§ 1. Общие сведения

Зубчатые механизмы (передачи) используют в боль­шинстве машин и приборов для согласования движения в широком диапазоне мощностей (до 100 тыс. кВт) и скоростей (до 200 м/с); для передачи (с изменением угловой скорости и вращающего момента) вращательного движения и преобразо­вания вращательного движения в поступательное (или нао­борот). Они имеют высокий КПД (до 0,97 - 0,98 для одной пары колес — ступени), надежны в работе, компактны (малая масса) и просты в обслуживании.

Недостатки передач: необходимость изготовления с высо­кой точностью, шум при работе и др.

Передача движения в механизме реализуется с помощью зубчатых колес-дисков (цилиндров), снабженных чередующи­мися выступами и впадинами (рис. 20.1).

Передачу движения с помощью зубьев принято называть зубчатым зацеплением.

У зубчатого колеса условно различают тело и зубчатый венец, отделяемый от тела соосной поверхностью впадин (соосной называют поверхность вращения, ось которой совпа­дает с осью колеса).

Линия пересечения боковой поверхности зуба с какой-либо заданной поверхностью (например, плоскостью, перпендикуляр­ной оси колеса, и т. п.) называется профилем зуба.

Колесо, радиус которого равен бесконечности, называютзубчатой рейкой (см. рис. 20.1).

Рис. 20.1. Передача зубчатое колесо — рейка

Рис. 20.2. Прямозубая цилиндри­ческая передача:

а — схема; б — сечение

Рис. 20.3. Зубчатые передачи:

о — коническая; б —червячная; в —винтовая; г — цилиндрическая с внутрен­ним зацеплением

Зубчатые передачи можно классифицировать.

1. По характеру движения осей:

а) обычные передачи, имеют неподвижные геометрические центры (оси) всех колес;

б) планетарные передачи, центры одного или нескольких колес подвижны.

2. По взаимному расположению осей:

а) цилиндрические передачи (передачи с параллельными осями, рис. 20.2);

б) конические передачи (передачи с пересекающимися ося­ми, рис. 20.3, а);

в) гиперболоидные передачи (передачи с перекрещивающимися осями: червячные (рис. 20.3,6), винтовые (рис. 20.3, в), гипоидные и др.).

3. По относительному расположению поверхностей вершин и впадин зубьев колес:

а) передачи внешнего зацепления, образуются при зацепле­нии колес с внешними зубьями;

б) передачи внутреннего зацепления, образуются при зацеплении колес, одно из которых имеет внутренние зубья, а другое — внешние (рис. 20.3, г).

У колеса с внешними зубьями поверхность вершин нахо­дится вне поверхности впадин, а у колеса с внутренними зубьями — внутри поверхности впадин.

4. По направлению зубьев, оцениваемому по расположению линии зубьев':

а) передачи с прямыми зубьями (прямозубые, см. рис. 20.2), имеют прямую линию зуба;

¹ Линией зуба называют линию пересечения боковой поверхности зуба с поверхностью, соосной (или однотипной) поверхности впадин.

б) передачи с винтовыми зубьями (рис. 20.3, в), линии ко­торых на соосной поверхности являются винтовыми линиями любого вида.

Косые зубья являются разновидностью винтовых зубьев.

5. По профилям зубьев колес:

а) передачи с эвольвентным зацеплением, в котором профили зубьев являются эвольвентами окружностей;

б) передачи с циклоидальным зацеплением, в котором про­фили зубьев являются циклоидами;

в) передачи с зацеплением Новикова, в котором выпуклый профиль зуба одного колеса и вогнутый профиль зуба другого колеса очерчены дугами окружностей.

В зависимости от назначения зубчатые передачи могут встраиваться в конструкцию машины (встроенные передачи) или выделяться в самостоятельный узел (агрегат) и иметь отдельный корпус.

По конструктивному исполнению передачи могут быть расположены вне корпуса И иметь легкое ограждение (откры­тые передачи) либо в корпусе, изолирующем их от внешней среды (закрытые передачи). Открытые (как правило, прямо­зубые цилиндрические) передачи работают без смазывания или при ограниченном смазывании при небольших окружных скоростях (тихоходные передачи); закрытыми выполняют обыч­но передачи, работающие при средних и высоких окружных скоростях (быстроходные передачи) с обильным смазыванием (из масляной ванны, струей масла и др.).

Различают силовые и несиловые (кинематические) передачи. Силовые передачи используют для передачи мощностей и их габариты определяются, как правило, прочностной надеж­ностью. Несиловые передачи выполняют в основном кинемати­ческие функции и мощности практически не передают. Размеры таких передач определяются конструктивными соображениями.

Зубчатые передачи могут понижать или повышать частоту вращения ведомого вала. В понижающей передаче частота вращения ведомого вала (колеса) меньше частоты вращения ведущего вала (колеса), а в повышающей передаче — больше.

Агрегат с понижающей передачей (передачами) называют редуктором, агрегат, с повышающей передачей — мультипли­катором.