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: 432

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

лоидального зацепления, а именно, на случай

обращения гипоцик­

лоиды в точку и прямую.

 

 

Гипоциклоида обращается в радиальную прямую, если диаметр

производящей окружности принять равным

радиусу начальной,

и обращается в точку, если радиус производящей окружности

равен

нулю или радиусу начальной окружности.

 

 

Покажем, что гипоциклоида и эпициклоида, образованные

каче­

нием одной и топ же производящей окружности по начальным ок­ ружностям зубчатых колес, являются сопряженными кривыми и, следовательно, могут быть использованы для очерчивания профилей зубьев.

Совместим центр производящей окружности с линией центров Oß, (рис. 9.26) и, выбрав какую-либо точку К на ней, покатим ее поочередно по начальным окружностям 1 и 2 первого и второго колес. При качении производящей окружности / вне начальной окружности

2 точка /<" опишетэпициклоиду Э2 , имеющую начало

в точке о„.

Дуги VJP0K И \^Р0а0 равны, потому что производящая

окружность

по начальной окружности катится без скольжения.• Далее, катим производящую окружность внутри начальной окружности первого

колеса,

в

результате чего точка /\"

описывает

гипоциклоиду

/ \

с началом в точке Ь0. На основании предыдущего дуги

wP„/( и

wP0 ö„

равны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходя из изложенного, можно заключить, что полученные

гипоциклоида и эпициклоида при данном

положении их

касаются

 

 

 

в точке К,

потому что нор­

 

 

 

маль каждой из них в точ­

 

 

 

ке К проходит через точку

 

 

 

Р0,

т. е. эпициклоида

и ги­

 

 

 

поциклоида

имеют

общую

 

 

 

нормаль в точке /\.

 

 

 

 

 

 

Сообщая

вращение

зуб­

 

 

 

чатому

колесу

2,

получим

 

 

 

вынужденное вращение

на­

 

 

 

чальной

окружности

пер­

 

 

 

вого колеса

вокруг

центра

 

 

 

Ог

и производящей

окруж­

 

 

 

ности /

вокруг

центра

0lt

 

 

 

определяемые

из

 

условия

 

 

 

чистого

качения. Точка

І(

 

 

 

производящей

окружности

 

 

 

опишет относительно

коле­

 

 

 

са

/ эпициклоиду

Эъ

а от­

 

 

 

носительно

колеса

 

2 — ги­

 

 

 

поциклоиду

Г2 ,

которые,

 

 

 

по-предыдущему, будут со­

 

 

?

пряженными,

потому

 

что

Рис. 9.26.

Циклоидальное зацепление

для любого положения точ-

256


кіі К общая нормаль к касающимся в точке К кривым будет совпадать по направлению с Р0К, т. е. при любом положении точки К будет проходить через фиксированную точку на линии центров. Отсюда сле­ дует, что если гипоциклоиду и эпициклоиду, образованные той же

производящей

окружностью, взять в качестве профилей зубьев,

то требования,

устанавливаемые теорией зацепления, удовлетво­

ряются. В том, что при относительном чистом качении произ­ водящей и начальной окружностей получаются эпициклоида и гипоциклоида, можно убедиться также, ' производя инверсию ме­ ханизма.

Связанные с вращающимися начальными окружностями эпицик­ лоида H гипоциклоида, образованные при помощи одной и той же производящей окружности, имеют точку К касания — точку зацеп­ ления, расположенную всегда на производящей окружности в ее нулевом положении, когда она касается начальных окружностей в полюсе зацепления. Поэтому линией зацепления является дуга производящей окружности.

Построенные гипоциклоида и эпициклоида располагаются с од­ ной стороны начальной окружности, поэтому они могут быть ис­ пользованы только для очерчивания профиля ножки одного колеса (гипоциклоида) и профиля головки другого колеса (эпициклоида). Для очерчивания недостающих головки одного колеса и ножки второго необходимо воспользоваться другой вспомогательной ок­

ружностью

/ / , располагая ее

внутри начальной окружности 2

(рис. 9.26)

н перекатывая последовательно по начальным окружно­

стям

1 и

2.

 

 

 

Таким образом, полный профиль зуба циклоидального зацепле­

ния состоит

из двух частей: эпициклоиды, очерчивающей головку,

и гипоциклоиды,

очерчивающей

ножку.

Во

избежание

ослабления

зуба циклоидального зацепления

у основания ножки радиусы производящих окружностей обычно принимают' равными 0,4—0,3 радиуса той начальной ок­ ружности, внутри которой располагается производящая окруж­ ность.

Для очерчивания зуба используются те части эпициклоиды и

гипоциклоиды,

которые

заключены

между окружностями головок

и ножек.

 

 

 

Рабочая часть линии зацепления, составленная из дуг произ­

водящих окружностей,

заключена

между точками пересечения их

с окружностями

головок в точках

L \ и Z.2-

Рассматривая относительное движение начальных и производя­ щих окружностей в пределах зацепления одной пары зубьев, можем заметить, что за время зацепления ножки первого колеса и головки

второго колеса с начальной окружности

скатывается дуга

vjL[PB>

а за время зацепления головки

первого

колеса

с ножкой

второго

колеса с начальной окружности

скатывается дуга

\JP9L~2.

Поэтому

коэффициент перекрытия равен отношению дуги зацепления к шагу

9 С. I I . Кожевников 257


пли, что то же самое, отношению длины рабочей части линии зацеп­ ления к шагу. Поэтому для циклоидального зацепления

£ _ и і ; р „ + и Р , ^

( 9 4 4 )

is

Циклоидальное зацепление имеет ряд достоинств: скорость скольжения профилей и удельное скольжение в нем меньше, чем у эвольвентного зацепления; выпуклая головка касается вогнутой ножки, вследствие чего, как известно, создается более благоприят­ ное распределение удельного давления на площадке касания и сни­ жается его максимальное значение; подрезания ножки в зацепле­ нии этого типа быть не может. Для очерчивания головки и соответ­ ственно ножки можно использовать полностью ветвь эпициклоиды и гипоциклоиды.

Преимущественное распространение зубчатых колес эвольвент­ ного, а не циклоидального зацепления обусловлено тем, что: 1) про­ филем циклоидальной рейки является не прямая линия, как в эвольвентном зацеплении, а две циклоиды; 2) циклоидальные зацепления

Рис. 9.27. Цевочное зацепление

258

очень чувствительны ко всяким ошибкам в профиле и изменению расстояния между центрами.

Сложность инструмента, применяемого при изготовлении колес циклоидального профиля, повышает их стоимость.

Принимая различные отношения радиусов производящей и на­ чальной окружностей, можно получить несколько частных случаев циклоидального зацепления.

Взяв в качестве одной производящей окружности начальную окружность в центром в точке Ох (рис. 9.27), а в качестве другой — точку, получим для колеса, с которым связана производящая ок­ ружность в виде точки, только головку, очерченную по эпициклоиде, а для второго колеса — профиль, преобразовавшийся в точку. Есте­ ственно, что такими зубчатыми колесами для передачи усилий вос­ пользоваться нельзя. На практике вместо зуба второго колеса в виде точки делают цилиндрик, называемый цевкой, а головку первого колеса очерчивают не эпициклоидой, а кривой, ей эквидистантной (рис. 9.27). Такая замена головки зуба на правильности движения не отражается, но приводит к изменению вида линии зацепления. Для построения последней необходимо произвольно выбранные по­ ложения центра ролика соединить с полюсом Р0 зацепления и вдоль построенных лучей отложить от центра ролика его радиус. Найденные точки лежат на линии зацепления, очерченной кардиои­ дой.

Пересечение окружности головок с кардиоидой ограничивает рабочую часть линии зацепления. Последняя, как это видно на рис. 9.27, несимметрична, что увеличивает работу трения. Рассмот­ ренный частный случай циклоидального зацепления известен под названием цевочного зацепления.

Цевочное зацепление применяют как в виде внешней, так и в виде внутренней передачи в тех случаях, когда нужно передавать движе­ ние от одного колеса, снабженного зубьями, к другому, имеющему цевки.

На рис. 9.28, а и б представлены два внутренних цевочных за­ цепления, у которых полюс зацепления Р расположен вне линии центров.Ох 02 . На рис. 9.28, а у колеса, зацепляющегося с цевочным, теоретические профили при диаметре цевки, равном нулю, очерчены по эпициклоиде, образованной качением окружности радиуса гъ по окружности радиуса гх. Эта же эпициклоида может быть получена качением вспомогательной окружности радиуса г2 гх по той же окружности радиуса гх. На рис. 9.28, б показано внутреннее цевоч­ ное зацепление, у которого зубья цевочного колеса zx расположены внутри колеса z2 с зубьями, очерченными по гипоциклоиде. Гипо­ циклоида, принятая за профиль зуба, может быть очерчена также качением вспомогательной окружности радиуса г2—гх по той же окружности радиуса г2 . При профилировании обоих видов внутрен­

него цевочного зацепления используют для очерчивания

профиля

зуба колеса полные ветви эпициклоиды и гипоциклоиды.

При диа-

-9*

259



метре цевки, отличном от нуля, действительный профиль находится как эквидистантная кривая. В пределах угла должно уложиться целое число зубьев, поэтому диаметры начальных окружностей должны находиться в определенном соотношении. Минимальная разница в числах зубьев этой передачи может быть доведена до еди­ ницы.

В последнее время начинают применять так называемые внецентроидные цевочные зацепления, обладающие рядом преимуществ по сравнению с эвольвентным зацеплением [33].

Во внецентропдном зацеплении в качестве профиля зуба, сопря­ женного с цевкой, используется кривая, эквидистантная удлиненной эпициклоиде. Последняя описывается точкой D, лежащей вне ок­

ружности радиуса г2 , катящейся

по окружности

радиуса г1 (

причем

ГІ > ri І І С - 9.29). Примем центр

Ох окружности

радиуса гх

непод­

вижным. При качении окружности радиуса г2 по окружности радиу­ са гу центр описывает окружность радиуса г2—гх. Допустим,' что окружность 2 перекатилась без скольжения по окружности / так, что точка касания переместилась из В0 в В. Тогда новое положение радиуса г2 О^В с начальным положением 02ВА его составит угол ср. Для определения положения точки С на окружности радиуса г»,

совпадающей в начале перекатывания

с точкой BQL на новом

поло­

жении окружности 2 необходимо отложить от точки В дугу

ВВ0,

потому что VJBB0 = KJBC. Произведя

такое построение для

ряда

положений окружности радиуса г2,- получим эпициклоиду. Теперь предположим, что задана точка D, лежащая на продолжении ради­

уса г2 и отстоящая от центра О, на расстоянии R2. Для

определения

положений точки D необходимо для каждого положения окружности

2 отложить на направлении радиуса

ОоС величину R2.

Найденные

точки будут лежать на удлиненной

эпициклоиде, которая описы-

 

 

Рис. 9.28. Внутреннее цевочное зацепление

260