Детали зубчатых зацеплений

Детали зубчатых зацеплений это детали передач зацеплением, рабочими элементами которых являются зубья различного профиля. Для передачи движения зубья выступы одной детали последовательно зацепляются с соответствующими зубьями выступами другой. Выполнение чертежей таких деталей требует знаний, которыми студенты 1-го и 2-го курсов не обладают.

Широкое распространение, в частности, для передачи вращения между параллельными валами получили цилиндрические прямозубые зубчатые колеса, зубья которых направлены вдоль образующих цилиндра (рис. 12.9).

Зубчатое колесо обычно состоит из ступицы с отверстием под вал, обода с зубчатым венцом (зубьями колеса) и связывающего их диска, который может иметь ребра или спицы. Колеса малых диаметров часто изготавливают в виде сплошного цилиндра с зубьями и  отверстием  под  вал.  В  отверстии  под  вал  делают  шпоночные пазы, шлицы или другие элементы для соединения колеса с валом. Иногда отверстие под вал выполняют гладким или колесо изготавливают за одно целое с валом.

Боковые  стороны  профиля  зубьев  чаще  всего  очерчены  по

эвольвенте, а их вершины и впадины цилиндрическими поверхностями,  характеризующимися  окружностями  выступов    (вершин)

Размеры зуба и его

элементов определяет цилиндрическая делительная поверхность, условно делящая зуб по

По  дугам  делительной  окружности  измеряют

окружной шаг

зацепления     Pt

—           расстояние     между одноименными         профилями

соседних зубьев, толщины зуба

s t и впадины

e t .

Чертежи деталей зубчатых зацеплений выполняют по

соответствующим ГОСТам. Элементы зацеплений (зубья и витки) на них показывают условно по правилам ГОСТ 2.402-68:

1. Окружности и образующие поверхностей выступов (вершин)

зубьев и витков изображают основными линиями (рис. 12.10).

Рис. 12.10

2. Делительные окружности и образующие делительных поверхностей изображают штрихпунктирными тонкими линиями (рис. 12.10).

3. Образующие и окружности поверхностей впадин зубьев и витков

на видах либо не изображают

(рис. 12.10,а,ж),

либо изображают

сплошными тонкими линиями (рис. 12.10,б,е).

4. Образующие и окружности поверхностей впадин в разрезах и

сечениях изображают основными линиями (рис. 12.10,в,г,д).

5. В продольных осевых разрезах и сечениях зубчатого колеса и в поперечных разрезах и сечениях реек и червяков зубья и витки условно совмещают с плоскостью чертежа и показывают нерассеченными и незаштрихованными (рис. 12.10,в,г,д).

Основными параметрами элементов зацепления зубчатого колеса, от которых зависят другие его параметры и параметры зубонарезающего инструмента, являются  число зубьев z и  окружной делительный модуль m=d/z, значения которого стандартизированы по ГОСТ 9563-60*. Стандартом предусмотрено два ряда (первый

ряд предпочтительней) модулей

m=(0,05…100) мм. Наиболее часто

в учебной практике встречаются такие его значения:

1-й ряд 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20;

2-й ряд 0,55; 0,7; 0,9; 1,25; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 7; 9; 11; 14; 18.

Так как d=mz; Pt =    m;

ha =m; hf =1,25m; da =m(z+2);

df =m(z-2,5), то

благодаря модулю эти параметры также стандартизированы.

Рабочие чертежи (в том числе учебные) цилиндрических прямозубых зубчатых колес выполняют по ГОСТ 2.403-75* (рис. 12.11).

Форму  и  размеры  зубчатого  венца  раскрывает  его  главное

изображение  —           полный           продольный   фронтальный разрез  (рис.

12.10,в) или соединение частей этого разреза и вида спереди (рис.

12.11). Проекция оси колеса всегда параллельна основной надписи. К размерам элементов  зацепления относятся  диаметр  окружности

выступов

d a       (90 мм), ширина зуба (венца) b

(30 мм) и размеры

фасок зубьев (1х45 ) или радиусы скруглений их торцевых кромок.

В правом верхнем углу чертежей деталей с элементами зубчатых зацеплений помещают таблицу параметров, размеры формы и положения которой приведены на рис. 12.11. Для прямозубого цилиндрического колеса в таблице указывают модуль m, число зубьев z и диаметр делительной окружности d.

Рис. 12.11

 

Другие            изображения  зубчатого       колеса 8

приводят тогда, когда оно имеет конструктивные элементы, размеры и форма которых не раскрыты на главном изображении. Для раскрытия формы

отверстия под вал на рис. 12.11

в учебных целях

дан      полный           вид      слева.

На       производственных

чертежах

в подобном случае дают лишь контур

этого отверстия, как на рис. 12.12.

Рис. 12.12

В курсе инженерной графики рабочий чертеж детали с элементами зубчатых зацеплений выполняют при эскизировании этой детали с натуры или деталировании чертежа общего вида.

Порядок определения параметров прямозубого цилиндрического колеса при его эскизировании:

1. Подсчитывают число зубьев z

и измеряют штангенциркулем

диаметр окружности вершин зубьев da

и их ширину b.

2. Определяют значение модуля

m=da /(z+2),  которое округляют

до ближайшего стандартного по ГОСТ 9563-60*.

3. По стандартному значению модуля уточняют da

и рассчитывают  диаметры

d и d f .

4.  Измеряют  размеры  остальных  элементов  колеса.  Размеры

шпоночного паза ищут по соответствующему ГОСТ.

При     деталировании

параметры      для      выполнения   рабочего

чертежа детали определяют по чертежу общего вида.

 

На рис. 12.13,а дана развертка делительной поверхности цилиндрического колеса с косыми зубьями, наклоненными к оси колеса под углом   .

 

Îñü

à)         êîëåñà

Íàïðàâëåíèå çóáà  ïðàâîå

á)         Ìîäóëü  íîðìàëüíûé         mn

×èñëî  çóáüåâ                   z Óãîë íàêëîíà çóáà           Íàïðàâëåíèå  çóáà           Äèàìåòð  äåëèòåëüíîé

2,5

30

 

26 46

Ïðàâîå

îêðóæíîñòè

t

Рис. 12.13

d          75

У косозубого колеса различают окружной делительный шаг P t , измеряемый в торцевом сечении колеса, и нормальный делительный   шаг

P n ,     измеряемый   в          плоскости,     перпендикулярной

направлению зуба.    Им       соответствуют           окружной       делительный

модуль

m t =Pt /

(для прямозубого колеса обозначался

m)        и         нормальный делительный модуль mn =Pn /

. Из рис. 12.13,а  следует, что

Pn =Pt cos

и mn =m t cos

. Тогда для

ha =mn            и

h f =1,25mn

получают:

d=mt z=mn z/cos

, da=d+2mn и d f =d-2,5m n . Так как косозубые колеса

 

изготавливают тем же модульным инструментом, что и прямозубые,

в таблице параметров указывают модуль mn .

Изображения на учебном чертеже цилиндрического косозубого колеса такие же, как изображения прямозубого (рис. 12.11 и 12.10). В таблице параметров (рис. 12.13,б) для косозубого колеса дополнительно указывают угол     и направление зубьев правое или левое.

 

c

 

Главное изображение прямозубого зубчатого сектора на учебном чертеже вид на плоскость, перпендикулярную оси сектора (рис. 12.14), раскрывающий его основную форму. Полный осевой разрез сектора поясняет форму, размеры и взаимное положение торцевых  поверхностей  и  отдельных  элементов  детали.  Число

зубьев сектора

.

Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот используют реечные передачи, состоящие из цилиндрического зубчатого колеса и зубчатой рейки, представляющей собой планку прямоугольного сечения с зубьями, параметры

Pn ) должны быть равны соответствующим параметрам колеса.

На рис. 12.15 дан пример учебного чертежа прямозубой рейки, выполненного по ГОСТ 2.404-75*. Форму и размеры рейки раскрывают два изображения: главный вид (с обрывом) с профилем двух крайних впадин и профильный разрез. К элементам зацепления на чертеже относятся такие размеры: ширина зубчатой части рейки (50 мм), расстояние от опорного торца рейки до этой части (55 мм), высота рейки (90 мм), размеры фасок зубьев (2х45О) и длина нарезанной части рейки L (212,08 мм), берущаяся по делительной поверхности. Заметим, что

L=Pn (z-1)+sn , где

Pn нормальный шаг (для прямозубых реек Pn =Pt ), sn =Pn /2 толщина зуба.

В  таблице  параметров  приводят  модуль  (окружной  m

для

прямозубых реек и нормальный mn

для косозубых), номер ГОСТа на

исходный контур (наиболее распространен исходный профиль зубьев рейки по ГОСТ 13755-81, данный на рис.  12.16),  число  зубьев

рейки

z и нормальный шаг

R=0,4m

Рис. 12.16

Pn .  Для косозубых реек ещё указывают   угол   наклона зу бьев     и   направление линии зуба (правое или левое), как на рис. 12.13,б.

Для передачи вращения между валами с пересекающимися осями используют конические зубчатые колеса, зубья которых располагаются на конической поверхности. Зуб, направленный по образующей этой поверхности, называется прямым.

Форму            и          размеры          зуба     конического  колеса определяют

соосные          конусы:          делительный  с          углом  ,       вершин           зубьев с

углом

a, их впадин с углом

f, а также дополнительный внешний с

углом

=90 и дополнительный внутренний, ограничивающие

 

зубья с торцов (рис. 12.17). Образующие дополнительных конусов перпендикулярны образующим делительного конуса.

B

L

C

Внешний дополнительный конус пересекает три первых конуса по  внешней делительной окружности и внешним окружностям

вершин зубьев и их впадин диаметров de , dae  и

dfe

соответственно.

Основные расчетные параметры прямозубого конического колеса число зубьев z и внешний окружной модуль me по ГОСТ 9563-60*.

Внешнюю высоту зуба he =BD=2,2me ,  внешние высоты головки зуба

hae =AB=m e

и его ножки

hfe =AD=1,2m e

измеряют        по

образующей внешнего дополнительного конуса (рис. 12.17).

Внешний окружной шаг

P, диаметры

de,

dae

и dfe

и  внешнее

делительное  конусное  расстояние

R e (длина      образующей

делительного  конуса)  определяют  из  выражений:

P=mez;

de=mez;

d ae =me (z+2cos);

d f e =me (z-2,4cos   );

Re = me z/(2sin  )

или

Re =

0,5me

z2+z 2, где z

число зубьев колеса, сопряженного с данным.

1                  1

 

Чертеж  конического  зубчатого  колеса  выполняют  по  ГОСТ

2.405-75* (рис. 12.18, таблица дана для прямозубого колеса).

Рис. 12.18

 

На  чертеже  наносят  диаметр  внешней  окружности  вершин dae (64,24 мм); расстояния от опорного торца до  меньшего (15 мм) и большего (22,12 мм) оснований дополнительного внешнего конуса и вершины делительного конуса (50 мм); углы конуса вершин зубьев a =49О51 и внешнего дополнительного конуса            =45О; длину зуба b

(12 мм); внешнее конусное расстояние

R e  (42,43* мм); размеры

фасок или радиусы скруглений на кромках зубьев.

Чтобы изобразить     венец  конического  зубчатого       колеса

используют параметры

m e , z, b,         или      , a   и

 f  и зависимые от

них величины

he ,

h ae , h fe , d e , dae ,

d fe

(рис. 12.17).  Выполняя

эскиз  колеса  с  натуры,  подсчитывают  число  зубьев

z,  замеряют

диаметр

d ae , длину зуба

b и углы         ,  ae

и  fe

(углы угломером),

вычисляют     приближенное           значение         модуля

m e =dae /(z+2cos  ),

которое округляют до ближайшего стандартного по ГОСТ 9563-60*.

Для передачи вращения между валами со скрещивающимися осями используют червяк винт правого или левого направления, зубьями которого являются витки винтовых выступов определенного профиля, и сопряженное с ним червячное колесо с такими же зубьями.

Профиль         витков            наиболее        распространенного   архимедова

цилиндрического  колеса,  обозначаемого

zA,  дан  на  рис.  12.16.

Рабочие чертежи червяка (рис. 12.19) и червячного колеса (рис. 12.20) выполняют по ГОСТ 2.406-76. Основными параметрами элементов зацепления червячной пары, некоторые из которых приведены на

указанных рисунках, являются модуль m

по ГОСТ 9563-60*; число

заходов червяка z 1 =1, …, 4 и зубьев колеса z2 ; высоты головок витков

червяка h a1

и зубьев колеса ha 2

, равные m, и их впадин h f1

и h f2 ,

равные 1,2m; диаметры делительных окружностей червяка d 1

и колеса

d2 =mz2 ; диаметры вершин витков

da1

=d1 +2m

и зубьев

d a2 =d2+2m;

диаметры впадин витков

d f1

=d 1

-2,4m

и зубьев

d f2 =d 2

-2,4m;

радиусы выемки

Ra2=d1/2-m и впадины Rf2=Ra2+2,2m зубьев колеса;

длина нарезанной части червяка b 1

и ширина венца колеса

b 2  ;

условный  угол 2

охвата  червяка венцом колеса, определяемый из

формулы

sin        =b2 /(da1 — 0,5m)

(на рис. 12.20 =35О). Все геометрические параметры червячного колеса берут в плоскости симметрии

его зубчатого венца.

На       изображении червяка           показывают   профиль         одного            его витка и наносят размеры диаметра da1 (68 мм), радиусов скруглений

головок и ножек витков (R1),  длины b1

(80 мм), фасок нарезанной

части червяка (4 мм и 20О). Для червячного колеса наносят наибольший диаметр зубчатого венца

d am2

(45 мм), его ширину b2

(10мм),

диаметр da 2 (42 мм), расстояние от опорной торцевой поверхности колеса до плоскости симметрии зубчатого венца (5 мм), радиус  выемки Ra2 (R8),  размеры фасок (1,4 мм и 35О) или радиусы скруглений

торцевых кромок зубьев. Диаметры

d 1 , d2 , d f1 , d f2

и радиус R f2

Ìîäóëü  m         4

×èñëî âèòêîâ (çàõîäîâ)  z1        1

Âèä ÷åðâÿêà

R1       Íàïðàâëåíèå ëèíèè âèòêà

—           ZA

—           Ïðàâîå

4

2 ôàñêè

80 (b1 )

Рис. 12.19

Ìîäóëü  m

×èñëî  çóáüåâ z

Íàïðàâëåíèå ëèíèè çóáà   Âèä ñîïðÿæåííîãî

÷åðâÿêà           1

40 ïðàâîå

ZA

5

10(b2)

1,4

Рис. 12.20

(рис. 12.19 и 12.20) на чертежах не указывают. Размеры на этих рисунках даны только для элементов зацепления.

При выполнении эскиза червяка с натуры определяют число

заходов

z1 , направление винтовой линии и измеряют (рис. 12.19)

диаметры da1 , df1

и ширину b1; подсчитывают модуль m=(da1 — d f1 )/4,4

и  выбирают  его  ближайшее  стандартное  значение,  по  которому

ищут делительный диаметр d 1

=d a 1 — 2m.  Для колеса считают число

зубьев z 2

и измеряют (рис. 12.20) диаметры d a2, d am2 , ширину венца

b2 ; определяют модуль

m=d a 2 (z 2 +2), округляя его до ближайшего

стандартного значения, которое используют для расчета диаметров

d 2 ,

d a 2 ,

d f 2 ; при известных значениях z 1

и d 1

сопряженного            с

колесом червяка находят радиусы Ra 2 , Rf2

и угол 2          .

Если в учебных условиях нет возможности определить часть

параметров деталей зубчатых зацеплений, то на учебных чертежах допускается нанесение их буквенных обозначений.

Материал взят из книги Инженерная графика (Н.Н. Кузенева)