Длина общей нормали зубчатого колеса

Зубчатые передачи

Зубчатые передачи — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. Зубчатые передачи служат для того, чтобы непрерывно передавать силу и крутящий момент двух валов, расположение которых определяет тип имеющейся зубчатой передачи. Вот о том, что представляют зубчатые передачи, мы и поговорим в этой статье.

Эвольвентное зацепление

Все прямозубые цилиндрические передачи с одинаковым модулем зацепления могут из­готавливаться на одном оборудовании, не­зависимо от количества зубьев и размеров головки.

Модули зацепления цилиндрических и ко­нических зубчатых колес стандартизированы по DIN 780; модули зацепления червячных пе­редач по DIN 780; модули шлицевых соедине­ний по DIN 5480; модули зубчатого зацепле­ния нормального профиля для шестерен со спиральными зубьями по DIN 780.

Форма зубьев

Для прямозубых цилиндрических передач форма зубьев определяется DIN 867, DIN 58400; конических передач — DIN 3971; чер­вячных передач — DIN 3975; шлицевых соеди­нений — DIN 5480 (см. рис. «Прямые и косые зубья (наружное зацепление)» ).

Форма зубьев гипоидных передач регла­ментируется стандартом DIN 867. В допол­нение к стандартным углам зацепления (20° для зубчатых передач и 30° для шлицевых соединений) применяются также и углы заце­пления 12°, 14°30 15°, 17°30′| 22°30′ и 25°.

Коррегирование зубчатого зацепления

Коррегирование зубчатого зацепления (из­менение высоты головки зуба (см. рис. «Коррегирование зубчатого зацепления прямозубой цилиндрической передачи (циклоидное зацепление)» ) применяется для предотвращения подреза­ния у шестерен с малым количеством зубьев. Оно позволяет увеличить прочность ножки зуба и точно обеспечить межосевое расстояние.

Зубчатые передачи с точно заданным межосевым расстоянием

У зубчатых пар с точно заданным межосевым расстоянием изменение высоты головки зуба для шестерни и зубчатого колеса произво­дится на одинаковую величину, но в противо­положных направлениях, что позволяет сохранить межосевое расстояние неизменным. Такое решение применяется в гипоидных и косозубых передачах.

Зубчатые передачи с изменяемым межосевым расстоянием

Изменение высоты головки зуба для ше­стерни и зубчатого колеса производится независимо друг от друга, поэтому межосе­вое расстояние передачи может изменяться. Допускаемые отклонения линейных разме­ров зубчатых передач регламентированы. Для прямозубых цилиндрических передач — DIN 3960, DIN 58405; для конических передач — DIN 3971; червячных передач — DIN 3975.

Подставляя jη = 0 в приведенные ниже формулы, рассчитывают параметры за­цепления без зазора между зубьями. Для определения зазора между зубьями допу­скаемые отклонения толщины зубьев и зоны их зацепления принимают в соответствии со стандартами DIN 3967 и DIN 58405 в за­висимости от требуемой степени точности зубчатой передачи.

Следует отметить, что не обязательно стремиться к нулевому за­зору между зубьями. Для компенсации имею­щихся отклонений размеров зубьев и сборки шестерен достаточно иметь минимальный зазор, который, кроме того, предотвращает возможность заклинивания зубчатых колес.

Допускаемые отклонения других расчетных параметров (зазор между ножками двух смежных зубьев, межцентровое расстояние) приведены в стандартах DIN 3963, DIN 58405, DIN 3962 Т2, DIN 3967, DIN 3964.

Основные параметры зубчатых цилиндрических передач

Стандарт распространяется на цилиндрические передачи внешнего зацепления для редукторов и ускорителей, в том числе и комбинированных (коническо-цилиндрических, цилиндро-червячных и др.), выполняемых в виде самостоятельных агрегатов. Стандарт не распространяется на передачи редукторов специального назначения и специальной конструкции Для встроенных передач стандарт является рекомендуемым

Межосевые расстояния

1 ряд	40	50	63	80	100	125	—	160	—	200	—	250	—	315	—	400
2 ряд	—	—	—	—	—	—	140	—	180	—	225	—	280	—	355	—
1 ряд	—	500	—	630	—	800	—	1000	—	1250	—	1600	—	2000	—	2500
2 ряд	450	—	560	—	710	—	900	—	1120	—	1400	—	1800	—	2240	—

1-й ряд следует предпочитать 2-му

Межосевые расстояния для двухступенчатых несоосных редукторов общего назначения

Быстроходная ступень	40	50	63	80	100	125	140	160	180	200	225	250	280	315
Тихоходная ступень	63	80	100	125	160	200	225	250	280	315	355	400	450	500
Быстроходная ступень	355	400	450	500	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600
Тихоходная ступень	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600	1800	2000	2240	2500

Коэффициент запаса прочности при работе зуба двумя сторонами

Например: зубья реверсивных передач или зубья сателлитов в планетарных передачах

Материал колес и термо- обработка	Отливки стальные и чугунные без термо- обработки	Отливки стальные и чугунные с термо- обработкой	Поковки стальные нормали- зованные или улучшенные	Поковки и отливки стальные с поверх- ностной закалкой (сердцевина вязкая)	Стальные, нормали- зованные или улучшенные, а также с поверх- ностной закалкой	Стальные с объемной закалкой	Стальные, подверг- нутые цементации, азоти- рованию, циани- рованию и др.	Чугунные и пласт- массовые колеса
Коэфф.	1,9	1,7	1,5	2,2	1,4 — 1,6	1,8	1,2	1 — 1,2

Межосевые расстояния для трехступенчатых несоосных редукторов общего назначения

Быстроходная ступень	40	50	63	80	100	125	140	160	180	200
Промежуточная ступень	63	80	100	125	160	200	225	250	280	315
Тихоходная ступень	100	125	160	200	250	315	355	400	450	500
Быстроходная ступень	225	250	280	315	355	400	450	500	560	630
Промежуточная ступень	355	400	450	500	560	630	710	800	900	1000
Тихоходная ступень	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600

Номинальные передаточные числа

1 ряд	1,0	—	1,25	—	1,6	—	2,0	—	2,5	—	3,15
2 ряд	—	1,12	—	1,4	—	1,8	—	2,24	—	2,8	—
1 ряд	—	4,0	—	5,0	—	6,3	—	8,0	—	10	—	12,5
2 ряд	3,55	—	4,5	—	5,6	—	7,1	—	9,0	—	11,2	—

1-й ряд следует предпочитать 2-му Фактические значения передаточных чисел не должны отличаться от номинальных более чем на 2,5% при номинальном меньше 4,5 и на 4% при номинальном больше 4,5

Коэффициент ширины зубчатых колес (отношение ширины зубчатого колеса к межосевому расстоянию) должен соответствовать: 0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,315; 0,400; 0,500; 0,630; 0,800; 1,0; 1,25

Численные значения ширины зубчатых колес округляются до ближайшего числа из ряда Ra20 по ГОСТу 6636.

При различной ширине сопряженных зубчатых колес значение коэффициента ширины зубчатых колес относится к более узкому из них.

Исходные данные и замеры

На практике перед инженерами часто встает задача определения модуля реально существующей шестерни для ее ремонта или замены. При этом случается и так, что конструкторской документации на эту деталь, как и на весь механизм, в который она входит, обнаружить не удается.

Самый простой метод — метод обкатки. Берут шестерню, для которой характеристики известны. Вставляют ее в зубья тестируемой детали и пробуют обкатать вокруг. Если пара вошла в зацепление — значит их шаг совпадает. Если нет — продолжают подбор. Для косозубой выбирают подходящую по шагу фрезу.

Такой эмпирический метод неплохо срабатывает для зубчатых колес малых размеров.

Для крупных, весящих десятки, а то и сотни килограмм, такой способ физически нереализуем.

Результаты расчетов

Для более крупных потребуются измерения и вычисления.

Как известно, модуль равен диаметру окружности выступов, отнесенному к числу зубов плюс два:

m=De/(z+2)

Последовательность действий следующая:

• измерить диаметр штангенциркулем;
• сосчитать зубцы;
• разделить диаметр на z+2;
• округлить результат до ближайшего целого числа.

Зубец колеса и его параметры

Данный метод подходит как для прямозубых колес, так и для косозубых.

Колебание — длина — общая нормаль

Колебание длины общей нормали ( Д0Ь) определяется разностью между наибольшей и наименьшей длиной общей нормали, полученной при измерении ее по всей окружности проверяемого зубчатого колеса.
 

Колебание длины общей нормали ( по окружности колеса) определяют как разность между наибольшей и наименьшей длиной нормали (

Колебание длины общей нормали L контролируют на приборах, имеющих два наконечника с параллельными плоскостями и в за-ьиеимости от требуемой точности отсчетное нониусное, микрометрическое 2 или индикаторное устройство. Особенностью контроля длины общей нормали является отсутствие необходимости базирования колеса по его оси.
 

Колебание длины общей нормали L контролируют на приборах, имеющих два наконечника о параллельными плоскостями и в зависимости от требуемой точности отсчетное нониусное, микрометрическое 2 или индикаторное устройство. Особенностью контроля длины общей нормали является отсутствие необходимости базирования колеса по его оси.
 

Колебание длины общей нормали Va r можно контролировать разным инструментом, у которого имеются две параллельные измерительные плоскости.
 

Колебание длины общей нормали F находят как разность между наибольшей и наименьшей действительными длинами общей нормали при последовательном измерении всех групп зубьев проверяемого колеса. Колебание длины общей нормали может быть показателем погрешности обката при зубообразовании.
 

Кривая накопленной погрешности шага.

Колебанием длины общей нормали FVWr называется расстояние между двумя параллельными плоскостями касательными к двум разноименным активным боковым поверхностям зубьев зубчатого колеса.
 

На колебание длины общей нормали влияют лишь тангенциальные составляющие погрешности окружных шагов и не влияют радиальные. Поэтому для полной оценки колеса в отношении кинематической точности необходимо проконтролировать колесо и по одному из параметров, учитывающих радиальные составляющие погрешностей окружных шагов, например измерить радиальное биение.
 

Кривая накопленной погрешности шага.

Измерение колебания длины общей нормали проводится любым прибором, имеющим измерительные поверхности в виде параллельных плоскостей, например штангенциркулями.
 

Контроль колебания длины общей нормали производится на станковых приборах, имеющих специальные приспособления, или накладными — нормалемерами и микрометрическими скобами для зубчатых колес.
 

Величина колебания длины общей нормали 1UL определяется как разность наибольшей и наименьшей длины общей нормали при последовательном измерении всех групп зубьев по окружности колеса. В этом случае настройки по блоку плиток не требуется.
 

Контроль колебания длины общей нормали прост и не требует иметь какой-либо промежуточной измерительной базы. Часто производится измерение длины общей нормали, а не ее колебания. Это осуществляется с целью выяснения толщины зуба и рассматривается ниже.
 

Контроль колебания длины общей нормали может осуществляться с помощью микрометров ( фиг. Кирове ( КРИН), у которых в отличие от обычного микрометра имеются тарельчатые измерительные поверхности. Недостатком микрометров является то, что одна измерительная поверхность вращается и при соприкосновении с контролируемой поверхностью несколько увлекает весь прибор. Для контроля колебаний длины общей нормали более удобен прибор конструкции завода ЛИЗ ( фиг. Для колес средних размеров контроль колебания длины общей нормали удобно производить с помощью индикаторных скоб ( фиг.
 

Основные ошибки самостоятельной замены

Несмотря на предельно простую технологию, автолюбители часто допускают при замене венца следующие ошибки:

• перед тем, как снять зубчатый обод, следует произвести ревизию боковой плоскости маховика под сцепление, и отверстий для крепежных болтов;
• установка с перегревом отдельных участков венца приведет к быстрому износу зубьев именно на этих местах, так как происходит отпуск стали;
• наружный диаметр зубьев должен иметь фаску для плавного зацепления с бендиксом стартера без ударов.

Для того, чтобы уменьшить износ двигателя и увеличить приемистость машины на высоких оборотах, маховик часто облегчают. Из-за наличия дополнительных отверстий на наружном диаметре диска в зоне, примыкающей к зубчатому ободу, венец часто приваривается к диску.

Таким образом, венец можно заменить собственными силами при значительной выработке профиля зуба на отдельных участках. Снять обод можно на холодную, а при установке потребуется нагрев до 200 градусов максимум.

Геометрический расчет элементов цилиндрической зубчатой передачи

Исходные данные для расчета:

• Модуль m = 4 мм;
• Число зубьев шестерни Z1 = 18;
• Число зубьев колеса Z2 = 30;
• Диаметр вала (ведущий) DB1 = 22 мм;
• Тип шпонки – Призматическая;
• Число шлицев Z – 8;
• Внутренний диаметр шлицев d = 22 мм;
• Диаметр вала (ведомый) DB2 = 30 мм;
• Ширина шлица b = 6 мм;
• Тип – D.

Результаты геометрического расчета цилиндрической зубчатой передачи

• Делительный диаметр шестерни d1=mz1=4×18=72 мм;
• Делительный диаметр колеса d2=mz2=4×30=120 мм;
• Высота головки зуба ha=m =4 мм;
• Высота ножки зуба hf=1,25m=1,25×4=5 мм;
• Высота зуба h=ha+hf=2,25m=2,25×4=9 мм;
• Диаметр вершин зубьев шестерни da1=d1+2ha1=72+2×4=80 мм;
• Диаметр впадин шестерни df1=d1-2hf=72-2×5=62 мм;
• Длина ступицы шестерни Lст1=1,5DB1=1,5×22=33 мм;
• Наружный диаметр ступицы шестерни Dст1=1,6DB1=1,6×22=35,2 мм;
• Диаметр вала шестерни D1=1,2×22=26,4 мм;
• Делительный диаметр колеса d2=mz2=4×30=120 мм;
• Диаметр вершин зубьев колеса da2=d2+2ha=120+2×4=128 мм;
• Диаметр впадин колеса df2=d2-2hf2=120-2×5=110 мм;
• Длина ступицы колеса Lст2=1,5DB2=1,5×30=45 мм;
• Наружный диаметр ступицы колеса Dст2=1,6DB2=1,6×30=48 мм;
• Диаметр вала колеса D2=1,2DB2=1,2×30=36 мм;
• Ширина зубчатого венца b=6m=6×4=24 мм;
• Толщина обода зубчатого венца δ1=2,25m=2,25×4=9 мм;
• Толщина диска δ2=1/3b=8 мм;
• Межосевое расстояние a=0,5(d1+d2)=0,5(72+120)=96 мм;
• Длина шлицев Lшл=(1,5. 2)Lст2=(1,5. 2)45=72 мм.

История

Сама по себе идея механической передачи восходит к идее колеса. Применяя систему из двух колёс разного диаметра, можно не только передавать, но и преобразовывать движение. Если ведомым будет большее колесо, то на выходе мы потеряем в скорости, но зато крутящий момент этой передачи увеличится. Эта передача удобна там, где требуется «усилить движение», например, при подъеме тяжестей. Но сцепление между передаточными колесами с гладким ободом недостаточно жесткое, колёса проскальзывают. Поэтому вместо гладких колес начали использовать зубчатые.

В Древнем Египте для орошения земель уже использовались приводимые в действие быками устройства, состоявшие из деревянной зубчатой передачи и колеса с большим числом ковшей.

Вместо зубьев первоначально использовали деревянные цилиндрические или прямоугольные пальцы, которые устанавливали по краю деревянных ободьев.

Изготовленный в I веке до н.э. Антикитерский механизм состоял из десятков металлических зубчатых колес .

Основные параметры зубчатых цилиндрических передач

Стандарт распространяется на цилиндрические передачи внешнего зацепления для редукторов и ускорителей, в том числе и комбинированных (коническо-цилиндрических, цилиндро-червячных и др.), выполняемых в виде самостоятельных агрегатов. Стандарт не распространяется на передачи редукторов специального назначения и специальной конструкции Для встроенных передач стандарт является рекомендуемым

Межосевые расстояния

1 ряд	40	50	63	80	100	125	—	160	—	200	—	250	—	315	—	400
2 ряд	—	—	—	—	—	—	140	—	180	—	225	—	280	—	355	—
1 ряд	—	500	—	630	—	800	—	1000	—	1250	—	1600	—	2000	—	2500
2 ряд	450	—	560	—	710	—	900	—	1120	—	1400	—	1800	—	2240	—

1-й ряд следует предпочитать 2-му

Номинальные передаточные числа

1 ряд	1,0	—	1,25	—	1,6	—	2,0	—	2,5	—	3,15
2 ряд	—	1,12	—	1,4	—	1,8	—	2,24	—	2,8	—
1 ряд	—	4,0	—	5,0	—	6,3	—	8,0	—	10	—	12,5
2 ряд	3,55	—	4,5	—	5,6	—	7,1	—	9,0	—	11,2	—

1-й ряд следует предпочитать 2-му Фактические значения передаточных чисел не должны отличаться от номинальных более чем на 2,5% при номинальном меньше 4,5 и на 4% при номинальном больше 4,5

Коэффициент ширины зубчатых колес (отношение ширины зубчатого колеса к межосевому расстоянию) должен соответствовать: 0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,315; 0,400; 0,500; 0,630; 0,800; 1,0; 1,25

Численные значения ширины зубчатых колес округляются до ближайшего числа из ряда Ra20 по ГОСТу 6636

При различной ширине сопряженных зубчатых колес значение коэффициента ширины зубчатых колес относится к более узкому из них

Коэффициент запаса прочности при работе зуба двумя сторонами

например: зубья реверсивных передач или зубья сателлитов в планетарных передачах

Материал колес и термо- обработка	Отливки стальные и чугунные без термо- обработки	Отливки стальные и чугунные с термо- обработкой	Поковки стальные нормали- зованные или улучшенные	Поковки и отливки стальные с поверх- ностной закалкой (сердцевина вязкая)	Стальные, нормали- зованные или улучшенные, а также с поверх- ностной закалкой	Стальные с объемной закалкой	Стальные, подверг- нутые цементации, азоти- рованию, циани- рованию и др.	Чугунные и пласт- массовые колеса
Коэфф.	1,9	1,7	1,5	2,2	1,4 — 1,6	1,8	1,2	1 — 1,2

Межосевые расстояния для двухступенчатых несоосных редукторов общего назначения

Быстроходная ступень	40	50	63	80	100	125	140	160	180	200	225	250	280	315
Тихоходная ступень	63	80	100	125	160	200	225	250	280	315	355	400	450	500
Быстроходная ступень	355	400	450	500	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600
Тихоходная ступень	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600	1800	2000	2240	2500

Межосевые расстояния для трехступенчатых несоосных редукторов общего назначения

Быстроходная ступень	40	50	63	80	100	125	140	160	180	200
Промежуточная ступень	63	80	100	125	160	200	225	250	280	315
Тихоходная ступень	100	125	160	200	250	315	355	400	450	500
Быстроходная ступень	225	250	280	315	355	400	450	500	560	630
Промежуточная ступень	355	400	450	500	560	630	710	800	900	1000
Тихоходная ступень	560	630	710	800	900	1000	1120	1250	1400	1600

Отклонение — длина — общая нормаль

Отклонения длины общей нормали определяют по табл. 66 в зависимости от степени точности передачи и диаметра делительной окружности колеса.
 

Отклонения длины общей нормали определяют по табл. 68 в зависимости от степени точности передачи и диаметра делительной окружности колеса.
 

Отклонения длины общей нормали определяют по табл. 37 в зависимости от степени точности передачи и диаметра делительной окружности колеса.
 

Отклонения длины общей нормали определяют сравнением результатов измерений, произведенных при нескольких положениях зубчатого колеса.
 

Величину отклонения длины общей нормали определяют как разность фактической и теоретической длин общей нормали, а величину колебания длины общей нормали — как разность между наибольшей и наименьшей длинами общей нормали при последовательном измерении всех групп зубьев по окружности проверяемого колеса.
 

Какими средствами определяются биение зубчатого венца и отклонение длины общей нормали.
 

Смещение исходного контура ДА определяют в радиальном направлении, а отклонение длины общей нормали — по касательной к основной окружности колеса.
 

В каждой степени точности 4 — 10 имеются три ряда отклонений длины общей нормали.
 

Смещение исходного контура А / г определяется в радиальном направлении, а отклонение длины общей нормали — по касательной к основной окружности колеса.
 

При контроле вместо смещения исходного контура вычисляются отклонения толщины зуба ( по постоянной хорде) или отклонения длины общей нормали.
 

При контроле вместо смещения исходного контхра вычисляются отклонения толщины зуба ( по постоянной хорде) или отклонения длины общей нормали.
 

Исследование метода зубохонингования с тангенциальным нарушением проводилось в три этапа: выбор оптимального режима зубохонингования шестерни ведущей II ступени редуктора; отбор партии шестерен после термообработки с их обмерами непараллельности зуба погрешности профиля, предельные отклонения межцентравого расстояния, отклонение длины общей нормали; хонингование отобранных шестерен на станке 5В913 с последующим замером всех параметров.
 

Показателями, определяющими боковой зазор, являются: для зубчатых колес — дополнительное смещение исходного контура EHr ( — EHs Е №), или отклонение средней длины общей нормали Ewmr ( — E ( fmj; E ( pm /), или отклонение длины общей нормали Е Х — Е; Е ( ю), или отклонение толщины зуба Ecsr ( Ecs), или отклонение измерительного межосевого расстояния. Допустимые значения jlmAu для сопряжения Н равны нулю, а для остальных — совпадают с Ен для 3 — 6 — й степени точности. Вид допуска бокового зазора используется при несоответствии с видом сопряжения.
 

Приборы для контроля длины общей нормали.

Нормалемер настраивают на номинальную длину общей нормали по блоку плоскопараллельных концевых мер, перемещая разрезную втулку 2, которую затем затягивают и фиксируют в нужном положении. Отклонение длины общей нормали равно разности между действительным и номинальным значениями ( см. стр.
 

Что такое модуль зубчатого колеса

Современные шестерни далеко ушли от своих деревянных шестизубых предков, изготавливаемых механиками с помощью воображения и мерной веревочки. Конструкция передач намного усложнилась, тысячекратно возросли скорость вращения и усилия, передаваемые через такие передачи. В связи с этим усложнились и методы их конструирования. Каждую шестеренку характеризует несколько основных параметров

• диаметр;
• число зубьев;
• шаг;
• высота зубца;
• и некоторые другие.

Одним из самых универсальных характеристик является модуль зубчатого колеса. Существует для подвида — основной и торцевой.

В большинстве расчетов используется основной. Он рассчитывается применительно к делительной окружности и служит одним из важнейших параметров.

Для расчета этого параметра применяют следующие формулы:

m=t/π,

где t — шаг.

Параметры зубчатых колес

Модуль зубчатого колеса можно рассчитать и следующим образом:

m=h/2,25,

где h — высота зубца.

И, наконец,

m=De/(z+2),

где De — диаметр окружности выступов,а z — число зубьев.

Что же такое модуль шестерни?

это универсальная характеристика зубчатого колеса, связывающая воедино такие его важнейшие параметры, как шаг, высота зуба, число зубов и диаметр окружности выступов. Эта характеристика участвует во всех расчетах, связанных с конструированием систем передач.