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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис. 9.5. Определение толщины зуба

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; f- - 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