Зубчатое колесо. Зуб шестерни


Зубчатое колесо

Зубча́тое колесо (ш́естерня) — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое ведущее зубчатое колесо независимо от числа зубьев называть шестернёй, а большое ведомое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Зубчатые колёса (шестерни) обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования крутящего момента и числа оборотов вала на выходе. Шестерня, к которой крутящий момент подводится извне, называется ведущей, а шестерня, с которой момент снимается — ведомой. Если диаметр ведущего колеса меньше, то крутящий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот.

Следует заметить, что шестерённая передача не является усилителем механической мощности, так как общее количество механической энергии на её выходе не может превышать количество энергии на входе. Это связано с тем, что механическая работа в данном случае будет пропорциональна произведению крутящего момента на скорость вращения. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение останется неизменным. Данное соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Поперечный профиль зуба

Боковая форма профиля зубьев колёс для обеспечения плавности качения может быть: эвольвентной, неэльвовентной передача Новикова (с одной и двумя линиями зацепления), циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колеса с несимметричным профилем зуба.

Продольная линия зуба

Прямозубые шестерни

Прямозубые шестерни — самый распространённый вид шестерён. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые шестерни

Косозубые шестерни являются усовершенствованным вариантом прямозубых шестерён. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких шестерён происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

Недостатками косозубых шестерён можно считать следующие факторы:

  • При работе косозубой шестерни возникает механический момент, направленный вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
  • Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые шестерни применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высокой скорости, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шестерни с круговыми зубьями

Передачи на основе колёс с круговыми зубьями имеют ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую плавность и бесшумность работы. Однако, они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования.

Двойные косозубые шестерни (шевроны)

Двойные косозубые шестерни решают проблему осевого момента. Зубья таких шестерён изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых шестерён со встречным расположением зубьев). Осевые моменты обеих половин такой шестерни взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке осей и валов в специальные подшипники. Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Зубчатые конические колёса

Кроме наиболее распространёных циллиндрических З. к. применяются колёса конической формы. Конические шестерни применяются там, где необходимо передать крутящий момент под определённым углом. Такие конические шестерни с круговым зубом, например, применяются в автомобильных дифференциалах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.

Секторные колёса

Секторная шестерня представляет собой часть обычной шестерни любого типа. Такие шестерни применяются в тех случаях, когда не требуется вращение механизма на 360°, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жестких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, удобно применение колёс с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Также стоит заметить что вращение ведущего и ведомого колеса направленно в одну сторону.

Реечная передача (кремальера)

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

Коронные шестерни

Коронная шестерня — особый вид шестерни, зубья которой располагаются на боковой поверхности. Такая шестерня обычно стыкуется с обычной прямозубой, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

Изготовление зубчатых колёс

Основные методы изготовления зубчатых колёс: метод копирования, когда режущие кромки инструмента соответствуют форме впадины зубчатого колеса и после нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один зуб при помощи делительного устройства, метод обкатки, (обрабатывающий инструмент воспроизводит движение пары зубчатых колёс), горячее и холодное накатывание.

Технологиями изготовления зубчатых колёс занимаются специальные направления технологии машиностроения и области станкостроения. Основные производители металлорежущих станков зубообрабатывающей группы в России — заводы «Комсомолец» (г. Егорьевск) и Коломенский тяжелого станкостроения (г. Коломна).

См. также

Литература

  1. Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник.. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
  2. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин.. — М.: Издательский центр "Академия", 2004. — С. 416. ISBN 5-7695-1384-5
  3. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению.. — М.: Машиностроение., 1989. — С. 864. ISBN 5-217-00403-7
  4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т.. — М.: Машиностроение., 2001. ISBN 5-217-02962-5

mediaknowledge.ru

Шестерни, шлицы, звёздочки. Нарезка зуба, настройка станков. Формулы.

Рубрика: Шестерни, шлицы, звёздочки. Нарезка зуба, настройка станков. Формулы.

В этой рубрике я расскажу вам о нарезке шестерней (косозубых, прямозубых, шевроных), звёздочек, шлицевого зацепления. Так же Вы узнаете настройки зубофрезерных станков. Всё взято из личного опыта зуборезчика! Тут я расскажу вам о самых необходимых расчётах и формулах!

Коническая шестерня модуль 5, z-25.

Продолжаю осваивать зубострогальный станок 5А250. Второй раз работаю на данной модели. В этот раз выставлял резцы и деталь. Запускал, касался, ну и полностью нарезал. Резцы выставляются специальным...

- Далее - Шестерня модуль 8. Угол 11 52 57.

Добрый день! Я в принципе уже «освоил» зубофрезерный станок 5К32А. В принципе обычный санок просто меньше чем на которых я работал, разница в пульте управления, ну и есть некоторые неприятные нюансы связанные с...

- Далее - Зубострогальный станок 5А250.

Зубострогальный станок 5А250 предназначен для нарезания конических шестернь с прямым зубом диаметром до 500 мм. По паспорту указанно что максимальный модуль нарезаемого колеса, шестерни модуль 8. На данном станке я...

- Далее - Нарезка зубьев зубчатого венца m-16 z-274 — есть вопросы!

Сообщение: Добрый день уважаемые коллеги. Прошу Вашего содействия в сложившейся ситуации: Наше предприятие специализируется на изготовлении и ремонте запасных частей к горнодобывающей и горнообогатительной...

- Далее - Зацепление Новикова.

По роду своей деятельности, а работаю я зуборезчиком, мне приходилось нарезать разные шестерни с разным зубом (прямым, косым, бочкообразным, 30-ти градусным). Зацепление Новикова приходилось нарезать всего лишь пару...

- Далее - Шестерня модуль 4,5, z-12.

Доброго времени суток! Я далее продолжаю осваивать немецкий зубофрезерный станок GFL. Кто впервые слышит о данном станке, скажу что это небольшой валовый станок предназначенный для нарезки шестернь небольшого модуля...

- Далее - Как определить модуль косозубой шестерни.

Часто мне задают вопрос: Как определить модуль косозубой шестерни. Один из самых простых вариантов — обкатать фрезой, то есть методом подбора, вставить в шестерню фрезу и посмотреть совпадает ли шаг! Этот вариант...

- Далее - Червячная шестерня модуль 0,8, угол наклона 4 08.

Недавно заказали червячные шестерни модуль 0,8, угол наклона 4 08. Шестерни были выточены из материала — текстолита. Не знаю насколько долго проработают шестерни из данного материала, но думаю заказчик знает что он...

- Далее - Шестерня модуль 1,75. Угол наклона 33 26.

Понемногу осваиваю немецкий зубофрезерный станок GFL и вот очередная шестерня — модуль 1,75, число зубьев 28, угол наклона 33 градуса 26 минут. Угол наклона довольно большой, хорошо что зуб шестерни небольшой длины и...

- Далее - Шестерня модуль 0,8, 25 зубьев.

Вчера делал шестерни — червячные колёса. Шестерни очень маленькие, сейчас только осваиваю немецкий зубофрезерный станок GFL. Червячные колёса модуль — 0,8, число зубьев 25. Шестерни сделаны из специального...

- Далее - Какие бывают фрезы для нарезки шестернь.

Недавно мне один человек задал такой вопрос: Какие бывают фрезы для обработки шестернь? Думаю опытные зуборезчики знают исчерпывающий ответ на это вопрос, а вот для новичков и просто интересующихся людей я с...

- Далее - Расчёт гитары дифференциала. Как посчитать?

Раньше на большинстве предприятий гитару дефференциала считали технологи (по крайней мере насколько я это знаю). На данный момент на некоторых предприятиях дифференциал считают технологи, а на некоторых эта...

- Далее - Расчёт диаметра шестерни.

Сегодня рассмотрим как рассчитать диаметр шестерни. Сразу скажу что диаметр прямозубой шестерни имеет одну формулу, а диаметр косозубой шестерни имеет другую формулу. Хотя многие считают по одной формуле, это...

- Далее - Вал шестерня модуль 6, число зубьев 18.

Данный вал шестерню я нарезал на зубофрезерном станке 5В370. Очень востребованный станок на котором можно делать шестерни от модуля 3, до модуля 20. Есть обкатка, так же есть единичное деление. Более того есть суппорт...

- Далее - Вал шестерня модуль 12, 69 зубьев.

Осенью делал два вала шестерни на станке 5В375. Насколько я знаю, данный станок самый большой зубофорезерный, по крайней мере на просторах бывшего союза. О станке поговорим чуть позже, он имеет «индивидуальные»...

- Далее - Шестерня модуль 12. Число зубьев 129.

Данная шестерня лично для меня не представляет не каких сложностей в нарезке, так как диаметр хоть и довольно не маленький (для кого-то это колесо  покажется огромным, но всё относительно),  но колесо имеет жёсткость и...

- Далее - Модуль шестерни.

Что такое модуль шестерни? Модуль шестерни это модель зуба, классификация, обозначение, характеристика. На моей практики встречались модуля от 0,4 до 45, есть и больше, но довольно редко. Есть основной и торцевой модуль....

- Далее - Расчёт гитары деления. Как посчитать?

Расчёт гитары деления на зубофрезерный станок, пожалуй одно из самых необходимых действий при настройки станка. Считать гитару деления должен уметь каждый зуборезчик (на некоторых предприятиях в чертежах написана...

- Далее - Зубчатый венец: модуль — 20, z — 254.

Данный зубчатый венец я нарезал на зубофрезерном станке 5В345П. Характеристики венца: Модуль 20 (кстати,что такое модуль шестерни). Число зубьев (z) 254. Угол наклона левый 5 38 2. Диаметр насколько я помню 5144 мм, чуть больше...

- Далее - Нарезка звёдочки на зубофрезерном станке.

Данные детали звёздочки я нарезал на зубофрезерном станке 5В370. Это валовый станок. Звёздочка шаг 80, z — 18 и z —  13, диаметр ролика 38 мм. Зуб нарезался дисковой фрезой. Настраиваем гитару деления. Ставим дисковую...

- Далее - Зуборезчик — zuborez.info. О себе о сайте.

Добрый день! Для чего и для кого я создаю сайт zuborez.info? Данный сайт для тех кто работает зуборезчиком, кто интересуется нарезкой шестернь, шлицов, звёздочек. Для тех кто хочет купить, найти (заказать) шестерню. Я расскажу...

- Далее -

zuborez.info

Определение числа зубьев шестеренок — Мегаобучалка

Введение.

В приборостроении нашли широкое применение как редукторы – передачи, понижающие угловую скорость, так и мультипликаторы – передачи, увеличивающие угловую скорость от входа к выходу. Редукторы применяют, в основном, в различного рода приводах, а мультипликаторы в отсчетных передачах измерительных приборов. Требования к зубчатым передачам в первую очередь определяются назначением приборного устройства, для которого они проектируются. Редукторы нерегулируемого силового привода длительно действия должны удовлетворять требования равнопрочности, высокого КПД, иметь большой ресурс работы, а в ряде случаев должны обеспечивать высокую плавность работы. Редукторы следящих систем, а так же редукторы быстродействующих старт-стопных механизмов периферийных устройств ЭВМ должны удовлетворять требованиям обратимости хода, минимального мертвого хода, уменьшением пропорциональности. Во всех случаях проектирование, а особенно при проектировании механизмов, предназначенных для летательных аппаратов, необходимо обеспечить высокую надежность передачи и целесообразное уменьшение массы габаритов. При проектировании любого вида зубчатой передачи необходимо решить определенный ряд вопросов.

 

 

Исходные данные по проектированию.

 

1. Передаточные отношения редуктора Up 500

2. Статический момент сил сопротивления на Mc 1,2 Нм

выходном валу редуктора

3. Момент инерции исполнительного механизма, Jн 0,4 кгм2

Приведенный к выходному валу редуктора

4. Момент инерции движущихся частей двигателя Jдв. 0,06*104 кгм2

5. Максимальное угловое ускорение вала ре- ε max.вых. 5 рад/ с2

дуктора

6. Максимальная угловая скорость на выходном ω 1 рад/ с2

Валу редуктора

 

1.2 Выбор типа конструкции редуктора:

 

Существует много типов конструкций, из которых можно выделить несколько основных видов редукторов точных приборов:

 

1. Однокорпусные конструкции

2. Конструкции редуктора на двух платах

3. Конструкции редуктора на закрытом корпусе

4. Конструкции редуктора на одной плате.

 

При выборе редуктора исходим из его значения, его расположения в приборе, из его кинематической схемы и других факторов. Наиболее распространенной конструкцией малогабаритных редукторов в приборах является двухплатная конструкция.

 

Выбираем конструкцию редуктора на двух платах. При двухплатной конструкции редуктора, он собирается на двух параллельных платах. В этом случае подшипники располагаются на концах валиков, а зубчатые колеса между платами. Двухплатная конструкция обычно выполняется открытой и широко применяется в самопишущих приборах, в механизмах ручной настройки аппаратуры и т.д. В таких случаях часто используются подшипники скольжения. Зубчатые передачи имеют нерегулируемы межосевые расстояния, для облегчения точности разложения осей, применяют совместную обработку отверстий во втулках подшипников обоих плат.

 

 

Конструкция опор.

 

Опоры служат для поддержания вращающихся деталей. Опоры представляют собой кинематические пары и состоят из двух частей. Части осей т валов, охватываемые опорами, называются цапфами или петлями, а детали опор, охватывающие цапфы называются подшипниками или подпятниками. По виду трения, возникающего между подвижной частями опор, различают опоры с трением скольжения и трением качения.

 

В редукторах преимущественное применение получили цилиндрические опоры.

 

Цилиндрическая опора состоит из цапфы и подшипника. Цапфой служит концевая часть валика, а подшипником является втулка и гнездо корпуса, выполненные из антифрикционного материала.

Цапфы валиков в редукторах обычно изготавливаются из сталей, а втрулки подшипников – из бронзы или латуни.

 

1.4 Конструкция валов:

Валы – детали цилиндрической или фасонной формы, несущие на себе другие детали, вращающиеся вместе с ними. Они нагружены поперечными, а иногда и продольными силами, но при этом обязательно передают крутящий момент. В отличие от валов, оси не передают крутящих моментов. Валы и оси предназначены для поддержания вращающихся или качающихся частей приборов и машин. На валах и осях закрепляют элементы передач: зубчатые колеса, шкивы, звездочки, части муфт и т.д. Сами же они опираются на неподвижные детали, называемые подпятниками. Участки осей и валов, непосредственно соприкасающихся с опорами, называют цапфами. Концевые цапфы называют шинами, а промежуточные цапфы называют шейками. Торцы валов и осей, упирающихся в неподвижную опору, называют пятками, а опоры на них – подпятниками. Отличие валов от осей приборов состоит в том, что валы всегда передают крутящий момент, оси же являются передатчиками механической энергии. Они медленно вращаются или неподвижны. Так, например, оси измерительных приборов вращаются в пределах от 0 до 360. Нагрузки, действующие на оси, вызывают в них напряжение изгиба. Валы, как и оси, нагружены поперечными силами, но одновременно работаю на кручение. Оси машин, приборов большей частью выполнены в виде сплошных и реже полых стрежней. Валы по форме и конструкции могут быть прямыми, ступенчатыми, фасонными, с различными поперечными сечениями. Ступенчатые валы менее технологичны по сравнению с прямыми, но более удобны для сборки. Особой группой являются гибкие валы с кривошипной или изменяющейся формой геометрической оси. С помощью таких валов можно предавать вращение под любым углом. Валы и оси изготавливают преимущественно из конструкционных сталей марок 20; 30; 35; 40; 45 и обыкновенных углеродистых сталей марок Ст. 3, Ст. 4, Ст. 5 или из легированных конструкций сталей 40Х; 40ХН; 40ХНМА; 30ХГГ и других.

 

 

Зубчатые передачи

Из всех механических передач, применяемых в машинах и приборах, наибольшее распространение получили зубчатые передачи. Зубчатые передачи передают вращающийся момент с определенной частотой вращения ведущих валов к ведомым, путем зацепления зубьев. Зубчатую передачу применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить строгое соотношение частот вращения и крутящих моментов на валу. По форме зубьев колеса подразделяются: прямозубые, косозубые, шевронные и криволинейные. Зубчатые колеса классифицируют по различным признакам:

 

1. По расположению центров колес

2. По расположению валов в пространстве

3. По форме зубьев

4. По окружной скорости

5. По конструкционному оформлению

6. По числу пар зацепляющих колес.

 

Колесо с малым числом зубьев называется шестерней, а больше – зубчатым колесом. Зубчатые передачи применяют для передачи нагрузки и работ при частотах вращения, изменяются в широких пределах. Эти передачи характеризуются контактностью, высоким КПД, постоянством передаточного числа, долговечностью и надежностью в работе. Зубчатые передачи просты в эксплуатации, у них сравнительно невелики силы давления на валы и опоры. Недостаток – сложность изготовления. Кроме того, зубчатые передачи не предохраняют механизм от поломок при перегрузках.

 

 

Типовой расчет

 

Техническое задание

Требуется спроектировать редуктор с цилиндрическими прямозубыми колесами эвольвентного зацепления для следящего электромеханического привода. При проектировании обеспечить получение минимального момента инерции редуктора.

 

2.2 Выбор числа ступеней редуктора и передаточных отношений пар:

Таблица 1.

 

Интервал измерения передаточного отношения Up редуктора Число n ступеней редуктора
10 ≤ Up ≤ 18
18 ≤Up ≤ 75
75 ≤ Up≤ 300
300 ≤ Up ≤ 1250
1250 ≤ Up ≤ 5000

 

Т.к. дано Up- 500, исходя из условия минимизации момента инерции редуктора, выбираем по Таблице 1. число ступеней редуктора n = 6.

 

Выбираем передаточное отношение для каждой ступени редуктора:

Ucp = n√Up = 6√500 = 3,4

U1 = 4√2*Up = 4√2*3,4 = 1,61

U2 = √Up = √3,4 = 1,84 U3 = 3,4

U4 = Ucp2 / U2 = 11,56 / 1,84 = 6,2

U5 = Ucp2 / U1 = 11,56 / 1,61 = 7,18

 

 

Определение числа зубьев шестеренок

В зубчатом редукторе малое колесо называется шестерней. Число зубьев шестерни выбирается произвольно в соответствии с ГОСТ – 13733 -77. Этот ГОСТ дает два ряда чисел зубьев шестерен. Рекомендуется использовать первый ряд, который приведен ниже:

14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38.

 

Рекомендуется брать число зубьев Z в пределах 17 ≤ Z ≤ 28. В редукторе все шестерни будут иметь одно и тоже число зубьев, поэтому Z1 = Z3 = Z5 = Z7 = Z9 = 25

2.4 Определение числа зубьев ведомых колес:

 

Z2 = Z1 * U1 = 22 * 1,61 = 35

Z4 = Z3 * U2 = 22 * 1,84 = 40

Z6 = Z5 * U3 = 22 * 3,4 = 74

Z8 = Z7 * U4 = 22 * 6,2 = 136

Z10 = Z9 * U5 = 22 * 7,18 = 157

2.5 Нахождение суммарного момента Мн нагрузки на выходном валу редуктора:

Мн = Ми + Мс

Ми = Jн * Емах. вых. = 0,4 * 5 = 2 Нм

Мн = 2 + 1,2 = 3,2 Нм

 

 

megaobuchalka.ru


Смотрите также