Глава 15 Конические зубчатые передачи

15.1. Общие сведения

Конические зубчатые колеса применяют в передачах, когда оси валов пересекаются под углом X (см. рис. 11.2). Наибольшее распрост­ранение имеют передачи с углом Х = 90°, которые и рассматриваются ниже. Конические колеса (см. рис. 11.2) бывают с прямыми (а), кру­говыми (б) и редко с шевронными зубьями.

Конические прямозубые передачи имеют начальный линейный, а пе­редачи с круговыми зубьями — точечный контакт в зацеплении.

Конические колеса с круговыми зубьями по сравнению с прямо­зубыми обладают большей несущей способностью, работают плавно и с меньшим шумом. Нарезание кругового зуба производят резцовыми

Рис. 15.1. Нарезание кругового зуба конического колеса резцовой головкой:

/—заготовка; 2 — воображаемое колесо, зубьями которого являются резцы 3 головки

головками по методу обкатки (рис. 15.1). Угол наклона зуба Д,, в сере­дине ширины зубчатого венца выбирают, учитывая плавность зацеп­ления. Рекомендуется принимать β_т = 35°.

Сопряженные колеса с круговым зубом имеют противоположное на­правление линий зубьев — правое и левое, если смотреть со стороны вершины конуса. Шестерни выполняют с правым зубом, колеса — с левым (см. рис. 11.2, б).

В конических передачах шестерню располагают консольно (рис. 15.2), при этом вследствие меньшей жесткости консольного вала и деформаций опор увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий в зацеплении. По этой причине конические колеса по сравнению с цилиндрическими работают с большим шумом. С целью снижения деформаций зубьев вал устанавливают на конических роликовых подшипниках, выдерживая соотношения l / l_t=2,5 (см. рис. 15.2). Подшип­ники располагают в стакане для обеспечения возможности осевого пе­ремещения узла конической шестерни при регулировании зацепления.

Передаточное число. Согласно рис. 15.3 передаточное число

и = n₁/n₂ = d_e2/de_l = tg δ₂ = 1/tg δ₁ = z₂/z₁(15.1)

где d_el, d_e2 и δ₁, δ₂ — соответственно внешние делительные диаметры и углы делительных конусов шестерни и колеса.

Рис. 15.2. Подшипниковый узел вала конической шестерни:

/—круглая шлииевая гайка для регулирования зазоров

в подшипниках; 2— стопорная шайба; 3 — стакан;

4— набор металлических прокладок для регулирования

зацепления

Рис. 15.3. Схема к геометрии зацепления конических колес:

/, 2, 3 — образующие внутреннего, среднего

и внешнего дополнительных конусов;

4 — эквивалентное цилиндрическое колесо

Для конической прямозубой передачи рекомендуют u = 2...3; при коле­сах с круговыми зубьями и до 6,3.

15.2. Геометрия зацепления колес

Аналогами начальных и делительных цилиндров цилиндрических зубчатых передач в конических передачах являются начальные и дели­тельные конусы. При вращении колес начальные конусы катятся друг по другу без скольжения (см. рис. 15.3). В конических передачах угловая модификация не применяется, поэтому начальные и делительные конусы всегда совпадают.

Угол Σ между осями зубчатых колес равен сумме углов делитель­ных конусов Σ = δ₁ + δ₂.

Эвольвентные зубья конического колеса профилируют на развертке дополнительного конуса, образующая которого перпендикулярна об­разующей делительного конуса. Дополнительные конусы можно пост­роить для внешнего, среднего и внутреннего сечений конического колеса. Ширина b венца зубчатого колеса ограничена двумя дополни­тельными конусами — внешним и внутренним.

Зубья конических колес в зависимости от изменения размеров их нормальных сечений по длине выполняют трех осевых форм (рис. 15.4):

Рис. 15.4. К геометрическому расчету параметров конического колеса

осевая форма I — нормально понижающиеся зубья. Вершины конусов делительного и впадин совпадают. Применяют для прямых зубьев,

а также для круговых при т>2 мм и

осевая форма II — нормально сужающиеся зубья. Вершина конуса впадин располагается так, что ширина дна впадины колеса постоянна, а толщина зуба по делительному конусу растет с увеличением расстояния от вершины. По этой форме одним инструментом можно обработать сразу обе поверхности зубьев колеса, что повышает производительность при нарезании зубчатых колес. Является основной для колес с круго­выми зубьями. Применяют в массовом производстве;

осевая форма III — разновысокие зубья. Образующие конусов дели­тельного, впадин и вершин параллельны. Высота зубьев постоянна по всей длине. Применяют для круговых зубьев при - .

Ниже рассмотрены зубья осевой формы I.