Файл: Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин учеб. пособие для студентов вузов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 419
Скачиваний: 3
раменяя у0 найденным выше его значением, получаем
Y2=Yi + #i — ^2
пли
S, |
Sj |
|
|
£ = £ + fli-0 |
|
|
|
2г„ |
2г, |
S |
|
Приняв |
2/-2 = г/«2 и |
2/і = |
г/и1 ( |
-имеем окончательно |
|
|
|
= ^ + 2 ( ^ - ^ 2 ) . |
(9-4) |
При некотором значении парамет ра а две симметричные ветви эволь венты, очерчивающие правый и левый профили зуба, пересекаются. Для про
филирования зубьев можно использовать только те части эвольвен ты, которые располагаются внутри участка между основанием эвольвенты и указанной точкой пересечения. Если радиус окруж ности головок равен радиусу-вектору эвольвент для точки их пере сечения, то толщина зуба получается равной нулю, а головка будет заостренной. Зуб такой формы применить нельзя, поэтому радиус окружности головок должен быть меньше радиуса заострения зуба, а толщина зуба должна быть больше нуля.
Используя формулу (9.4), легко вычислить толщину зуба на окружности головок
|
|
-т. |
(9.5) |
|
|
|
|
||
где |
2Re |
|
|
|
т„ |
•а. |
cos ае = ^-. |
||
г |
Качественную проверку на заострение можно производить, используя неравенство
Rc<R3,
где ,R3 — радиус окружности головок заостренных зубьев.
Его величину определяют через эвольвентную функцию #3,
найденную из выражения (9.4), если |
в нем принять s2 = 0: |
|
#3 = tg а3 — а3 |
Я 8 |
= |
|
ä |
COS Яд |
Вычисление размера блочного шаблона. Для контрольных изме рений зубчатых колес или определения их модуля применяют штан*
223
генциркуль, с помощью которого устанавливают размер b (рис. 9.6). Контроль изготовляемых зубчатых колес можно производить также шаблоном с размерами между губками Ьтах и öi n i „, разница между которыми определяется допуском на изготовление зубчатых колес.
Если шаблон охватывает к + 1 зубьев, то -длина нормали /15 = определяется из выражения
(9.6)
Шаг t0 п толщина зуба s0 по основной окружности могут быть вычислены через заданные шаг ts зацепления и толщину зуба s
по начальной окружности; /оf- - ГЛг или
Толщину зуба sn следует вычислять по формуле (9.3). Используя формулу (9.6), можно измерением колеса штанген
циркулем определить шаг (0 и толщину зуба s„; для этого нужно
охватить губками штангенциркуля сначала к, а затем к + |
1 зубьев. |
При этом получим |
|
ь* = ( Л - і ) / о - И о ; |
(9.7) |
Ьіі +1 = kt<i - } - SQ. |
(9.8) |
|
Вычитан b!f из ô f t n , найдем |
|
to — bk+i — bk. |
(9.9) |
|
Складывая величины (9.7) и (9.8), принимая также во внимание
найденное |
значение |
шага /0 , |
получим |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
s0 = kbk-(k- |
\)bh |
|
|
|
(9.10) |
||
Используя |
найденные значения |
(п и ?0, можно |
вычислить |
шаг t |
|||||||
и толщину |
зуба s по любой окружности. |
|
|
|
|
||||||
При измерении штангенциркулем нужно иметь в виду, что губки |
|||||||||||
должны |
касаться эвольвентпоп части |
бокового |
очертания |
зуба. |
|||||||
|
|
|
|
При малом числе зубьев измеряемого колеса |
|||||||
|
|
|
|
может оказаться, что губки при слишком боль |
|||||||
|
|
|
|
шом значении k соприкасаются с зубом на |
|||||||
|
|
|
|
ребре головок, вследствие чего плоскость |
|||||||
|
|
|
|
губок не касательна к эвольвенте, а следова |
|||||||
|
\ |
"о-*/"р |
тельно, |
вычисленные t0 |
и s0 |
не |
соответствуют |
||||
|
действительности. |
|
|
|
|
|
|||||
г\. |
; |
,0 |
_J |
При |
большом |
числе |
зубьев |
измеряемого |
|||
|
J |
|
|
колеса k не должно быть слишком малым, |
|||||||
|
і |
|
|
потому |
что возможно касание губок на |
пере- |
оходпых кривых у основания зуба; плоскости
Рис 9,6. Блочный ша- |
губок и в этом случае не касаются эвольвен- |
'олон |
ты и полученные значения ta и sD неверны. |
224
§ 9.5. ЭВОЛЬВЕНТНОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ
На основании общих методов кинематики можно показать, что если эвольвенты двух окружностей с неподвижными осями имеют общую касательную, пересекающую линию центров, то они являются взаимно огибающими. Следовательно, они могут быть использованы для профилирования зубьев цилиндрических зубчатых колес.
Допустим, что заданы положения центров Ох и 0 2 зубчатых колес (рис. 9.1) и отношение угловых скоростей /1 2 = ^і. Исполь-
зуя і': 2 , находим полюс зацепления Р. Выбираем окружность ра диуса гВ 1 , концентрическую начальной окружности радиуса ги и производим ее развертку. Полученную в результате этого эволь венту обозначим через Эу. При известном положении колеса можно построить направление нормали в произвольно выбранной на Эх
точке К зацепления; нормаль NN |
одновременно является |
каса |
|||||||
тельной к основной |
окружности |
радиуса г01. |
|
|
|
|
|
||
Теперь опустим |
из центра 02 |
перпендикуляр 0 2 L 2 на |
нормаль |
||||||
к эвольвенте Эг, проходящую через полюс Р |
зацепления, |
и радиу |
|||||||
сом л0 2 = OoL2 опишем окружность. Далее |
строим |
развертку Эг |
|||||||
круга радиуса |
г0 2 , |
проходящую |
через точку |
К, |
т. е. |
касательную |
|||
к эвольвенте |
Эх. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если эвольвенты Эх и Э2 будут |
касаться |
в |
полюсе Р, |
то |
угол |
давления а для точки профиля, совпадающей с точкой зацепления, равен углу зацепления. Иначе можно сказать, что угол зацепления равен углу давления для точки эвольвенты, лежащей на начальной окружности. Если движение будет передаваться не правыми про
филями, как это показано на рис. 9.1, а левыми, то общая |
нормаль |
|||||||
расположится симметрично относительно линии центров. |
|
|
||||||
Угол зацепления нормализован. Во всех странах для нормаль |
||||||||
ных зубчатых колес принят |
угол as |
= 20°, в товремя |
как |
раньше |
||||
наиболее |
распространено было значение as = |
15°, а |
в |
странах |
||||
с дюймовой системой мер as |
— 14°30'. Последнее значение as |
при |
||||||
менялось |
главным образом |
из-за удобства расчетов, |
потому |
что |
||||
sin 14°30' |
= 0,24038 |
Ѵ4 . Поэтому |
этот угол легко построить, от |
|||||
кладывая при гипотенузе 1" малый катет треугольника, |
равный |
Ѵ / . |
||||||
Между радиусами начальных и соответствующих им основных |
||||||||
окружностей существует весьма простое соотношение. |
|
|
|
|||||
Из треугольников |
01 L1 P |
и 02L2P |
(рис. 9.1) |
имеем |
|
|
|
гоі = гх cos as
и
Г02 ~—1 ?2 COS Ctj,
т. е. радиусы основных окружностей пропорциональны радиусам начальных окружностей. Отсюда следует, что абсолютное значение передаточного отношения может быть выражено так:
I /'і2 I = — = — = —
8 |
С. H, Кожевников |
225 |
Одним из достоинств эвольвентного зацепления является то, что правильность работы зубчатых колес не нарушается при неточ ной их сборке или изменении расстояния между осями.
При изменении расстояния между осями изменится угол зацеп ления. Если оси раздвинуты, то общая нормаль будет идти круче и угол зацепления увеличится. При сближении колес угол зацепле ния уменьшается. Значение нового угла зацепления может быть определено из равенства
cosa; = ^ =
Таким образом, при заданных эвольвентных профилях угол зацепления является функцией расстояния между осями, о чем можно судить также по выражению
* 1 - |
cos as |
' cos as |
II |
|
|
cosas = r |
T ^ = |
^ . |
§9.6. ЛИНИЯ ЗАЦЕПЛЕНИЯ. ДУГА ЗАЦЕПЛЕНИЯ. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ
Если зубчатым колесам сообщить вращение, то профили будут касаться в различных точках, при этом точка зацепления будет менять свое положение на неподвижной плоскости. Геометрическое место точек k зацепления на неподвижной плоскости принято назы вать линией зацепления. Ее вид зависит от кривых, используемых
вкачестве профиля.
Уэвольвентного зацепления геометрическим местом точек будет
общая нормаль L j L 2 , не меняющая своего положения при работе зубчатых колес; на ней постоянно находится точка k зацепления. Если движение передается правыми поверхностями профилей, то линией зацепления будет общая касательная L^L^ основных окруж ностей (см. рис. 9.1). При передаче движения левыми поверхно стями профилей зубьев линией зацепления будет ^другая общая касательная основных окружностей, симметричная первой отно
сительно линии центров. Если |
линия зацепления построена, то |
с ее помощью легко определять |
положение сопряженных точек на |
профилях и, следовательно, рабочую часть профиля, в пределах которой происходит касание профилей.
Tax как сопряженные точки kx и кг в момент касания профилей (рис. 9.7) совпадают с точкой k зацепления, то для определения положения точки k2 нужно прежде всего определить соответствую щее положение точки зацепления. Точка kx при движении колеса описывает окружность с центром в точке 0 1 ( следовательно, в мо-
226
мент зацепления она попадает в точку k на линии зацепления, там как точка зацепления, может располагаться только на линии LjLà. Точка k2 до прихода на линию зацепления также описывает окруж ность с центром в точке 02 , поэтому для определения ее положения на профиле Я 2 достаточно через точку k описать окружность с цен
тром в точке |
0 2 |
и найти точку |
пересечения |
ее с |
профилем |
Пг. |
||
Найденная |
точка |
k2 |
будет сопряженной с точкой |
и |
каса |
|||
ние профилей в |
этих точках будет происходить |
в точке k на |
||||||
линии L\L'n. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Так. как профили зубчатых колес ограничены окружностями |
||||||||
головок, то |
линия |
зацепления |
используется |
только |
частично-. |
Часть ЬЩ линии зацепления, заключенная между точками пересе чения ее с окружностями головок, называется рабочей. Используя
точки Li и L'i линии зацепления, |
можно найти на профилях точки |
|||||
Вх и В2, |
сопряженные с точками |
А2 |
и Аг |
профилей, |
лежащих |
на |
окружностях головок. Части ВгАх |
и В2А2 |
профилей |
являются |
ра |
||
бочими |
участками их. Вне участков |
АВ |
профилей зацепления |
не |
происходит и, следовательно, боковая поверхность в этих частях может ограничиваться произвольной кривой. Рабочая часть про филей на рис. 9.7 очерчена жирной кривой.
Непрерывность работы зубчатой передачи должна обеспечиваться пе рекрытием работы одной пары зубьев другой, т. е. последующая пара зубьев должна войти в зацепление до вы хода из зацепления предыдущей пары зубьев. В этом случае в зацеплении будет одновременно находиться не менее одной пары зубьев. Очевидно, что чем больше пар зубьев находится одновременно в зацепления, тем более плавной будет работа зубчатой пере дачи, если обеспечено точное изгото вление профилей. Плавность работы зубчатой передачи оценивается так называемым коэффициентом или сте пенью перекрытия.
|
Если представить себе положение |
|
|||
двух сопряженных профилей в начале |
|
||||
и |
в конце зацепления |
(рис. 9.8), то |
|
||
на |
начальных |
окружностях |
можно |
|
|
отметить точки ах и а2 в начале за |
|
||||
цепления и Ьх |
и Ь2 в |
конце |
зацепле |
|
|
ния. За время работы одной пары |
|
||||
зубьев точки аг |
и а2 сопряженных про- |
Р и с 9 - 7 _ построение сопряжен- |
|||
филей, описав дуги \J |
= |
KJ алЬг, |
ных точек профилей |
||
|
8* |
|
|
|
227 |