Проектування евольвентних зубчастих коліс зі зміщенням
При проектуванні зубчастої передачі може виникнути необхідність змінити профіль зубів за рахунок зміни параметрів вихідного контуру (при методі обкатки). Застосування нестандартних вихідних контурів обмежується необхідністю виготовлення спеціального ріжучого і вимірювального інструмента. Ця необхідність може виникнути, наприклад, при виготовленні коліс з числом зубів. При цьому може виявитися, що головки зубів інструменту врізаються в ніжки зубів виготовленого колеса. Таке явище супроводжується зрізанням частини зуба в області ніжки і ослабленням перерізу, де діють найбільші напруги. Це явище називається підрізанням зуба. Воно виникає тоді, коли лінія або коло вершин інструменту перетинає лінію зачеплення в точці (А) за межами активної ділянки (точка М) (Рис 5.11). Для нарізування таких коліс стандартним інструментом застосовують зміщення ріжучого інструменту щодо заготовки. Ріжучий інструмент розташовують відносно заготовки так, щоб делительная поверхню інструменту не торкалася ділильної окружності нарізається колеса на деяку відстань -x, званого зсувом вихідного контуру (Рис 5.13). При виготовленні коліс зі зміщенням профіль зуба змінюється за рахунок використання іншої ділянки евольвенти тієї ж самої основного кола. Визначимо необхідну зсув рейки при нарізанні колеса стандартним інструментом при. На Рис 5.13 делительная пряма рейки зміщена щодо ділильної окружності колеса на величину зсуву x, що забезпечує граничне положення точки перетину активної ділянки лінії зачеплення (N-N) з лінією головок зубів рейки (точки М).
Відрізок. як видно з Рис 5.13, дорівнює:
Де - коефіцієнт зміщення рівний відношенню зсуву x до модулю зачеплення m.
Відрізок дорівнює радіусу ділильної окружності нарізається колеса
З трикутників і маємо:
Скорочуючи на величину модуля з отриманого виразу можна отримати
Що з урахуванням (5.20) буде
Передача, в яку входить хоча б одне колесо, нарізане зі зміщенням, називається передачею зі зміщенням.
Зсув рейки від осі колеса - передача з позитивним зміщенням (), до осі - передача з негативним зміщенням ().
Застосування передач зі зміщенням дозволяє:
- Усунути підрізання зубів шестерні при. що дозволяє зменшити габарити шестерні.
- Вписати передачу в заданий міжосьова відстань при збереженні заданого передавального відносини.
- Збільшити плавність зачеплення, контактну і згинальну міцність зубів, а також зменшити ковзання і знос.
Комбінація різних зубчастих коліс може дати передачу без зміщення - (), равносмещенную - (),
З позитивним зміщенням - () і з негативним зміщенням - ().
Методика визначення розмірів зубчастих коліс, нарізаних із зсувом, залежить від виду зачеплення і сумарного зсуву. Для прямозубих евольвентних коліс з зовнішнім зачепленням при відомих і.
1. Обчислюємо коефіцієнт сумарного зсуву
2. Визначаємо еквівалентний інвалютний кут, що відповідає куту зачеплення
Де:. . - профільний кут вихідного контуру.
За таблицями інвалют визначаємо.
3. Міжосьова відстань
4. Діаметри початкових кіл:
Де - передавальне число.
При зачепленні коліс зі зміщенням найменша відстань між ділильними колами називається більш прийнятною зміщенням. Різниця сумарного і сприйманого зсувів - зрівняльний зміщення. Ставлення сприйманого зміщення до модуля - коефіцієнт сприйманого зміщення
Ставлення зрівняльного зміщення до модуля - коефіцієнт зрівняльного зміщення
5) Діаметри кіл вершин і западин
6) Ділильна окружна товщина зуба
Аналізуючи ці формули можна встановити такі особливості різних передач.
Ділильна окружна товщина зуба.
Висота головки зуба.
На відміну від нульової передачі в цьому випадку при однаковій висоті зуба будуть змінюватися пропорції між висотою головки і ніжки
Так для колеса з висота головки зуба буде більше, а висота ніжки 0 менше, ніж для нульової передачі.
Для колеса з навпаки.
Відповідно зміняться діаметри вершин і западин. а так же діаметр ділильної окружності і товщина зуба по ділильної окружності (.
Зазвичай шестерню виготовляють з позитивним зміщенням, тим самим збільшують ширину ніжки зуба і збільшують його міцність. При цьому збільшується коефіцієнт перекриття.
При передачі з позитивним сумарному зміщенням, як видно зі співвідношень (5.22 = 5.30), діаметри початкових кіл більше ділильних (), кут зачеплення менше верстатного (), а міжосьова відстань, виміряний за початковими колами більше ніж сума радіусів ділильних кіл (). Відповідно змінюються висота зуба і пропорції між висотами головки і ніжки зуба.
При передачі з негативним сумарним зміщенням діаметри початкових кіл менше ділильних (), кут зачеплення більше верстатного (), а міжосьова відстань, виміряний за початковими колами менше ніж сума радіусів ділильних кіл ().