Зубчатые передачи. Назначение.

Зубчатая передача – это механизм, состоящий из колёс с зубьями, которые сцепляются между собой и передают вращательное движение, преобразуя угловые скорости и крутящие моменты.

Рисунок 4.5 – Зубчатая передача

В зубчатой паре меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. В общем случае термин «зубчатое колесо» относят как к шестерне, так и к колесу. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, колеса – индекс 2 (число зубьев z ₁, z ₂, частота вращения ω ₁, ω ₂).

В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов зубчатые передачи бывают: цилиндрические – при параллельных осях (рисунок 4.5 и конические – при пересекающихся осях (рисунок 4.6). Очень ограниченно используются передачи со скрещивающимися осями (винтовые).

Рисунок 4.6 – Зубчатые цилиндрические передачи (с параллельными осями)

Цилиндрические передачи. Зубчатые колёса цилиндрических передач выполняют: с прямыми зубьями (рисунок 4.6, а) для работ при невысоких и средних скоростях в открытых передачах и в коробках скоростей; с косыми зубьями (рисунок 4.6, б) для использования в ответственных передачах при средних и высоких скоростях; с шевронными зубьями (рисунок 4.6, в) для передачи больших моментов и мощностей в тяжёлых машинах. Передачи а, б, и в являются передачами с внешним зацеплением, а передача г – с внутренним зацеплением.

Рисунок 4.7 – Зубчатые конические передачи (с пересекающимися осями)

Конические передачи применяют (рисунок 4.7), когда оси пересекаются под прямым углом. В обычных конических передачах применяют прямозубые колёса (слева), а во всех ответственных – с криволинейными, зубьями (справа).

Частным случаем цилиндрической зубчатой передачи считают реечную передачу, преобразующую вращательное движение в поступательное и наоборот (рисунок 4.8). Рейку рассматривают как зубчатое колесо, диаметр которого увеличен до бесконечности.

Рисунок 4.8 – Реечная передача

Материалы зубчатых колес. Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения передачи и условий ее работы. Чаще всего применяют стали, реже – чугуны и пластмассы.

Достоинства зубчатых передач. 1. Большая долговечность и надёжность. 2. Малые габариты. 4. Высокий КПД (потери в точных, хорошо смазываемых передачах 1—2 %, в особо благоприятных условиях 0, 5 %). 5. Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники. 6. Постоянство передаточного числа. 7. Простота обслуживания.

Недостатки. 1. Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа. 2. Шум при больших скоростях.

Применение зубчатых передач. Зубчатые передачи являются наиболее рациональным и распространённым видом механических передач. Их применяют для передачи мощностей – от ничтожно малых до десятков тысяч кВт, для передачи окружных усилий от долей грамма до 10 МН (1000 mc). Зубчатые передачи применяют в виде простых одноступенчатых передач и в виде различных сочетаний нескольких передач, встроенных в машины или выполненных в виде отдельных агрегатов. Широко используют З. п. для понижения угловых скоростей и повышения крутящих моментов в редукторах.

Рисунок 4.9 – Общий вид зубчатых передач и их деталей