Изготовление зубчатых шестерен — процесс, технологии, станки

После изучения материала данной главы студент должен: знать

• • виды зубчатых передач;
• • способы зубообработки;
• • основы обеспечения требуемой точности зубчатых колес и передач; уметь
• • достигать требуемого качества зубообработки;
• • обеспечивать достижение малого уровня шума зубчатых передач;
• • рационально использовать современные зуборезные инструменты; владеть
• • проектированием технологии обработки зубчатых колес заданной степени точности;
• • способами финишной обработки зубчатых венцов;
• • методами проверки точности параметров зубчатых колес.

Îñíîâíûå ýòàïû ïðîåêòèðîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà äëÿ âûïîëíåíèÿ çàãîòîâêè øåñòåðíè. Íàçíà÷åíèå äåòàëè è åå ïîâåðõíîñòåé, õàðàêòåðèñòèêà ìåòàëëà è åãî òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà. Îïðåäåëåíèå ïðîìåæóòî÷íûõ ðàçìåðîâ çàãîòîâêè, âûáîð ðåæóùèõ èíñòðóìåíòîâ

Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.

Ââåäåíèå

øåñòåðíÿ ðåæóùèé ìåòàëë òåðìè÷åñêèé

 äàííîé ðàáîòå ïðèâåäåíû îñíîâíûå ýòàïû ïðîåêòèðîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà äëÿ äåòàëè — øåñòåðíÿ.

Íà îñíîâå ÷åðòåæà äåòàëè áûëî âûïîëíåíî: àíàëèç òåõíîëîãè÷åñêîé êîíñòðóêöèè; âûáîð çàãîòîâêè (âûïîëíåí ÷åðòåæ) ñ íàçíà÷åíèåì ïðèïóñêîâ è îòêëîíåíèé; ñïðîåêòèðîâàí òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ (çàïîëíåíà òåõíîëîãè÷åñêàÿ äîêóìåíòàöèÿ); âûáðàíû ðåæóùèé è âñïîìîãàòåëüíûé èíñòðóìåíòû; âûáðàíû ðåæèìû îáðàáîòêè; íàçíà÷åíû íîðìû âðåìåíè .

Òðåáóåìûå òåõíîëîãè÷åñêèå ðàñ÷åòû ïðèâåäåíû â ïîÿñíèòåëüíîé çàïèñêå.  ïðîöåññå ïðîåêòèðîâàíèÿ çàïîëíåíà òåõíîëîãè÷åñêàÿ äîêóìåíòàöèÿ (ïðèâåäåíà â êîíöå ïîÿñíèòåëüíîé çàïèñêè).

1. Íàçíà÷åíèå äåòàëåé è åå ïîâåðõíîñòåé

Äåòàëü øåñòåðíÿ 60640 (1) âõîäèò â ñîñòàâ êîðîáêè ïåðåäà÷ ñàìîõîäíîãî êîìáàéíà ÑÊ-4.

Êîðîáêà ïåðåäà÷ ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ èçìåíåíèÿ êðóòÿùåãî ìîìåíòà äâèãàòåëÿ ïðè îäíîâðåìåííîì èçìåíåíèè îáîðîòîâ âûõîäíîãî âàëà, äëèòåëüíîãî îòñîåäèíåíèÿ äâèãàòåëÿ îò îñòàëüíûõ óçëîâ òðàíñìèññèè êîìáàéíà. Êîðîáêà ïåðåäà÷ èìååò òðè ïåðåäà÷è ïåðåäíåãî õîäà è îäíó çàäíåãî õîäà.

Äàííàÿ äåòàëü ÿâëÿåòñÿ ïðîìåæóòî÷íîé øåñòåðíåé. Øåñòåðíÿ 1 ëåâîé ñòîðîíîé çóá÷àòîãî âåíöà íàõîäèòñÿ â ïîñòîÿííîì çàöåïëåíèè ñ øåñòåðíåé 2 ïðîìåæóòî÷íîãî âàëà è ñ øåñòåðíåé 3 ïåðåäàòî÷íîãî âàëà êîðîáêè.

Ëåâûé òîðåö øåñòåðíè óïèðàåòñÿ â áóðòèê âàëà 4, à ïðàâûé òîðåö ñîïðèêàñàåòñÿ ñ ëåâûì òîðöîì øåñòåðíè 2.

Ðèñóíîê 1.1 — Êîðîáêà ïåðåäà÷ (ôðàãìåíò)

2. Õàðàêòåðèñòèêà ìàòåðèàëà äåòàëè

Äåòàëü èçãîòîâëåíà èç ñòàëè 18ÕÃÒ ÃÎÑÒ 4543-71. Ñòàëü ëåãèðîâàííàÿ êîíñòðóêöèîííàÿ êà÷åñòâåííàÿ, ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé, ðàáîòàþùèõ íà áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ è âûñîêèõ óäåëüíûõ äàâëåíèÿõ ïðè íàëè÷èè óäàðíûõ íàãðóçîê â óñëîâèÿõ ïîâûøåííîãî èçíîñà. Èçãîòàâëèâàþò øåñòåðíè, êóëà÷êîâûå ìóôòû, âòóëêè, øïèíäåëè, ðàáîòàþùèå â ïîäøèïíèêàõ ñêîëüæåíèÿ, ÷åðâÿêè, îïðàâêè, øëèöåâûå âàëèêè è ò.ï.

Ñòàëü öåìåíòóåìàÿ, ïîñëå öåìåíòàöèè äåòàëü ïîäâåðãàåòñÿ çàêàëêå è îòïóñêó, ÷òî îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ òâåðäîñòü ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ è ìÿãêóþ ñåðäöåâèíó è ïîçâîëÿåò ðàáîòàòü äåòàëè íà èçãèá.

Òàáëèöà 2.1 — Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ìàòåðèàëà äåòàëè â ïðîöåíòàõ

Ìàðêà ñòàëè	C	Si	Mn	Cr	Ti	Ni	S	P	Cu
íå áîëåå
18ÕÃÒ ÃÎÑÒ 4543-71	0,17-0,23	0,17-0,37	0,80-1,10	1,00-1,30	0,03-0,09	0,025	0,035	0,035	0,20

Òàáëèöà 2.2 — Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëà äåòàëè â ñîñòîÿíèè ïîñòàâêè

Ìàðêà ñòàëè	ÌÏà	ÌÏà	%	%	Íì/ñì2	Òâåðäîñòü, ÍÂ
18ÕÃÒ ÃÎÑÒ 4543-71	430	700	100	207-217

Òàáëèöà 2.3 — Ðåæèìû òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè

Íàèìåíîâàíèå îïåðàöèè	Òåìïåðàòóðíûé ðåæèì, îÑ	Îõëàæäàþùàÿ ñðåäà	Òâåðäîñòü, HRC
Öåìåíòàöèÿ	880-950	âîçäóõ
Çàêàëêà	870	ìàñëî	57-64
Îòïóñê	200	âîçäóõ èëè âîäà	286..444 ÍÂ 45 HRC

Òàáëèöà 2.4 — Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàòåðèàëà äåòàëè ïîñëå òåðìîîáðàáîòêè

Ìàðêà ñòàëè	ÌÏà	ÌÏà	%	%	Íì/ñì2
18ÕÃÒ ÃÎÑÒ 4543-71	900	1000

3. Âûáîð çàãîòîâêè è åå ïðîåêòèðîâàíèå

Âûáîð çàãîòîâêè çàâèñèò îò ìàòåðèàëà, ðàçìåðîâ, ôîðìû, óñëîâèé ðàáîòû, à òàê æå ìàñøòàáà ïðîèçâîäñòâà.

Øåñòåðíÿ èçãîòîâëåíà èç ëåãèðîâàííîé ñòàëè 18ÕÃÒ ÃÎÑÒ 4543-71 , èìååò ïðîñòóþ êîíôèãóðàöèþ. Äåòàëü èìååò âíóòðåííèé äèàìåòð áîëüøå ïîëîâèíû íàðóæíîãî äèàìåòðà d > 0.5D (72 > 0.5?114.8) è âûñîòà H < D ïîýòîìó â êà÷åñòâå çàãîòîâêè ïðèíèìàåì êîëüöî ðàñêàòíîå, ïîëó÷åííîå êîâêîé íà ìîëîòàõ ïî ÃÎÑÒ 7829-70.

Òàáëèöà 3.1 — Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàñ÷åòà

Äèàìåòð äåòàëè D, ìì	Ðàçìåðû äåòàëè, íà êîòîðûå íàçíà÷àþòñÿ ïðèïóñêè è ïðåäåëüíûå îòêëîíåíèÿ	Âûñîòà äåòàëè H, ìì
Ïðèïóñêè (ä, ä1, ä2) è ïðåäåëüíûå îòêëîíåíèÿ ()
114.8	H D d	7±2 10±3 13±3

Ðàñ÷åò ðàçìåðîâ çàãîòîâêè. Ðàçìåðû çàãîòîâêè, ìì:

— íàðóæíûé äèàìåòð (114.8+10) ± 3 = 125 ± 3 ìì;

— øèðèíà (38+7) ± 2 = 45 ± 2 ìì;

— âíóòðåííèé äèàìåòð (72 — 13) ± 3 = 59 ± 3 ìì.

Ðàäèóñ çàêðóãëåíèÿ íàðóæíûõ óãëîâ — 2,5 ìì.

Ýñêèç çàãîòîâêè øåñòåðíè ïðåäñòàâëåí íà ðèñóíêå 3.1.

Ðèñóíîê 3.1 — Ýñêèç çàãîòîâêè øåñòåðíè

4. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ îáðàáîòêè çàãîòîâêè äåòàëè

Ðàçðàáîòàòü òåõíîëîãè÷åñêèé ìàðøðóò îáðàáîòêè äåòàëè — çíà÷èò îïðåäåëèòü íåîáõîäèìûå òåõíîëîãè÷åñêèå îïåðàöèè, èõ ñîäåðæàíèå è ïîñëåäîâàòåëüíîñòü âûïîëíåíèÿ.

Òàáëèöà 4.1 — Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ îáðàáîòêè çàãîòîâêè äåòàëè

Íîìåð è êîä îïåðàöèè	Íàèìåíîâàíèå îïåðàöèè è êðàòêîå åå ñîäåðæàíèå	Ñõåìà áàçèðîâàíèÿ	Îáîðóäîâàíèå
000 2160	Êîâêà Îòêîâàòü çàãîòîâêó
005 4114	Òîêàðíàÿ Óñòàíîâ À 1. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó. 2. Òî÷èòü òîðåö 1. 3. Ðàñòî÷èòü îòâåðñòèå íà÷åðíî. 4. Ðàñòî÷èòü îòâåðñòèå íà÷èñòü. 5. Ðàñòî÷èòü ôàñêó 2. 6. Ðàñòî÷èòü êàíàâêó 3. Óñòàíîâ Á 7. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó. 8. Òî÷èòü òîðåö 4. 9. Ðàñòî÷èòü ôàñêó 5.	Òîêàðíî-âèíòîðåçíûé ñòàíîê 16Ê20
010 4132	Øëèôîâàëüíàÿ 1. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó. 2. Øëèôîâàòü îòâåðñòèå ïðåäâàðèòåëüíî. 3. Øëèôîâàòü îòâåðñòèå îêîí÷àòåëüíî.	Âíóòðèøëèôîâàëüíûé ñòàíîê 3Ê227Â
015 4114	Òîêàðíàÿ 1. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó. 2. Òî÷èòü ïîâåðõíîñòü 1 íà÷åðíî. 3. Òî÷èòü ïîâåðõíîñòü 1 íà÷èñòî. 4. Òî÷èòü ôàñêó 2. 5. Òî÷èòü ôàñêó 3.	Òîêàðíî-âèíòîðåçíûé ñòàíîê 16Ê20
020 4153	Çóáîôðåçåðíàÿ 1. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó. 2. Ôðåçåðîâàòü çóáüÿ ïðåäâàðèòåëüíî. 3. Ôðåçåðîâàòü çóáüÿ îêîí÷àòåëüíî.	Çóáîôðåçåðíûé ñòàíîê 5Â312
025 4157	Çóáîøåâèíãîâàíèå 1. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó. 2. Øåâèíãîâàíèå	Çóáîøåâèíãîâàíèå ñòàíîê 5702Â
030 5000	Òåðìîîáðàáîòêà 1. Öåìåíòàöèÿ 2. Çàêàëêà 3. Îòïóñê
035 4158	Çóáîïðèòèðî÷íàÿ 1. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó 2. Ïðèòåðåòü çóáüÿ	Çóáîïðèòèðî÷íûé ñòàíîê ñî ñêðåùèâàþùèìèñÿ îñÿìè 5736
040 4132	Øëèôîâàíèå 1. Óñòàíîâèòü çàãîòîâêó 2. Øëèôîâàòü îòâåðñòèå ïðåäâàðèòåëüíî 3. Øëèôîâàòü îòâåðñòèå îêîí÷àòåëüíî	Âíóòðèøëèôîâàëüíûé ñòàíîê ñ ãîðèçîíòàëüíûì øïèíäåëåì 3Ê225Â
050 0200	Êîíòðîëüíàÿ Ïðîâåðèòü ðàçìåðû ïî ÷åðòåæó	Ñòîë ÎÒÊ

5. Îïðåäåëåíèå ïðîìåæóòî÷íûõ ðàçìåðîâ ïîâåðõíîñòåé çàãîòîâêè

Îïðåäåëåíèå ïðîìåæóòî÷íûõ ðàçìåðîâ ïîâåðõíîñòåé çàãîòîâêè äëÿ ðàçìåðà Ø114,8h11.

Ïðè îïðåäåëåíèè âèäà çàãîòîâêè è åå ðàçìåðîâ ïðèíèìàþò íîðìèðîâàííûì çíà÷åíèÿì ïðèïóñêîâ íà ìåõàíè÷åñêóþ îáðàáîòêó åå ïîâåðõíîñòåé âíå çàâèñèìîñòè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îáðàáîòêè òîé èëè èíîé ïîâåðõíîñòè. Ïîýòîìó â ñîîòâåòñòâèè ñ ðàçðàáîòàííûì òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì óòî÷íÿåì ðàçìåðû.

Ðèñóíîê 5.1 — Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ ïðîìåæóòî÷íûõ ïðèïóñêîâ è äîïóñêîâ ïðè îáðàáîòêå íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè

Ò1=0.22 ìì — äîïóñê äåòàëè, çàäàííûé íà ÷åðòåæå;

z1=0.60 ìì — ïðèïóñê íà ïîëó÷èñòîâîå òî÷åíèå;

Ò2=0.54 ìì — äîïóñê ïîñëå ÷åðíîâîãî òî÷åíèÿ;

Ò3=6 ìì — äîïóñê íà çàãîòîâêó.

6. Âûáîð ðåæóùåãî è âñïîìîãàòåëüíîãî èíñòðóìåíòà

1. Âûáîð ðåæóùåãî èíñòðóìåíòà

Ôðåçà ÷åðâÿ÷íàÿ ÷èñòîâàÿ îäíîçàõîäíàÿ äëÿ öèëèíäðè÷åñêèõ çóá÷àòûõ êîëåñ ñ ýâîëüâåíòíûì ïðîôèëåì. Òèï 2, ïðàâîçàõîäíàÿ ñ ìîäóëåì m0=4 áåç ìîäèôèêàöèè ïðîôèëÿ çóáà, êëàññà òî÷íîñòè ÀÀ íàðóæíûé äèàìåòð dao=90 ìì, äèàìåòð ïîñàäî÷íîãî îòâåðñòèÿ d=32 ìì, äëèíîé l=80 ìì:

2. Âûáîð âñïîìîãàòåëüíîãî èíñòðóìåíòà

Îïðàâêà äëÿ ÷åðâÿ÷íîé ôðåçû ê çóáîôðåçåðíîìó ñòàíêó ìîäåëè 5Â312, èñïîëíåíèÿ II, äèàìåòðîì d=32 ìì, äëèíîé L=165 ìì: ÌÍ 3505-62 6224-0162 îïðàâêà. Êîëüöî ïðîìåæóòî÷íîå ê îïðàâêàì äëÿ ôðåçåðíûõ ñòàíêîâ, èñïîëíåíèå II, äèàìåòðîì d=32 ìì, øèðèíîé Â=40 ìì (2 øòóêè): ÌÍ 33-64 6030-0734 êîëüöî. Êîëüöî ïðîìåæóòî÷íîå ê îïðàâêàì òî÷íîå äëÿ ôðåçåðíûõ ñòàíêîâ, èñïîëíåíèå II, äèàìåòðîì d=32 ìì, øèðèíîé Â=5 ìì : ÌÍ 33-64 6030-0073 êîëüöî

7. Îïðåäåëåíèå ðåæèìîâ ðåçàíèÿ

1. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ðàñ÷åòà ðåæèìîâ ðåçàíèÿ

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ðåæèìîâ ðåçàíèÿ íåîáõîäèìî íàéòè:

1. Ðàñ÷åòíûé äèàìåòð, ìì:

Dp=Dïðåä.îïåð — (äëÿ íàðóæíûõ ïîâåðõíîñòåé) (7.1).

Dp=Dïîñëåä.îïåð — (äëÿ âíóòðåííèõ ïîâåðõíîñòåé) (7.2)

2. Ðàñ÷åòíàÿ äëèíà îáðàáîòêè, ìì:

L = l1 + l + l2 (7.3)

3. Îïðåäåëÿåì ðàñ÷åòíûé ïðèïóñê íà îáðàáîòêó, ìì:

(äëÿ íàðóæíûõ ïîâåðõíîñòåé) (7.4)

(äëÿ âíóòðåííèõ ïîâåðõíîñòåé) (7.5)

4. Îïðåäåëÿåì ÷èñëî ïðîõîäîâ i

5. Îïðåäåëÿåì ãëóáèíó ðåçàíèÿ, ìì:

(7.6)

6. Îïðåäåëÿåì ïîäà÷ó çà îáîðîò øïèíäåëÿ, ìì/îá:

Ïðèíèìàåì S ïî ñïðàâî÷íèêó, çàòåì ïðèíèìàåì ïî ïàñïîðòíûì äàííûì ñòàíêà

7. Îïðåäåëÿåì ñêîðîñòü ðåçàíèÿ, ì/ìèí:

(7.7)

8. Îïðåäåëÿåì ÷èñëî îáîðîòîâ øïèíäåëÿ, è ïðèíèìàåì ïî ïàñïîðòó ñòàíêà, ìèí-1:

(7.8)

9. Îïðåäåëÿåì äåéñòâèòåëüíóþ ñêîðîñòü ðåçàíèÿ, ìèí-1:

(7.9)

10. Îïðåäåëÿåì ïîòðåáëÿåìóþ ìîùíîñòü íà ðåçàíèå, è ïðèíèìàåì ïî ïàñïîðòó ñòàíêà NE, êÂò

11. Îïðåäåëÿåì êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ ñòàíêà:

(7.10)

12. Îïåðàöèÿ 015 òîêàðíàÿ

Ïåðåõîä 1. Òî÷èòü ïîâåðõíîñòü 1 íà÷åðíî

Ðàñ÷åòíûé äèàìåòð ìì.

Ïðèïóñê íà îáðàáîòêó ìì.

×èñëî ïðîõîäîâ .

Ãëóáèíà ðåçàíèÿ ìì.

Ïîäà÷à íà îáîðîò øïèíäåëÿ ìì/îá.

Ïðèíèìàåì ïî ñòàíêó ìì/îá.

Ñêîðîñòü ðåçàíèÿ ì/ìèí.

×èñëî îáîðîòîâ øïèíäåëÿ ìèí-1.

Ïðèíèìàåì ïî ïàñïîðòó ñòàíêà ìèí-1.

Äåéñòâèòåëüíàÿ ñêîðîñòü ðåçàíèÿ ì/ìèí.

Ìîùíîñòü ïîòðåáëÿåìàÿ íà ðåçàíèå êÂò.

Êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ ñòàíêà ïî ìîùíîñòè

Ïåðåõîä 2. Òî÷èòü ïîâåðõíîñòü 1 íà÷èñòî

Ðàñ÷åòíûé äèàìåòð ìì.

Ïðèïóñê íà îáðàáîòêó ìì.

×èñëî ïðîõîäîâ .

Ãëóáèíà ðåçàíèÿ ìì.

Ïîäà÷à íà îáîðîò øïèíäåëÿ ìì/îá.

Ïðèíèìàåì ïî ñòàíêó ìì/îá.

Ñêîðîñòü ðåçàíèÿ ì/ìèí.

×èñëî îáîðîòîâ øïèíäåëÿ ìèí-1.

Ïðèíèìàåì ïî ïàñïîðòó ñòàíêà ìèí-1.

Äåéñòâèòåëüíàÿ ñêîðîñòü ðåçàíèÿ ì/ìèí.

Ïåðåõîä 3, 4. Òî÷èòü ôàñêó

Ðàñ÷åòíûé äèàìåòð ìì.

Ïðèïóñê íà îáðàáîòêó ìì.

×èñëî ïðîõîäîâ .

Ãëóáèíà ðåçàíèÿ ìì.

Ïîäà÷à íà îáîðîò øïèíäåëÿ (ðó÷íàÿ ïîäà÷à) ìì/îá.

Ïðèíèìàåì ïî ñòàíêó ìì/îá.

Ñêîðîñòü ðåçàíèÿ ì/ìèí.

Ïðèíèìàåì ïî ïàñïîðòó ñòàíêà ìèí-1.

Äåéñòâèòåëüíàÿ ñêîðîñòü ðåçàíèÿ ì/ìèí.

…

Общие сведения о способах зубообработки

На рис. 15.1 представлены наиболее широко применяемые виды зубчатых передач:

• 1) цилиндрическая прямозубая;
• 2) цилиндрическая косозубая;
• 3) шевронная;
• 4) реечная;
• 5) цилиндрическая с внутренним зацеплением;
• 6) с круговыми зубьями;
• 7) коническая прямозубая;
• 8) коническая косозубая;
• 9) коническая со спиралевидными зубьями;
• 10) гипоидная.

Среди перечисленных видов зубчатых передач наиболее распространены цилиндрические передачи, поскольку они наиболее просты в изготовлении и эксплуатации, надежны и имеют небольшие габариты. Зубчатые колеса прямозубые, косозубые, шевронные и с круговыми зубьями отличаются друг от друга различным расположением зубьев на венце колес.

Шевронные зубчатые колеса можно условно представить как спаренные косозубые колеса, имеющие противоположный угол наклона зубьев. Это позволяет избежать осевых усилий на валы и подшипники опор, неизбежно появляющиеся при использовании в конструкции механизмов обычных косозубых передач.

Рис. 15.1. Виды зубчатых передач

Рис. 15.2. Арочная зубчатая передача

Частным случаем передачи с круговыми зубьями является арочная передача (рис. 15.2). Зубья располагаются симметрично относительно обоих торцов. Арочная передача напоминает шевронную с едиными, а не сборными колесами.

Используемые в настоящее время колеса по характеру профиля зубьев можно разделить на эвольвентные и прочие, в частности те, которые появились в современной технике позднее эвольвентных в попытках найти им альтернативу.

Эвольвентное зацепление для зубчатых передач было предложено в 1760 г. российским ученым Леонардом Эйлером.

За более чем 250-летнюю историю своего существования и развития эвольвентное зацепление стало наиболее изученным и технологически оснащенным. Несмотря на попытки заменить его, предпринимавшиеся в разные годы его существования, оно продолжает сохранять ведущее место среди всех видов зубчатых передач.

Объяснение этому состоит в том, что колеса с эвольвентным профилем имеют целый ряд конструктивных и технологических положительных качеств:

• — профили обоих зацепляющихся колес являются кривыми одного типа;
• — колесо определенного модуля может входить в зацепление с колесами этого модуля, имеющими любое число зубьев;
• — передача осуществляется в значительной степени путем качения поверхностей зубьев передачи;
• — зуборезный инструмент определенного модуля (червячная фреза и долбяк) нарезает любое число зубьев колес;
• — профиль зубьев режущих инструментов удобен для изготовления и контроля и может быть как прямолинейным, как у рейки (червячной фрезы), так и эвольвентным, как у зубчатого колеса (долбяка);
• — зацепление допускает значительные отклонения межосевых расстояний.

В качестве некоторого недостатка зубчатых передач с эвольвентным профилем можно отметить повышенные контактные напряжения, возникающие по линии контакта двух выпуклых сторон парных эвольвентных профилей. Это обстоятельство ограничивает несущую способность передач, так как не позволяет передавать чрезмерно большие вращающие моменты.

Многочисленные попытки найти решение повышения работоспособности передач отказом от эвольвентного зацепления до настоящего времени не увенчались успехом. Увеличения площади контакта можно достигнуть только за счет придания профилям зубьев двух совершенно разных геометрических поверхностей, что сразу лишает зубчатые передачи многих достоинств эвольвентного зацепления.

В некоторых механизмах и приборах иногда применяют циклоидные и энициклоидные зацепления. У этих видов зацепления профили зубьев очерчены по эпициклоиде и гипоциклоиде, но линиям, которые являются траекториями точек внешней и внутренней вспомогательных окружностей, катящихся без скольжения по неподвижной начальной окружности. Кроме сложности изготовления, зацепления совершенно нетерпимы к колебаниям межосевого расстояния.

Рис. 15.3. Зацепление Новикова

Решая проблемы проектирования тяжелых машин, М. Л. Новиков в 1954 г. разработал зацепление, в котором выпуклые зубья шестерни зацепляются с вогнутыми зубьями колеса (рис. 15.3). Такое зацепление возможно лишь для косых зубьев. Первоначально был разработан вариант конструкции, в котором зубья меньшего ведущего колеса были выпуклыми, а зубья ведомого колеса были вогнутыми, передача имела одну линию зацепления.

Выпуклый и вогнутый профили (обычно круговые) имеют близкие по абсолютной величине радиусы кривизны. За счет этого увеличилась площадка контакта и уменьшились контактные напряжения, что создало предпосылки передачи больших вращающих моментов.

При этом пришлось пожертвовать основным достоинством эвольвент- ного зацепления — качением профилей зубьев друг по другу. Соответственно, увеличилось трение в зубьях, снизился КПД. В дальнейшем передачи Новикова были усовершенствованы, за счет придания каждому зубу колеса выпукло-вогнутого профиля (рис. 15.4). В ней зубья обоих колес имеют вогнутые ножки и выпуклые головки. Удвоилось число линий зацепления, благодаря чему такие передачи приобрели еще большую несущую способность.

Рис. 15.4. Зубья колес Новикова

Зубья в передачах Новикова располагаются на цилиндре по винтовой линии. За счет выбора угла наклона зуба линия зацепления параллельна оси.

В технической литературе отмечается, что к достоинствам таких зубчатых передач относятся: пониженные контактные напряжения, благоприятные условия для образования масляного клина, возможность применения колес с малым числом зубьев (zt

Однако опыт многолетней эксплуатации передач Новикова выявил их явные недостатки:

• — более сложную технологию изготовления за счет использования зуборезного инструмента с профилями криволинейной конфигурации;
• — наличие значительных осевых нагрузок на подшипники из-за использования винтовых зубьев с большими углами подъема винтовой линии;
• — склонность зубьев винтовых колес к излому у торца при входе в зацепление.

Возможно, потенциал использования колес Новикова пока не исчерпан, но современное редукторостроение активно возвращается к эвольвентным передачам.

На рис. 15.5 представлены трехмерная модель цилиндрического зубчатого колеса с эвольвентным профилем на стадии зубонарезания и пример чертежа.

Рис. 15.5. Модель и чертеж цилиндрического зубчатого колеса

Зубчатые колеса во многих механизмах служат для передачи вращения от двигателя к рабочему органу, придают рабочему органу требуемую скорость вращения и изменяют величину крутящего момента. Скорость вращения колес в зацеплении v в современных редукторах может достигать десятков метров в секунду:

где т — модуль колеса, мм; z — число зубьев; п — частота вращения, об/мин.

Крутящий момент равен

п п пп 1

где Р — мощность на валу, кВт; ш =—угловая скорость, с-1.

Метод деления

Одна впадина шестеренки нарезается дисковой или пальцевой фрезой. Режущая часть фрезы, выполненная в виде формы этой впадины, нарезает шестерню. А при содействии делительного устройства нарезаемая шестеренка поворачивается на один угловой шаг и процесс нарезания повторяется. Этот способ изготовления шестерен использовался еще в начале ХХ века, он является не точным, впадины произведенного зубчатого колеса получаются разными, не идентичными.

Горячее и холодное накатывание

В этом способе производства шестерен применяется зубонакатный инструмент, который нагревает определенный слой заготовки до пластического состояния. После этого, нагретый слой деформируют для получения зубьев. А далее обкатывают зубья, изготавливаемого зубчатого колеса, до приобретения ними точной формы.

Изготовление конических шестерен

Для изготовления конических колес (конических шестеренок) применяют вариант обкатки в станочном зацеплении заготовки с воображаемым производящим колесом. Режущие кромки инструмента в процессе главного движения срезают припуск, таким образом, образовывают боковые поверхности будущей шестерни (шестеренки).

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...