Пространственные зубчатые передачи

Коническая передача

Коническая передача образована качением двух конусов ОР₁Р и ОР₂Р (рис. 6.7). Они называются начальными конусами. В точке Р окружные скорости обоих конусов равны , или ; . Передаточное отношение конической передачи имеет выражение .

Рис. 6.7. Геометрические параметры конической передачи

Для расчета геометрических параметров конических зубчатых колес используют те же формулы, что и для цилиндрических, вводится понятие эквивалентных цилиндрических колес. Для них числа зубьев

, .

Различают геометрические параметры конических зубчатых колес (рис. 6.8):

делительная окружность ;

основная окружность ;

окружность выступов ;

окружность впадин ;

высота головки зуба ;

высота ножки зуба ;

конусное расстояние ;

ширина колеса .

Рис. 6.8. Основные геометрические параметры конического колеса

Достоинства конической передачи:

– возможность передачи вращательного движения между осями под различными углами;

– больший коэффициент перекрытия, чем у цилиндрической (см. размеры эквивалентной цилиндрической передачи, у которой радиусы колес больше, чем у конической, значит, и возрастает величина практической линии зацепления ab).

Недостатки конической передачи:

– сложность изготовления зубчатых колес (по сравнению с цилиндрическими);

– повышенная чувствительность к изменению конусного расстояния;

– пониженная нагрузочная способность по сравнению с цилиндрической из-за консольного расположения одного из колес и несимметричного расположения второго относительно опор.

Гиперболоидные передачи

Гиперболоидные передачи образуются условным качением двух гиперболоидов (рис. 6.9а) Г₁ и Г₂ друг по другу при вращении их вокруг перекрещивающихся осей О₁ и О₂, где γ – угол между осями. Прямая τ – τ является общей касательной гиперболоидов. Углы между нею и осями вращения О₁ и О₁ равны соответственно β₁ и β₂.

Если условно «вырезать» средние части гиперболоидов (горло) и нарезать на них зубья, то получится винтовая передача (рис. 6.9б).

Рис. 6.9. Принципиальные схемы отдельных разновидностей гиперболоидных передач: а – зацепление двух гиперболоидов;

б – винтовая передача

Если же «вырезать» другие части, то получится гиперболоидная передача.

Чем дальше от горлового сечения выбраны части гиперболоидов, тем меньше будет отношение скорости скольжения к окружной скорости колеса и соответственно выше механический коэффициент полезного действия.

Передаточное отношение гиперболоидной передачи вычисляется по формуле

,

где Z₁ и Z₂, r₁ и r₂ – числа зубьев и радиусы делительных окружностей зацепляющихся колес.

Из формулы следует, что в отличие от цилиндрических в гиперболоидных передачах можно воспроизводить необходимое пере-даточное отношение,подбирая не две, а четыре величины (r₁ и r₂, β₁ и β₂).

Недостатком таких передач является то, что сопряженные профили зубьев соприкасаются в точке, а не по линии. Следовательно, возникают значительные удельные давления, которые в совокупности с большими скоростями скольжения зубьев друг по другу вызывают их быстрый износ.

Червячная передача (рис. 6.10) является одной из разновидностей винтовой передачи. Чаще всего угол между осями =90⁰.

Рис. 6.10. Кинематическая схема червячной передачи

Как правило, ведущим звеном является червяк. При этом передаточное отношение , где – число зубьев колеса; – число заходов червяка.

Величина передаточного отношения может составлять U_Ч-К =10…100, что дает преимущество по сравнению с другими зубчатыми передачами.

Недостатком гиперболоидных передач является невысокий механический кпд. В ряде случаев для его увеличения используют разные материалы, из которых изготовлены зубчатые колеса или их венцы. Это снижает коэффициент трения скольжения в месте контакта зубьев. Например, в червячной передаче червяк изготавливают из стали или чугуна, а венец зубчатого колеса – из бронзы.