поверхность которого имеет форму винта. Червячным колесом называется зубчатое колесо, которое зацепляется с червяком.

Основные достоинства червячных передач:

·       благодаря малому числу заходов червяка (Z1= 1…4) червячная передача позволяет реализовывать в одной ступени большие передаточные отношения;

·       обладает высокой плавностью, низким уровнем вибраций и шума;

·       позволяет обеспечить самоторможение червячного колеса (при малых углах подъема витка передача движения от вала червячного колеса к червяку становится невозможной).

Основные недостатки червячных передач: высокая скорость скольжения вдоль линии зуба, что ведет к повышенной склонности к заеданию (необходимы специальные смазки и материалы для зубчатого венца червячного колеса), снижению КПД и более высокому тепловыделению.

Червячные передачи подразделяются:

1.    по виду делительной поверхности червяка

·                   цилиндрические червячные передачи (рис. 9.3, а) – червяк и колесо в передаче имеют цилиндрические делительные и начальные поверхности;

·                   глобоидные червячные передачи (рис. 9.3, б) – делительная и начальная поверхности червяка образованы вращением отрезка дуги делительной или начальной поверхности парного червячного колеса вокруг оси червяка;

2.                 по виду теоретического торцового профиля витка червяка

·                   архимедов червяк – профиль выполнен по архимедовой спирали;

·                   эвольвентный червяк – профиль выполнен по эвольвенте окружности;

·                   конволютный червяк – профиль выполнен по удлиненной эвольвенте.

a)                                                     б)

2      2

02                                                                                            02

w2                                                                                       w2

P                                                      P

01                                                                                         01

 w1                                                                                      w1

1                    1

Цилиндрическая червячная передача     Глобоидная червячная передача

Рис. 9.3

Геометрия зацепления цилиндрической червячной передачи

Основными геометрическими параметрами червяка являются (рис. 9.4):

·                   диаметр начального цилиндра dw1;

·                   диаметр делительного цилиндра d1 (если червячное зацепление выполнено без смещения режущего инструмента совпадает с начальным);

·                   диаметр цилиндра выступов dа1;

·                   диаметр цилиндра впадин df1;

·                   длина нарезанной части червяка b1;

 da2

02

 n                                                           db2

 an

df2                                        N                                                   aw

 P

da1     d1   df1

 b1                              n

Рис. 9.4

Наиболее часто встречаются червяки у которых сечение винта трапецеидальное с углом при вершине 40°. В плоскости перпендикулярной оси колеса червячное зацепление представляет собой эвольвентное реечное зацепление, поэтому геометрические размеры зубьев червяка и червячного колеса совпадают с размерами зубьев цилиндрического прямозубого колеса. Единственное отличие, то, что величина радиального зазора равна 0,2×m.

Поверхность червяка представляет собой совокупность винтовых линий. В зависимости от направления винтовой линии различают правые и левые винтовые поверхности червяков. Перемещая винтовую линию вдоль образующей цилиндра на некоторую долю шага, получаем параллельно расположенную винтовую линию, которую называют заходом. Червяки бывают одно-, двух-, трех- и четырёх- заходные. Число заходов удобнее определять по торцевому сечению (рис. 9.5) и обозначают Z1.

Рис. 9.5

Установим связь между диаметром делительного цилиндра и числом заходов червяка. Так как червяк представляет собой винт, то его развертка захода представляет собой наклонную линию под углом l (угол подъема винтовой линии) (рис. 9.6).

 d1                                                                                          S = p×Z1

 S

l                                                            l

p× d1

Рис. 9.6

,®,

где S – ход червяка, это путь который проходит точка делительного цилиндра за время одного оборота червяка:

,

здесь р – шаг нарезки червяка.

Отсюда:

®.

В целях создания определенной номенклатуры инструмента, применяемого для изготовления червяков (червячных фрез) в полученную формулу вводится коэффициент червяка , тогда:

.

Наряду с осевым шагом у многозаходных червяков различают и торцевой шаг pt равный длине дуги окружности делительного цилиндра между двумя соседними заходами, исходя из рис. 9.6 получаем:

.

Кинематика червячной передачи

Получим формулу для передаточного отношения червячной передачи. В точке контакта окружные скорости червяка и червячного колеса совпадают:

где u1 - скорость на червяке:

,

где n1 – частота вращения червяка, об/мин; S – ход червяка, м.

u2 - скорость на червячном колесе:

.

Отсюда приравнивая правые части полученных выражений имеем:

,

так как  и  (длина делительной окружности червячного колеса в радиусах и в шагах), окончательно получаем:

®,

или  и , отсюда:

.

Винтовые передачи

Винтовые передачи предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное, при этом гайка и винт могут иметь либо одно из указанных движений, либо оба движения вместе.

Имеют степень подвижности равную единице, т.к. при повороте подвижного звена вокруг оси оно перемещается на определённую величину вдоль той же оси. Звенья передачи образуют кинематическую пару 5 класса.

Основные достоинства передачи: простота конструкции и изготовления; компактность при высоких передаваемых нагрузках; плавность и бесшумность работы; возможность обеспечения медленных перемещений с большой точностью.

Основные недостатки передачи: повышенный износ резьбы вследствие большого трения скольжения; низкий к.п.д.

Винтовые передачи классифицируются по функциональному назначению на:

- грузовые, предназначенные для создания больших сил (прессы, домкраты, тиски и т.п.);

- ходовые, предназначенные для точных перемещений (механизмы подачи станков, измерительные приборы, установочные и регулировочные устройства).

Основные типы резьб:

1.   Прямоугольная (рис. 9.7). Профиль резьбы – квадрат. Из всех резьб имеют самый высокий к.п.д., так как угол профиля резьбы a = 0°. Обладают пониженной прочностью. При износе образуются осевые зазоры, которые трудно устранить. В настоящее время не стандартизированы. Имеют ограниченное применение.

Рис. 9.7

Основные параметры резьбы: d, d1, d2 - соответственно наружный, средний и внутренний диаметр резьбы; р – шаг резьбы, расстояние между двумя одноимёнными сторонами двух соседних витков в осевом направлении; S – ход резьбы, расстояние между двумя одноимёнными сторонами одного и того же витка в осевом направлении (, где Z – число заходов резьбы); a - угол профиля резьбы; g - угол подъёма резьбы.

2.                 Трапецеидальная симметричная (рис. 9.8). Профиль резьбы – равнобочная трапеция с углом a = 30°. Характеризуются небольшими потерями на трение, технологичны. Применяется для передачи реверсивного движения под нагрузкой.

Рис. 9.8

3.                 Трапецеидальная несимметричная, или упорная (рис. 9.9). Профиль резьбы – неравнобочная трапеция с углом a = 27°. Для возможности изготовления резьбы фрезерованием рабочая сторона профиля имеет угол наклона 3°. К.п.д. выше, чем у трапецеидальной симметричной. Закругление впадин повышает прочность. Применяются преимущественно при высоких односторонних нагрузках.

Рис. 9.9

Контрольные вопросы

9.                 Как формируется профиль зуба циклоидального зацепления.

10.            Дайте характеристику часового и цевочного циклоидальных зацеплений.

11.            Назовите основные геометрические параметры червяка и червячного колеса.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25