Особенности геометри косозубых и шевронных зубчатых колес

Прямозубые колеса обладают существенным недостатком, который заключается в том, что их работа при больших скоростях сопровождается ударами. Причинами их возникновения являются погрешности при изготовлении зубьев и деформации. Удары вредно отражаются не только на прочности колес, но и других узлов машин и вызывают специфический шум.

При больших скоростях наиболее эффективным средством, обеспечивающим плавность и бесшумность работы, является применение колес с косыми и шевронными зубьями.

У косозубых колес зубья располагаются не по образующей делительного цилиндра, а составляют с ней некоторый угол β. В отличие от прямозубых колес, в которых зубья входят в зацепление одновременно по всей длине, в косозубых зубья входят в зацепление постепенно, благодаря чему они работают более плавно и бесшумно.

Для нарезания косозубых колес (рис. 4.12) используется инструмент такого же исходного профиля, как и для нарезания прямых, поэтому профиль косого зуба в его нормальном сечении совпадает с профилем прямого зуба.

Рис. 4.12

Однако косозубые колеса имеют и существенный недостаток. В результате винтового расположения зубьев возникает осевая составляющая нормальной силы, которая обозначается F_α и называется осевой силой (рис. 4.13):

Рис. 4.13

где β - угол наклона зуба к оси вращения на образующей делительного цилиндра. Величина этой осевой составляющей, так же как плавность и нагрузочная способность, зависит от угла наклона зуба β. С увеличением угла β повышается плавность и бесшумность работы передачи, увеличивается нагрузочная способность, но увеличивается и осевая сила F_α. При больших значениях F_α в конструкциях передач приходится предусматривать специальные опоры, которые воспринимают эти силы, конструкция при этом усложняется.

Рис. 4.14

В связи с этим угол наклона β в косозубых передачах принято выполнять в пределах от 8 до 16°. При таких значениях обеспечиваются, с одной стороны, достаточно высокая плавность и нагрузочная способность передачи, с другой стороны, небольшое значение величины осевой составляющей F_α не требует установки опор сложной конструкции.

В косозубых колесах различают окружной шаг p_t, измеренный в торцевом сечении колеса, и нормальный шаг p_n, измеренный в плоскости, нормальной к рабочей поверхности зуба n-n (рис. 4.14).

В соответствии с этим в косозубых колесах имеются два модуля: модуль окружной m_t=p_t /π и модуль нормальный m_n=p_n /π. Нормальный модуль является расчетным и стандартным. Модуль окружной имеет дробное значение m_n=m_t cosβ.

Диаметр делительной окружности косозубого колеса:

(4.41)

Межосевое расстояние цилиндрической косозубой передачи, образованной колесами без коррекции:

(4.42)