Open Library — открытая библиотека учебной информации

  • Астрономия
  • Биология
  • Биотехнологии
  • География
  • Государство
  • История
  • Лингвистика
  • Литература
  • Менеджмент
  • Механика
  • Образование
  • Охрана труда
  • Педагогика
  • Политика
  • Право
  • Психология
  • Социология
  • Физика
  • Химия
  • Экология
  • Электроника
  • Электротехника
  • Энергетика
  • Юриспруденция
  • Этика и деловое общение

Астрономия Планетарные передачи

Ширина зубчатого венца

Коэффициент ширины зубчатого венца регламентируется ГОСТ 2185-66. Для цилиндрических передач рекомендуется выбирать в зависимости от твердости колес и расположения колес относительно опор вала (таблица 6).

При выборе коэффициента следует учитывать то, что при меньшей ширинœе колес погрешности изготовления и сборки менее сказываются, чем при широких колесах.

В косозубых передачах угол наклона .

Коэффициент ширины зубчатого венца

Вид передачи и расположение колес относительно опор Твердость поверхности зубьев yba
Косозубые и прямозубые колеса при несимметричном расположении Хотя бы одно из колес пары Н £ 350 НВ 0,315. 0,4
Н1 и Н2 > 350 НВ 0,25. 0,315
Симметричное расположение любая 0,40. 0,5
Шевронные колеса с канавкой любая 0,63. 1,0
Разнесенный шеврон любая 0,25. 0,4

Ширину b1 и b2 принимают из рядов стандартных размеров Ra5 или Ra10 (ГОСТ 6636 – 69).

Основные особенности планетарных передач:

— сателлиты вращаются одновременно относительно двух осœей;

— мощность передается в относительном и переносном движениях;

— поток мощности разветвляется по сателлитам и снова соединяется на валу.

— Большая надежность вследствие распределœения мощности по потокам.

— Достаточно высокий КПД и долговечность при правильно подобранной схеме.

— Компактность, возможность получения больших передаточных чисел при малых габаритах и массе.

— Возможность автоматизации работы с помощью включения и выключения фрикционных муфт.

— Более сложное изготовление.

— Неравномерность распределœения нагрузки по сателлитам.

— Трудность применения косозубых колес вследствие сложности восприятия осœевых нагрузок.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

  1. Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
  2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
  3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
  4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
  5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
  6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

От автора. Я нашел в интернете полезную программку в Excel 2007. Это автоматизированная табличка для расчета всех параметров прямозубого зубчатого колеса.

Скачать Скачать с зеркала

Итак, приступим к графическому построению профиля зубчатого колеса.

  1. Изобразите делительный диаметр с диаметром D, и центром шестерни O. Окружность показана красным цветом.
  2. Изобразите диаметр вершин зубьев (d1) с центром в точке O с радиусом большим на высоту головки зуба(зелёного цвета).
  3. Изобразите диаметр впадин зубьев (d2) с центром в точке O с радиусом меньшим на высоту ножки зуба (голубого цвета цвета).

  1. Проведите касательную к делительному диаметру (желтая).
  2. В точке касания под углом ? проведите линию зацепления, оранжевого цвета.
  3. Изобразите окружность касательную к линии зацепления, и центром в точке O. Эта окружность является основной и показана тёмно синего цвета.

  1. Отметьте точку A на диаметре вершин зубьев.
  2. На прямой соединяющие точки A и O отметьте точку B находящуюся на основной окружности.
  3. Разделите расстояние AB на 3 части и отметьте, точкой C, полученное значение от точки A в сторону точки B на отрезке AB.

  1. От точки C проведите касательную к основной окружности.
  2. В точке касания отметьте точку D.
  3. Разделите расстояние DC на четыре части и отметьте, точкой E, полученное значение от точки D в сторону точки C на отрезке DC.

  1. Изобразите дугу окружности с центром в точке E, что проходит через точку C. Это будет часть одной стороны зуба, показана оранжевым.
  2. Изобразите дугу окружности с центром в точке H, радиусом, равным толщине зуба (s). Место пересечения с делительным диаметром отметьте точкой F. Эта точка находится на другой стороне зуба.

  1. Изобразите ось симметрии проходящую через центр О и середину расстояния FH.
  2. Линия профиля зуба отображенная зеркально относительно этой оси и будет второй стороной зуба.

Вот и готов профиль зуба прямозубого зубчатого колеса. В этом примере использовались следующие параметры:

  1. Модуль m=5 мм
  2. Число зубьев z=20
  3. Угол профиля исходного контура ?=20 0
  1. Делительный диаметр D=100 мм
  2. Диаметр вершин зубьевd1=110 мм
  3. Диаметр впадин зубьевd2=87.5 мм
  4. Толщина зубьев по делительной окружности S=7.853975 мм

На этом первая часть урока является завершенной. Во второй части (видео) мы рассмотрим как применить полученный профиль зуба для построения модели зубчатого колеса. Для полного ознакомления с данной темой («зубчатые колеса и зубчатые зацепления», а также «динамические сопряжения в SolidWorks») необходимо вместе с изучением этого урока изучать урок №24.

Еще скажу пару слов о специальной программе, производящей расчет зубчатых колес и генерацию модели зубчатого колеса для SolidWorks. Это программа Camnetics GearTrax.

P.S.(16.03.2010) Скачать Camnetics GearTrax

А теперь переходим с следующей части урока.

Скачать 2-ю часть урока №30 Скачать с зеркала

Построение эвольвентного зубчатого колеса в Autodesk inventor.

Построение эвольвентной цилиндрической шестерни в Autodesk inventor. Для построения зубчатых колес в инвенторе существует специальный мастер проектирования эвольвентный цилиндрических зубчатых колес, поэтому вычерчивать эвольвентные шестерни самостоятельно совсем не обязательно.

Читайте также  Заточить сверло по дереву

Проектирование эвольвентной зубчатой передачи в Autodesk inventor.

Для того чтобы спроектировать и рассчитать зубчатую передачу в инвенторе необходимо открыть и сохранить файл сборки(файл расширения iam). В файле для создания обычной детали Вы не найдете мастера проектирования зубчатых колес.

После открытия файла сборки выбираем вкладку проектирование и нажимаем на иконку цилиндрическое зубчатое зацепление.

Autodesk inventor откроет окно генератора компонентов цилиндрического зубчатого зацепления.В этом окне указываются все необходимые параметры зубчатой передачи.

Хочу обратить ваше внимание на то что во вкладке выбора модели мы должны выбрать тот пункт, параметры эвольвентного зацепления которого нам неизвестны. Если, например, нам неизвестно межосевое расстояние, то выбираем именно его, если неизвестен модуль или количество зубьев, то выбираем соответствующие пункты. Autodesk inventor будет рассчитывать неизвестный параметр с учетом указанных Вами параметров зубчатой передачи.

Если модуль, количество зубьев и межосевое расстояние нам известны, то выберем пункт общий коэффициент смещения. Укажем передаточное отношение, модуль, количество зубьеви межосевое расстояние.

Во вкладке выбора коэффициента смещения выберем обратно пропорционально, для того чтобы зубчатые колеса имели одинаковый коэффициент смещения.

Также выбираем угол наклона зубьев. Если шестерня прямозубая, то угол наклона равен нулю градусов. Угол профиля оставляем 20 градусов.

Указываем ширину зубчатого венца для шестерни и зубчатого колеса соответственно.

После указания всех параметров нажимаем рассчитать. Если подрезания зубьев не происходит, то в нижнем окне все надписи будут синего цвета. Если возникнут ошибки, то необходимо скорректировать указанные параметры для построения зубчатых колес.

После нажатия ОК и выхода из генератора компонентов цилиндрического зубчатого зацепления Autodesk inventor построит пару зубчатых колес с указанными ранее параметрами.

Если необходимо поменять параметры и перестроить пару, кликнем правой кнопкой мыши и в контекстном меню выберем редактировать с помощью мастера проектирования.

Теперь посмотрим на то, какую геометрию колес выдал нам инвентор. Сделав приближение мы видим пересечения зубчатых колес. В нашей реальности такое не допустимо.

Такая геометрия не соответствует действительности, это вовсе не эвольвента, а всего лишь дуги. Таким образом Autodesk inventor упрощает визуализацию, чтобы снизить нагрузку на Ваш компьютер.Если нет необходимости в точной 3D геометрии шестерен, то вы можете оставить и такие(для построения чертежа может сгодиться)

Но все это не означает, что в инвенторе нельзя построить шестерню с правильным профилем зубьев.

Если параметры зубчатой передачи верны и нас устроили, то можно построить колеса с точным профилем.
Кликнув правой кнопкой на одном из колес, вызовем контекстное меню. В нем выберем экспортировать профиль зуба.

В появившемся окне экспорта профиля зуба выберем шестерню или зубчатое колесо. Ползунок допуска укажем на максимальное положение.

Получаем вот такой кругляк заготовку с нарисованным эскизом для выреза зуба для соответствующей шестерни или зубчатого колеса.

Достроим нашу шестерню. Заранее укажем две фаски с торцов будущих зубьев.

Произведем выдавливание эскиза.

Обратим внимание на точность построения эвольвенты.

Скроем видимость эскиза.

Выполним круговой массив выреза зуба, указав точное количество зубьев нашей шестерни.

Для достоверности создадим и нарисуем на торце эскиз для отверстия и шпоночного паза.

Выдавим эскиз и добавим пару фасок для отверстия.

В итоге мы получаем эвольвентную цилиндрическую шестерню с правильно выполненным эвольвентным профилем. Этой точности модели должно хватить для вырезания шестерни на координатных станках.

Построение модели эвольвентного цилиндрического зубчатого колеса в Autodesk inventor видео.

Проектирование эвольвентной шестерни цилиндрического зубчатого колеса в Autodesk inventor.

Стальные венцы, зубчатые колеса, отливки колес

Зубчатый венец — это важнейшая деталь для аппаратов с вращающимися барабанами (такие как печи и сушилки).
По конструкции зубчатые венцы бывают цельные и разъемные, с наружным или внутренним зацеплением. Разъемные венцы с наружным зацеплением могут быть с обработанными и литыми, необработанными, зубьями; по форме — с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Разъемные венцы с внутренним зацеплением следует рассматривать как редкое исключение.

ОАО АрсеналДеталь сможет изготовить и поставить по чертежам заказчика стальные венцы, зубчатые колеса, отливки колес разного типа:

  • венец зубчатый с наружным или внутренним зацеплением
  • венцы зубчатые разъемные или цельные
  • венец зубчатый с литыми/обработанными зубьями прямой, косой или шевронной формы

Параметры зубчатых бронзовых венцов:

  • масса до 60 тонн,
  • диаметр до 15 метров,
  • нарезка зуба до модуля m-60 включительно.

Венцы проходят лабораторные испытания на выявление литейного брака как раковины, трещины, закалка металла, твердость поверхности и др.

Стальные венцы используются в шаровых и стержневых мельницах МШР, МШЦ, МСЦ, сушильных барабанах, экскаваторах ЭКГ, ЭШ и другого оборудования.

Настройка зубофрезерных станков при отсутствии требуемых множителей в числах зубьев сменных колес.

В таких случаях (например, при z = 127) можно настроить гитару деления приближенно на дробное число зубьев, а необходимую поправку произвести, используя дифференциал [5]. Обычно формулы настройки гитар деления, подач и дифференциала выглядят так:

x = pa/z ; y = ks ; φ = c*sinβ/ma

Здесь р, k, с — соответственно постоянные коэффициенты этих цепей; а — число заходов фрезы (обычно а = 1).

Настраиваем указанные гитары согласно формулам

x = paA/Az+-1 ; y = ks ; φ’ = пc/asA

где z — число зубьев обрабатываемого колеса;

А — произвольное целое число, выбираемое так, чтобы числитель и знаменатель передаточного отношения разлагались на множители, подходящие для подбора сменных колес.

Знак (+) или (—) также выбирается произвольно, что облегчает разложение на множители. При работе правой фрезой, если выбран знак (+), промежуточные колеса на гитарах ставятся так, как это делают согласно руководству по работе на данном станке для правовинтовой заготовки; если выбран знак (—), промежуточные колеса ставят, как для левовинтовой заготовки; при работе левой фрезой — наоборот.

Желательно выбирать А в пределах

(1/2)*(пc/as) b+(20. 25); b + d > с+(20. 25) (11)

Эти условия ставятся для предотвращения упора сменных колес в соответствующие валы или детали крепления; числовое слагаемое зависит от конструкции данной гитары. Однако вторая из комбинаций (10) может быть принята только в том случае, когда колесо Z2 устанавливается на первом ведущем валу и если передача z2/z3 замедляющая или не содержит большого ускорения. Желательно, чтобы z2/z3 1) желательно так разбивать i = i1i2 чтобы сомножители были возможно более близкими один к другому и равномернее распределялось повышение скорости. При этом лучше, если i1 > i2

Геометрический расчет элементов цилиндрической зубчатой передачи

Исходные данные для расчета:

  • Модуль m = 4 мм;
  • Число зубьев шестерни Z1 = 18;
  • Число зубьев колеса Z2 = 30;
  • Диаметр вала (ведущий) DB1 = 22 мм;
  • Тип шпонки – Призматическая;
  • Число шлицев Z – 8;
  • Внутренний диаметр шлицев d = 22 мм;
  • Диаметр вала (ведомый) DB2 = 30 мм;
  • Ширина шлица b = 6 мм;
  • Тип – D.

Результаты геометрического расчета цилиндрической зубчатой передачи

  • Делительный диаметр шестерни d1=mz1=4×18=72 мм;
  • Делительный диаметр колеса d2=mz2=4×30=120 мм;
  • Высота головки зуба ha=m =4 мм;
  • Высота ножки зуба hf=1,25m=1,25×4=5 мм;
  • Высота зуба h=ha+hf=2,25m=2,25×4=9 мм;
  • Диаметр вершин зубьев шестерни da1=d1+2ha1=72+2×4=80 мм;
  • Диаметр впадин шестерни df1=d1-2hf=72-2×5=62 мм;
  • Длина ступицы шестерни Lст1=1,5DB1=1,5×22=33 мм;
  • Наружный диаметр ступицы шестерни Dст1=1,6DB1=1,6×22=35,2 мм;
  • Диаметр вала шестерни D1=1,2×22=26,4 мм;
  • Делительный диаметр колеса d2=mz2=4×30=120 мм;
  • Диаметр вершин зубьев колеса da2=d2+2ha=120+2×4=128 мм;
  • Диаметр впадин колеса df2=d2-2hf2=120-2×5=110 мм;
  • Длина ступицы колеса Lст2=1,5DB2=1,5×30=45 мм;
  • Наружный диаметр ступицы колеса Dст2=1,6DB2=1,6×30=48 мм;
  • Диаметр вала колеса D2=1,2DB2=1,2×30=36 мм;
  • Ширина зубчатого венца b=6m=6×4=24 мм;
  • Толщина обода зубчатого венца δ1=2,25m=2,25×4=9 мм;
  • Толщина диска δ2=1/3b=8 мм;
  • Межосевое расстояние a=0,5(d1+d2)=0,5(72+120)=96 мм;
  • Длина шлицев Lшл=(1,5. 2)Lст2=(1,5. 2)45=72 мм.
Читайте также  Самодельные пилорама

Выбираем размеры призматической шпонки и шпоночного паза ГОСТ 23360-78

Длина шпонки Lшп=0,8Lст1=0,8×33=26,4 мм. Принимаем Lшп=25 мм.

Bxh = 6×6; t1 = 3,5 мм; t2 = 2,8 мм

Цилиндрические зубчатые колеса(шестерни):

Цилиндрические зубчатые колеса и спользуются в передач ах, где оси вал ов располагаются параллельно относительно друг друга. При этом они могут располагаться как горизонтально, так и вертикально.

В зависимости от формы продольной линии зуба зубчатые колеса бывают: прямозубые, косозубые и шевронные.

Рис. 1. Цилиндрические зубчатые колеса: прямозубые, косозубые и шевронные

Прямозубое колесо. Этот вид шестерен ввиду своей простой конструкции является наиболее внедряемым в различных системах . В таком виде зубья шестерен располагаются в плоскости, которая перпендикулярн а оси вращения. В отличии от косозубых и шевронных колес у данного вида предельный крутящий момент ниже.

Косозубое колесо. Зубья для данного вида колес выполняются под определенным углом к оси вращения шестерен, а по форме образуют часть винтовой линии. По сравнению с прямозубым колесом п ри работе зубьев данного вида зацепление зубьев происходит плавнее, а за счет увеличенной площади контакта предельный крутящий момент выше. Но для работы колес с косым зубом приходится применять упорные подшипники, так как возникает механическая сила, направленная вдоль оси. В основном косозубые колёса используются там, где нужны передачи большого крутящего момента на высоких скоростях.

Шевронное колесо. Этот вид имеет з убья, которые выполнены в форме буквы V на плоскости вращения колеса . Главной особенностью шевронных колес является то, что силы на осях обеих половин компенсируются , вследствие чего отпадает необходимость в использовании упорных подшипников . Различают шевронное и многошевронное цилиндрическое зубчатое колесо, состоящее соответственно из двух и более полушевронов, а также шевронное цилиндрическое зубчатое колесо со сплошным венцом и разделенными полушевронами.

В отдельные виды выделяются: цилиндрическое колесо с круговыми зубьями, цилиндрическое колесо со смещением (без смещения), циклоидальное, эвольвентное и цевочное цилиндрическое колеса.

Колесо с круговыми зубьями. Передачу с такими колесами называют передачей Новикова. При такой передаче контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс. Зубья данного вида колеса выполнены в виде полукруга, радиус которого подбирается под нужные требования. Колеса с круговыми зубьями в сравнении с косозубыми обладают более высокой нагрузочной способностью зацепления, высокой плавностью и бесшумностью работы, но при тех же условиях работы у них снижен КПД и ресурс работы, что не позволяет их применять широко.

Колесо со смещением либо без смещения. Это з убчатое колесо , зубья которого образованы при номинальном положении исходной производящей рейки, характеризуемом отсутствием касания (касанием) делительных поверхностей исходной производящей рейки и обрабатываемого зубчатого колеса.

Циклоидальное колесо. В данном виде профили зубьев шестерни выполнены по циклоидальной кривой. Однако при таком способе зацепления шестерен имеется большой недобор чувствительности из-за изменения расстояния между осями. Циклоидальное колесо применяется в основном в приборостроении. Колесо сложно в изготовлении, поскольку при его создании требуется использование очень многих специальных зуборезных инструментов.

Цевочное колесо. В данном случае зубья одного из колес имеют вид пальцев в форме цилиндра. Такой вид шестерен образовался на базе циклоидального колеса и получил более широкое применение как в машиностроении, так и в приборостроении.

Основные ошибки самостоятельной замены

Несмотря на предельно простую технологию, автолюбители часто допускают при замене венца следующие ошибки:

  • перед тем, как снять зубчатый обод, следует произвести ревизию боковой плоскости маховика под сцепление, и отверстий для крепежных болтов;
  • установка с перегревом отдельных участков венца приведет к быстрому износу зубьев именно на этих местах, так как происходит отпуск стали;
  • наружный диаметр зубьев должен иметь фаску для плавного зацепления с бендиксом стартера без ударов.

Для того, чтобы уменьшить износ двигателя и увеличить приемистость машины на высоких оборотах, маховик часто облегчают. Из-за наличия дополнительных отверстий на наружном диаметре диска в зоне, примыкающей к зубчатому ободу, венец часто приваривается к диску.

В этом случае заменить изношенный элемент гораздо труднее, а перевернуть его вряд ли получится.

Таким образом, венец можно заменить собственными силами при значительной выработке профиля зуба на отдельных участках. Снять обод можно на холодную, а при установке потребуется нагрев до 200 градусов максимум.