Зубчатые передачи

Данный тип механизма получил очень большое распространение в машиностроении и предназначен для передачи движения с изменением угловой скорости (момента) по величине и направлению за счет зацепления зубчатых колес. По взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов различают передачи:

1. Цилиндрические зубчатые передачи с параллельными осями валов.
Виды передач:
- Прямозубая. Зубья шестерни 1 и колеса 2 параллельны осям валов. Широко применяется в коробках скоростей и подач, редукторах, отличается простотой в изготовлении. Плавность зацепления падает с уменьшением числа зубьев z. При z<17 наблюдается подрез ножки зуба. Для предупреждения этого явления применяют корригированное зацепление. Диаметр делительной окружности d_w=mz, диаметр вершин зубьев d_a=m(z+2), где m - модуль зацепления.
- Косозубая передача. Зубья шестерни имеют наклон в одну, а зубья колеса - в другую сторону. Постепенный вход зубьев в зацепление обеспечивает плавность работы передачи, а большое число одновременно находящихся в зацеплении зубьев - передачу значительных мощностей. Однако наклон зубьев исключает возможность переключения колес путем перемещения шестерни по валу, а также требует опор, способных воспринимать осевую нагрузку. Диаметр делительной окружности d_w=mz/cosB, диаметр вершин зубьев da=m_n(z/cosB + 2), где mn - нормальный модуль, B - угол наклона зубьев.
- Шевронная. Шестерня и колесо по ширине состоят из двух участков с зубьями, имеющими левый и правый наклоны. Осевое усилие на вал отсутствует. Данный тип передачи способен передавать очень большие мощности, но при этом изготовление затруднено.

2. Цилиндрическая с внутренним зацеплением. Шестерня имеет зубья на наружной, а колесо - на внутренней поверхности. Шестерня и колесо вращаются в одном направлении.

3. Передача шестерня - рейка, получающаяся при бесконечно большом числе зубьев колеса. Служит для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.

4. Конические с пересекающимися осями. Зубья могут быть прямыми, косыми (тангенциальными) и круговыми, в соответствии с чем возрастает плавность, бесшумность и нагрузочная способность передачи, но затрудняется изготовление.

5. Гипоидные с перекрещивающимися осями. Имеют высокую плавность и бесшумность работы и способны передавать большие нагрузки. Передаточное число обычно не превышает 10. Применяются в автомобильных трансмиссиях, текстильном машиностроении, станкостроении (особенно прецизионном).

6. Винтовые с перекрещивающимися осями. Имеют низкую нагрузочную способность. Передаточное число обычно не превышает 5. Используются в малозагруженных приводах, главным образом в приборах.

Передаточное число зубчатой передачи представляет собой отношение числа зубьев колеса z₂ к числу зубьев шестерни z₁. u=z₂/z₁.

По форме профиля зуба различают зацепления:
1. Эвольвентное. Имеет наибольшее распространение. Характеризуется углом профиля α. В соответствии с ГОСТ 13755-81 α=20°. Размеры зубьев характеризуют модуль m. Значения модуля m=mn в соответствии с ГОСТ 9563-60:
1-й ряд (предпочтительный): 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12;
2-й ряд: 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11,

2. Циклоидальное и упрощенные его разновидности - часовое и цевочное. Применяются в основном в приборостроении. Основное достоинство - малое минимальное число зубьев - 6 и, как следствие, большое передаточное число (до 15); недостатки - трудности изготовления и монтажа.

3. Круговое (зацепление Новикова), Отличается малогабаритностью, высокой нагрузочной способностью, большим передаточным числом, высоким к.п.д. и низким уровнем шума; Недостатки - значительные осевые нагрузки на вал, чувствительность к колебаниям нагрузки и изменению межосевого расстояния. Применение в машиностроении пока ограничено, используется при передаче больших постоянных нагрузок.

По окружной скорости различают передачи тихоходные (v < 3 м/с), среднескоростные (v от З до 15 м/с)
и быстроходные (v > 15 м/с).