ЗУБЧА́ТАЯ ПЕРЕДА́ЧА
-
Рубрика: Технологии и техника
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ЗУБЧА́ТАЯ ПЕРЕДА́ЧА, механизм для передачи вращат. движения между валами и изменения частоты вращения либо направления движения. Состоит из двух или более зубчатых колёс, которые сцепляются между собой и передают вращение обычно от двигателя на исполнительный механизм или на вал др. машины. Кинематич. схема З. п. обеспечивает преобразование угловых скоростей и крутящих моментов. Осн. кинематич. характеристиками являются: передаточное число ($n$) – отношение числа зубьев большего колеса ($z_б$) к числу зубьев меньшего $(z_м):\; n = z_б/_zм$ и передаточное отношение зубчатого механизма ($i_{АВ}$) – отношение угловых скоростей ведущего колеса ($ω_А$) к ведомому $(ω_В):\; i_{АВ} = ω_А/ω_В$.
При работе зубчатые колёса, совершающие вращат. движение, находятся в зубчатом зацеплении, осн. кинематич. характеристикой которого является непрерывный контакт зубьев колёс при постоянном передаточном числе. Частный случай З. п. – зубчато-реечная, зубчато-винтовые (винтовые, гипоидные, червячные) передачи.
Наибольшее распространение в приводах машин получили З. п., называемые редукторами, – зубчатые механизмы, понижающие либо повышающие скорость вращения. По числу пар сцепляющихся зубчатых колёс выделяют З. п. одноступенчатые, двухступенчатые и трёхступенчатые. К редукторам относятся коробки скоростей автомобилей, тракторов и др. транспортных машин, которые позволяют получать разл. скорость и величину вращающего момента на выходном валу при постоянной скорости вала приводного двигателя; коробки подач металлорежущих станков и др.
Различают З. п. внешнего зацепления, у которых зубья располагаются по внешней поверхности зубчатого колеса, и внутр. зацепления, когда на одном из колёс зубья нарезаны по внутр. поверхности. Чаще всего применяются колёса с зубьями, имеющими профиль эвольвенты окружности (т. н. эвольвентное зацепление), нарезаемыми по поверхности кругового цилиндра (цилиндрич. прямозубые колёса), которые параллельны оси колеса; косозубые – с зубьями, расположенными по винтовой линии на цилиндрич. поверхности под углом к оси колеса. Цилиндрич. З. п. служат для передачи вращения между параллельными осями, конические – между пересекающимися осями. З. п. с шевронными колёсами (зубья на колесе расположены под углом по винтовой линии в разных направлениях, навстречу друг другу) устанавливают на тяжёлых транспортных машинах для передачи больших мощностей. В особо точных механизмах, оси валов которых перекрещиваются под разл. углами (напр., в приборах), обычно применяют передачи с винтовыми, конич. и гиперболоидными колёсами, с круговыми зубьями и др. Для преобразования вращат. движения в поступательное и наоборот вместо одного из цилиндрич. зубчатых колёс в передачах используется рейка, на одной стороне которой нарезаны зубья, т. о. получается зубчато-реечная передача. Для увеличения передаточного отношения применяют многоступенчатые З. п., общее передаточное отношение которых равно произведению передаточных отношений отд. ступеней.
Разновидностью З. п. являются планетарные передачи, которые широко применяются в реверсивных механизмах, на транспортных, погрузочных и др. машинах, а также передачи с дифференциальным механизмом (напр., в приводах станков). В редукторах с большим передаточным отношением используется волновая передача (разновидность планетарной). К этому виду передач иногда относят цевочные механизмы, в которых зубья одного из колёс заменены цилиндрич. выступами (цевками); такие передачи используют, напр., в часовых механизмах и др. приборах, т. к. при достаточной конструктивной компактности они обладают относительно высоким кпд (ок. 0,75).
Наиболее распространены зубчатые колёса с эвольвентным зацеплением, т. к. они сравнительно просты в изготовлении, обладают хорошими эксплуатац. качествами и сохраняют постоянство передаточного отношения при некотором изменении межосевого расстояния. Однако наиболее высокие нагрузки выдерживает круговинтовое зацепление Новикова, с косыми зубьями, профили которых очерчиваются дугами окружностей. Выпуклые зубья одного зубчатого колеса входят в зацепление с вогнутыми зубьями др. колеса, что увеличивает площадь их контакта и уменьшает контактные напряжения.
По сравнению с др. видами передаточных механизмов (цепных, ремённых, фрикционных и др.) З. п. обладают рядом преимуществ: компактностью, возможностью передачи большой мощности, относительно высоким кпд, долговечностью. При соблюдении стандартных значений модуля зацепления (отношение шага зубьев к их числу) и при использовании на зубообрабатывающем станке для нарезания зубьев инструмента со стандартным профилем З. п. соответствует требованиям взаимозаменяемости.