Детали машин и основы конструирования - часть 6

 

  Главная      Учебники - Производство     

 

поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  4  5  6  7   ..

 

 

Детали машин и основы конструирования - часть 6

 

 

 

25

H

t

w

t

r

изг

A

Y

bm

F

m

m

S

tg

S

l

b

F

bS

F

W

M

=

=

=

α

σ

2

6

 Здесь  b – ширина  зуба,  m – модуль  зацепления,  Y

H

 – коэффициент 

прочности зуба. 

Иногда используют понятие коэффициента формы зуба     Y

FH  

= 1 / Y

H

Таким образом, получаем в окончательном виде условие прочности зуба на 

изгиб : 

σ

A

  =  q

n

 Y

H  

/ m ≤ [

σ]

F

.  Полученное уравнение решают, задавшись свойст-

вами выбранного материала. 

Допускаемые напряжения на изгиб (индекс F)  и контактные (индекс H) за-

висят от свойств материала, направления приложенной нагрузки и числа циклов на-
работки передачи            [

σ]

F

E

 = [

σ]

 K

K

FC 

/ S

F

;   [

σ]

H

E

 = [

σ]

H

 K

/ S

H

. 

Здесь  [

σ]

F

 и [

σ ]

H

 – соответственно пределы изгибной и контактной вынос-

ливости; S

F 

и S

H

 – коэффициенты безопасности, зависящие от термообработки ма-

териалов; K

FC

 учитывает влияние двухстороннего приложения нагрузки для ревер-

сивных передач; K

F  

и K

H 

 - коэффициенты долговечности, зависящие от соотноше-

ния фактического и базового числа циклов наработки.  Фактическое число циклов 
наработки находится произведением частоты вращения колеса и  срока его службы 
в минутах.  Базовые  числа циклов напряжений зависят от материала и термообра-
ботки зубьев. 

 Пример расчёта зубьев на контактную выносливость и на изгиб детально из-

ложен в учебном пособии нашей кафедры [3]. 

Расчёт  зубьев  на  изгиб  для  открытых  передач  (работают  на  неравно-

мерных режимах с  перегрузками) выполняют, как проектировочный. В рас-
чёте  задаются  прочностными  характеристиками  материала    и  определяют 
модуль m, а через него и все геометрические параметры зубьев. Для закры-
тых передач излом зуба не характерен и этот расчёт выполняют, как прове-
рочный, сравнивая изгибные напряжения с допускаемыми [42].

 

 

4.1.2. ПЛАНЕТАРНЫЕ  ЗУБЧАТЫЕ  ПЕРЕДАЧИ 
 
Планетарными  называют  передачи,  имеющие  зубчатые  колёса  с  пере-

мещающимися осями [8,29]. Эти подвижные колёса подобно планетам Сол-
нечной системы вращаются вокруг своих осей и одновременно перемещают-

 

26

ся вместе с осями, совершая плоское движение,  называются они сателлитами 
(лат. satellitum – спутник). Подвижные колёса катятся по центральным колё-
сам  (их  иногда  называют  солнечными  колёсами),  имея  с  ними  внешнее,  а  с 

корончатым 

колесом 

внутреннее  зацепление. 
Оси  сателлитов  закреп-
лены  в  водиле  и  вра-
щаются  вместе  с  ним 
вокруг 

центральной 

оси. 

 
Планетарные  пере-

дачи  имеют  ряд  преиму-
ществ перед обычными: 

  большие передаточные отношения при малых габаритах и массе; 
  возможность сложения или разложения механической мощности; 
  лёгкое управление и регулирование скорости; 
  малый шум вследствие замыкания сил в механизме. 

В планетарных передачах широко применяют внутреннее зубчатое за-

цепление с углом 

α

w

 = 30

о

Для  обеспечения  сборки  планетарных  передач  необходимо  соблюдать 

условие  соосности  (совпадение  геометрических  центров  колёс);  условие 
сборки (сумма зубьев центральных колёс кратна числу сателлитов) и сосед-
ства (вершины зубьев сателлитов не соприкасаются друг с другом).   

Зубчатые колёса планетарных передач рассчитываются по тем же зако-

нам, что и колёса обычных цилиндрических передач [39].  

 
4.1.3. ВОЛНОВЫЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ 
 

Представляют  собой  цилиндрические  передачи,  

где  одно  из  колёс    имеет  гибкий  венец.    Этот  гибкий 
венец  деформируется  генератором  волн  специальной 
некруглой  формы  и  входит  в  зацепление  с    централь-

 ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА

 1- солнечное колесо, 2 - сателлиты, 
     3- корончатое колесо, 4 - водило.

ГЕНЕРАТОР ВОЛН 

 

27

ным колесом  в двух зонах [17]. 

Идея волновых передач заключается в наличии нескольких пар зацеп-

ления, которые ещё и перемещаются по окружности, за счёт чего достигается 
огромное передаточное отношение (обычно  U  60 

÷ 300, известны конструк-

ции с U > 1000). И это в одной ступени! 

Принцип  работы  волно-

вой  передачи  аналогичен  ра-
боте  планетарной  передачи  с 
внутренним  зацеплением  и 
деформируемым сателлитом. 

Такая  передача  была  за-

патентована 

американским 

инженером Массером в 1959 г. 

Волновые 

передачи 

имеют  меньшие  массу  и  габа-
риты,  большую  кинематиче-
скую 

точность, 

меньший 

мёртвый  ход,  высокую  вибропрочность  за  счёт  демпфирования  (рассеяния 
энергии) колебаний, создают меньший шум. 

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в 

герметичное  пространство  без  применения  уплотняющих  сальников,  что 
особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также 
для машин химической  промышленности. 

 

К недостаткам волновых передач относятся:  

ограниченные  обороты  ведущего  вала  (во  избежание  больших  центро-
бежных сил инерции некруглого генератора волн); 

мелкие модули зубьев (1,5 – 2 мм); 

практически  индивидуальное,  дорогостоящее,  весьма  трудоёмкое  изго-
товление гибкого колеса и генератора. 

 

Основные виды поломок волновых передач: 

•  разрушение подшипника генератора волн от нагрузки в зацеплении; 

  

ВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА 

1

- ВХОДНОЙ ВАЛ;

2- ГЕНЕРАТОР ВОЛН; 

3- ГИБКОЕ КОЛЕСО; 

4- ЖЁСТКОЕ КОЛЕСО;

5- ВЫХОДНОЙ ВАЛ

 

28

•  проскакивание генератора волн при больших вращающих моментах, когда 

зубья на входе в зацепление упираются друг в друга вершинами; 

•  поломка гибкого колеса от трещин усталости (особенно при U < 80); 
•  износ зубьев на концах; 
•  пластические деформации боковых поверхностей зубьев при перегрузках. 

Расчёт  волновых  зубчатых  передач  отличается  от  расчёта  обычных 

зубчатых передач тем, что учитывается деформация гибкого венца и генера-
тора [40]. 

За  критерий  работоспособности  обычно  принимают  допускаемые  на-

пряжения смятия   

[ ]

см

d

вр

см

d

М

σ

ψ

σ

=

3

/

10

 ; 

[ ]

.

/

10

3

см

d

вр

M

d

σ

ψ

=

где 

Ψ

d

 – коэффициент ширины гибкого венца; d – делительный диаметр гиб-

кого венца. 
 

4.1.4. ЗАЦЕПЛЕНИЯ НОВИКОВА 

 
Итак,  основной  недостаток  зубчатых  передач  с  эвольвентным  профи-

лем  (цилиндрических,  конических,  планетарных,  волновых) – высокие  кон-
тактные напряжения в зубьях. Они велики потому, что контактируют два зу-
ба с выпуклыми профилями. При этом площадка контакта очень мала, а кон-
тактные напряжения соответственно высоки. Это обстоятельство сильно ог-
раничивает  "несущую  способность"  передач,  т.е.  не  позволяет  передавать 
большие вращающие моменты.  

Решая  проблемы  проектирования  тяжё-

лых  тихоходных  машин,  таких  как  трактора  и 
танки,  М.Л.  Новиков  в 1954 году  разработал 
зацепления, в которых выпуклые зубья шестер-
ни зацепляются с вогнутыми зубьями колеса. 

К тому же выпуклый и вогнутый профи-

ли (обычно круговые) имеют близкие по абсолютной величине радиусы кри-
визны. За счёт этого получается большая площадка контакта, контактные на-
пряжения  уменьшаются  и  появляется  возможность  передавать    примерно  в 
1,4 

÷ 1,8 раза большие вращающие моменты.   

  

ЗАЦЕПЛЕНИЕ  НОВИКОВА 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  4  5  6  7   ..