Гиперболоидные зубчатые передачи с начальным точечным касанием
Винтовыми зубчатыми колесами (рис. 10) называются обычные цилиндрические зубчатые колеса с косыми зубьями (в частности, одно из зубчатых колес может быть прямозубым) в том случае, когда передача движения осуществляется между двумя валами, оси которых скрещиваются (т. е. не параллельны и не пересекаются). Угол скрещивания осей валов может быть выполнен любым в пределах от 0 до 90°. Начальное точечное касание, а под нагрузкой –– очень ограниченная контактная площадка, служит причиной низкой несущей способности винтовых зубчатых колес. В связи с большими скоростями скольжения вдоль образующих зубьев винтовые зубчатые колеса отличаются повышенной склонностью к заеданию и износу.
Гипоидными зубчатыми колесами (рис. 11) называют конические зубчатые колеса с непрямыми зубьями и валами со скрещивающимися осями. Применяют гипоидные зубчатые колеса в тех же случаях, что и винтовые зубчатые колеса. Вследствие особенностей геометрии гипоидной зубчатой передачи контактная площадка, а следовательно, и несущая способность у нее значительно больше, чем у винтовой зубчатой передачи. Заедание (задир) в гипоидной передаче, возможное вследствие больших нагрузок и скоростей скольжения вдоль образующих зубьев, предупреждается применением специальных смазок. Спокойная и бесшумная работа гипоидных зубчатых колес, а также компоновочные особенности способствовали их широкому распространению в силовых передачах автомобилей, троллейбусов и т. д.
Рис. 7. Конические прямозубые колеса
|
|
|
|
Рис. 8. Конические косозубые колеса с тангенциальным зубом) |
Рис. 9. Конические колеса с круговыми зубьями |
Гиперболоидные зубчатые передачи с начальным линейным касанием
Червячные передачи с цилиндрическим червяком (рис. 12) применяются для соединения валов, оси которых перекрещиваются обычно под прямым углом. Червяк представляет косозубое колесо с большим углом наклона зубьев (витков червяка). Вследствие линейного контакта между зубьями червячного колеса и витками червяка червячная передача может передавать значительные нагрузки при больших числах оборотов. Высокие скорости скольжения в зацеплении заставляют уделять особое внимание выбору материалов для червяка и червячного колеса и подбору смазки, препятствующей заеданию.
Глобоидная червячная передача (рис. 13) представляет собой дальнейшее развитие червячной передачи. Вогнутая форма червяка обеспечивает участие в зацеплении большего числа зубьев, чем при цилиндрическом червяке. В связи с высокой тепловой напряженностью глобоидная червячная передача применяется, как правило, в механизмах с повторно-кратковременным режимом работы. Несущая способность глобоидной червячной передачи, при прочих равных условиях, значительно выше, чем червячной передачи с цилиндрическим червяком.
Передачи внутреннего зацепления
Особенностью кинематики передачи с внутренним зацеплением является то, что ведущее и ведомое звенья вращаются в одну сторону.
Цилиндрические колеса с внутренним зацеплением могут быть прямозубыми (рис. 14) и косозубыми. Передачи внутреннего зацепления применяются главным образом в планетарных механизмах. Они обладают теми же свойствами, что и соответствующие цилиндрические прямозубые и косозубые передачи внешнего зацепления, но имеют более высокий коэффициент полезного действия и большую контактную прочность. Используя передачи внутреннего зацепления, можно сделать механизм более компактным (меньших габаритных размеров).
|
|
|
|
Рис. 10. Винтовые колеса |
Рис. 11. Гипоидные зубчатые колеса |
|
|
|
|
Рис. 12. Червячная передача с цилиндрическим червяком |
Рис. 13. Глобоидная червячная передача в сравнении с червячной передачей с цилиндрическим червяком при одинаковой несущей способности |
Рис. 14. Цилиндрическое прямозубое колесо внутреннего зацепления
Последовательность силового расчета механизма сводится к:
а) определению сил и моментов сил инерции, действующих на звенья;
б) определению реакций в кинематических парах;
г) определению так называемых уравновешивающих сил или уравновешивающих моментов.
Предварительно механизм расчленяют на
структурные группы звеньев и входные звенья. Структурной группой звеньев называют
такую совокупность звеньев, соединенных в кинематические пары, которая после присоединения
ее крайних элементов кинематических пар к стойке имеет по (2.1) степень подвижности,
равную нулю: 
.
Если рассматриваемый механизм не имеет высших кинематических пар, то эта формула для структурных групп имеет вид
или 
,
где 
- степень подвижности механизма; 
- количество подвижных звеньев; 
- количество низших кинематических
пар механизма, 
- количество высших кинематических пар механизма.
Из этой формулы следует, что наиболее простые структурные группы звеньев содержат два звена и три низшие кинематических пары (вращательные или поступательные).
При силовом расчете механизма последовательно выполняют силовой расчет структурных групп звеньев, начиная с наиболее удаленной от входного звена структурной группы и идя в направлении к входному звену. Силовой расчет заканчивают рассмотрением входного звена.
По заданию необходимо выполнить силовой расчет лишь одной простейшей структурной группы звеньев (диады), состоящей из двух звеньев и трех кинематических пар. Для этого структурную группу от механизма отделяют и изображают в рассматриваемое мгновение отдельно от кинематической схемы в масштабе длин. К звеньям в соответствующие точки прикладывают все действующие внешние силы: заданные движущие силы или силы полезных сопротивлений, силы тяжести, предварительно найденные силы инерции и моменты сил инерции.
В двух крайних кинематических парах структурной группы звеньев показывают векторы внутренних сил — сил реакций, действующих от оторванных звеньев механизма на рассматриваемые звенья структурной группы. В крайней поступательной кинематической паре реакцию необходимо направлять перпендикулярно направляющей относительного поступательного движения звеньев в этой паре. Во вращательной кинематической паре обычно реакцию разлагают на две составляющие: нормальную, которая действует вдоль звена, и тангенциальную, которая действует перпендикулярно звену.
Векторы всех сил на схеме структурной группы изображают не в масштабе. Так как реакции неизвестны, то направления стрелок векторов реакций и составляющих реакций показывают произвольно и при дальнейшем расчете уточняются.
Звенья структурной группы считаются находящимися в равновесии, неизвестные реакции в кинематических парах находят аналитическим или графическим путем, составляя уравнения статики.
Последовательность силового расчета структурной группы звеньев зависит от варианта сочетания вращательных и поступательных кинематических пар в этой группе. Рассмотрим последовательность силового расчета для различных видов структурных групп звеньев, изображенных на рис. 8.1. На схемах структурных групп показаны лишь силы или составляющие сил реакций в крайних кинематических парах.
