Основні елементи і геометричні параметри циліндричних зубчатих коліс з евольвентними профілями зубців

В даному параграфі основні елементи зубчатих коліс розглянуті на прикладі циліндричного зубчатого колеса (рисунок 1.9).

Відповідно до ГОСТ 16530-83 зубчате колесо складається з тіла зубчатого колеса 1 і зубчатого вінця 2 (рисунок 1.9 а). В свою чергу зубчатий вінець складається з зубців 3 і западин 4. Циліндрична поверхня (рисунок 1.9 б), що відокремлює зубці від тіла зубчатого колеса, називається поверхнею западин5, а циліндрична поверхня, яка обмежує зубці з протилежного від тіла зубчатого колеса боку – поверхнею вершин6.Частина поверхні западин, що належить зубу, має назву основи зуба 7, а частина поверхні вершин, що належить зубу - вершини зуба 8.

Поверхня, яка обмежує зуб з боку западини, називається боковою. Вона складається з головної 9 і перехідної 10 поверхонь (рисунок 1.9 в). Частина головної поверхні зуба, що взаємодіє з поверхнею зуба парного зубчатого колеса, називається активноюповерхнею зуба.

На рисунку 1.9 г показана ділильна поверхня 11, яка ділить зуб на ділильну ніжку 12 і ділильну голівку 13. Лінія перетину бокової поверхні зуба з ділильною поверхнею називається лінією зуба 14.

Враховуючи те, що циліндричні ЗП є плоскими зубчатими механізмами, їх параметри і основні параметри циліндричних зубчатих коліс доцільно розглядати в торцевому перетині (перпендикулярному до осі колеса). Тому замість згаданих вище поверхонь розглядаються відповідні кола або профілі (наприклад, замість поверхонь западин і вершин – кола западин і вершин, а замість активної поверхні зуба – активний профіль зуба).

Основні геометричні параметри циліндричного зубчатого колеса з числом зубців у прив’язці до концентричних кіл (кола вершин І радіусу r_a, початкового кола ІІ радіусу r_w, основного кола ІІІ радіусу r_b і кола западин ІV радіусу r_f)вказані на фрагменті його торцевого перетину (рисунок 1.10):

· Початкове коло ІІ радіусу r_w (центроїда) є характеристикою ЗП, яку утворює розглянуте зубчате колесо з парним. В даному випадку з початковим колом співпадає коло радіусу r (r_w=r). Параметри, що зв’язані з початковим колом, мають індекс «w» - початкова товщина зуба s_w, початкова ширина западини e_w, початковий крок p_w = s_w+ e_w.

· При проектуванні ЗП розміри зубців зубчатих коліс зручно визначати в долях певної лінійної величини. Для пояснення вибору такої лінійної величини виразимо довжину кола ІІ через діаметр (рисунок 1.10) і число зубців

,

де р – коловий крок – відстань між відповідними точками двох сусідніх зубців по дузі кола ІІ радіусу r. Тоді

або ,

де - відношення колового кроку до числа , яке називається модулем зубців(вимірюється в мм).

Для кола ІІ радіусу , яке називається ділильним, модуль зубців призначається за ГОСТ 9563-60 з ряду раціональних чисел від 0,05 до 100 мм. Таким чином ділильне коло визначається як коло, для якого модуль має стандартну величну. До ділильного кола прив’язується стандартний кут профілю α = 20⁰ (ГОСТ 13755 – 81). На рисунку 1.10 це кут між дотичною t – t в точку д на ділильному колі і радіусом r, проведеним в цю точку.

Ділильне коло є характеристикою зубчатого колеса і діаметр його незмінний. Початкові окружності дають характеристику зачеплення двох зубчатих коліс і радіуси цих кіл залежать від міжцентрової відстані .

· Ділильне коло ділить зуб висотою на дві частини: ділильну головку зуба висотою (частина зуба, що розташована між ділильним колом і колом вершин) і ділильну ніжку зуба висотою (частина зуба, що розташована між ділильним колом і колом западин). Ділильна ніжка зуба більша за ділильну голівку на величину радіального зазорус (параметр зубчатої передачі – відстань між колом вершин одного зубчатого колеса і колом западин другого). Такі параметри визначаються за формулами

; (1.11)

; (1.12)

; (1.13)

, (1.14)

де - коефіцієнт висоти головки зуба,

- коефіцієнт радіального зазору.

Дані параметри регламентуються ГОСТ 13755 – 81: ; . Тоді коефіцієнт висоти ніжки зуба , а висота зуба .

· Відношення довжини концентричних кіл – початкового (радіусу r_w), ділильного (радіусу r), основного (радіусу r_b), довільного (радіусу r_y) – до числа зубців зубчатого колеса визначають відстань між профілями сусідніх зубців за дугою відповідного кола, яка називається крок. При цьому дуги р_w, p, p_b, p_y відповідають одному й тому ж кутовому кроку τ

(1.15)