Передачи Новикова и Гипоидные. Планетарные, Волновые передачи / Лекция 8_Передачи Новикова_Винт. и Гипоидные. Планетарные, Волновые передачи
У косозубых колес зубья располагаются не по образующей делительного цилиндра, а составляют с ней некоторый угол β . Оси колес при этом остаются параллельными. Для нарезания косых зубьев используют инструмент такого же исходного контура, как и для нарезания прямых. Поэтому профиль косого зуба в нормальном сечении п–п совпадает с профилем прямого зуба. Модуль в этом сечении должен быть также стандартным.
В торцовом сечении t–t параметры косого зуба изменяются в зависимости от угла β : окружной шаг p t =p n /cosβ, окружной модуль m t = m n /cosβ. Индексы п и t приписывают параметрам в нормальном и торцовом сечениях соответственно.
Цилиндрические передачи Новикова. Основные параметры
Многопарность и плавность зацепления.
В отличие от прямых косые зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно. Зацепление здесь распространяется в направлении от очек 1 к точкам 2 .
Перемещение линий контакта зубьев.
В рассматриваемый момент времени в зацеплении находится три пары убьев 1 , 2 и 3. При этом пара 2 зацепляется по всей длине зубьев, а пары
1 и 3 — лишь частично. В следующий момент времени пара 3 выходит из ацепления и находится в положении 3'. Однако в зацеплении еще стались две пары 2' и 1 '.
В отличие от прямозубого косозубое зацепление не имеет зоны однопарного зацепления.
В косозубых передачах зубья нагружаются постепенно по мере
ахода их в поле зацепления, а в зацеплении всегда находится минимум две пары. Плавность косозубого зацепления начительно понижает шум и дополнительные динамические нагрузки.
Косозубые колеса могут работать без нарушения зацепления даже при коэффициенте торцового перекрытия ε α < 1 , если
обеспечено осевое перекрытие b w >p bt /tgβ . Т.о. коэффициент осевого перекрытия ε β = b w tgβ/p bt ≈b w sinβ/(πm) .
Рекомендуют принимать ε β ≥ 1,1 .
В косозубом зацеплении нагрузка распределяется на всю 12
уммарную длину контактных линий 1 , 2, 3.
Цилиндрические передачи Новикова. Основные параметры
Сопряженные и несопряженные профили.
Тонкими линиями изображено зацепление прямозубой передачи с эвольвентными зубьями.
В данный момент в зацеплении находятся две пары зубьев 1 и 2 . Точки зацепления а и b расположены на линии зацепления А 1 А 2 . Эвольвентные профили являются сопряженными, так как контакт этих зубьев
сохраняется на всем протяжении активного участка g α линии зацепления. Далее допустим, что у колеса 1 эвольвентные профили заменены круговыми (изоб-ражены жирно). При этом дуги окружностей касаются эвольвент зубьев этого колеса в точках а и а 1 , а радиусы r 1 – меньше радиусов кривизны эвольвент. В момент, когда первая пара кругового
колеса 1 и эвольвентного зуба колеса 2 зацепляется в точке а, зацепления второй пары таких зубьев нет. Вторая пара вступит в зацепление только тогда, когда она займет положение первой пары, т. е., в точке а . При переходе за точку а зацепления снова не будет, между зубьями образуется зазор.
Таким образом, зацепление кругового и эвольвентного зубьев прямозубой передачи может существовать только в одной точке. Длина существовавшей ранее активной линии
зацепления g α сокращается до нуля ( ε α = 0). Такие профили называют несопряженными.
Прямозубая передача с несопряженными профилями работать не может.
Цилиндрические передачи Новикова. Основные параметры
Для несопряженных профилей профиль зуба второго колеса не обязательно эвольвентный. Выполним его также круговым, но вогнутым, с r 2 несколько большим, но близким к r 1 . Контактные напряжения значительно уменьшаются, так как контакт выпуклых эвольвентных профилей заменен контактом выпуклого и вогнутого профилей с малой разностью радиусов кривизны.
Для сохранения непрерывности зацепления передачи Новикова выполняют косозубыми с
ε β > 1 . В сечении плоскостью n–n боковые поверхности косых зубьев имеют большие радиусы кривизны ρ 1 и ρ 2 винтовых линий.
Цилиндрические передачи Новикова. Основные параметры
При вращении колес косые зубья перекатываются в плоскости n – n как цилиндры. Точка контакта а перемещается вдоль зубьев от одного края к другому. Штриховой линией изображены начальные цилиндры d 1 и d 2 . Линия касания цилиндров ПП 1 — полюсная линия. Контурными линиями изображены цилиндры, проходящие через точку а контакта зубьев. Эти цилиндры пересекают поверхности зубьев по винтовым линиям ас, ас' и т. д. При указанном направлении вращения точка контакта винтовых линий, а следовательно, и точка контакта зубьев перемещаются по линии аа 1 . В контакт последовательно вступают точки 2 и 2’, 3 и 3’ и т.д.
Так как во всех поперечных сечениях форма
зубьев не изменяется, то расстояние точек контакта
от полюсной линии ПП 1
остается постоянным. Это
означает, что линия аа 1
полюсной линии. Линия аа 1 является линией
зацепления в передачах Новикова. Ее длина равна
ширине колеса b w , а коэффициент перекрытия (по
аналогии с косозубым зацеплением)
ε β = b w /p x =b w sinβ/p n =b w sinβ/(πm) ,
где р — осевой шаг.
Цилиндрические передачи Новикова. Основные параметры
В передаче Новикова торцевый коэффициент перекрытия равен нулю.
Следовательно, осевой коэфффициент перекрытия должен быть больше единицы и колеса обязательно должны иметь непрямые зубья. Активные поверхности зубьев представляют собой трубчатые круговинтовые поверхности, поэтому передачи Новикова можно называть круговинтовыми передачами.
Коэффициент осевого перекрытия для передач Новикова
ε β =b w /p t =K p +∆ε , где K p – целое число осевых шагов p t на ширине зубчатого венца b w .
Передачи в редукторах общего назначения обычно выполняют с K p = 1 , а для повышенной несущей способности и плавности в редукторах турбин и прокатных станов при симметричном расположении относительно опор выполняют с K p =2;3;4;5.
Дробная часть ∆ε осевого перекрытия обеспечивающую плавность пересопряжения:
Передачи с арочными зубьями
Преимущества арочных передач: малая чувствительность к перекосу осей и повышенная прочность зубьев на изгиб.
Арочные зубья нарезают резцовыми головками методами периодического или непрерывного деления. В первом случае линия зуба представляет собой дугу окружности, во втором – дугу удлиненной циклоиды. При этом с достаточной для практических расчетов точностью профиль арочного зуба в среднем торцевом соответствует профилю прямого эвольвентного зуба.
Форма арочного зуба характеризуется следующими двумя геометрическими параметрами:
коэффициентом длины зуба ψ m =b w /m ; коэффициентом крутизны арки ψ R =b w /R ,
где R – установочный радиус резца на резцовой головке, b w – ширина зубчатого венца.
передачи между валами с перекрещивающимися осями
Гиперболоидные передачи – передачи со скрещивающимися осями, у которых поверхности колес имеют форму гиперболоидов вращения:
• ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ (зубчато-винтовые)
Преимущества перекрестного расположения осей: валы могут продолжаться в обе стороны от колеса, облегчая передачу движения нескольким ведущим вала; подшипники можно располагать по обе стороны от колеса, улучшая (по сравнению с конической передачей) условия работы передачи.
Для передач с перекрещивающимися осями характерна плавность работы, но имеют повышенные скорости скольжения, изнашивание и потери на трение.
Винтовые зубчатые передачи
Винтовые зубчатые передачи состоят из косозубых цилиндрических колес с перекрещивающимися осями.
В винтовых передачах начальное касание происходит в точке в условиях значительных скоростей скольжения. Поэтому несущая способность этих передач невелика, и они при значительных нагрузках уступают место гипоидным и многозаходным червячным.
Основное применение имеют винтовые передачи с межосевым углом 90°, без коррегирования.
Винтовые зубчатые передачи. Основные параметры
Диаметры начальных и делительных цилиндров некоррегированных колес:
где m t1 , m t2 – торцевые модули шестерни и колеса; β 1 , β 2 – углы наклоны зубьев с осью колеса.