 |
5.1. Зубчатая передача
|
|
|
|
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Омский государственный университет путей сообщения
________________________________
Т. В. Вельгодская, Н. В. Ковалева, Д. Б. Гриц
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
СИНТЕЗ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Часть 2
Омск 2023
 |
УДК 621. 01 (075. 8)
ББК 34. 412я73
В28
Теория механизмов и машин. Синтез зубчатых передач. Часть 2: Учебное пособие к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория механизмов и машин» / Т. В. Вельгодская, Н. В. Ковалева, Д. Б. Гриц; Омск: Русь, 2023. 30 с.
В учебном пособии рассмотрен синтез цилиндрической прямозубой передачи по заданным передаточному отношению, числу зубьев ведущего колеса и модулю зацепления. Дана методика расчета и построения профилей зубьев колес нулевого и неравносмещенного зацеплений.
Учебное пособие предназначено для студентов 3-го курса, обучающихся по специальностям «Локомотивы», «Вагоны», «Электрический транспорт железных дорог», «Технология машиностроения», «Высокоскоростной наземный транспорт» и направлениям «Конструкторско-технологическое обеспечения машиностроительных производств», «Наземные транспортно-технологические комплексы» очной, заочной и дистанционной форм обучения.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. А. Рауба;
доктор техн. наук, профессор С. А. Макеев.
Ó Русь, 2023
 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Введение…………………………………………………………………………. | |
| 5. Синтез зубчатых механизмов……………………………………………. ….. | |
| 5. 1. Зубчатая передача………………………………………………….. ….. | |
| 5. 2. Методы синтеза механизмов с высшими кинематическими парами... | |
| 5. 3. Основная теорема зацепления………………………………………… | |
| 5. 4. Эвольвента и ее свойства……………………………………………… | |
| 5. 5. Линия зацепления и угол зацепления………………………………… | |
| 5. 6. Проектирование цилиндрической зубчатой передачи……………… | |
| 5. 7. Нулевое зубчатое зацепление…………………………………………. | |
| 5. 8. Неравносмещенное зубчатое зацепление…………………………….. | |
| 5. 9. Выбор коэффициентов смещения режущего инструмента………….. | |
| 5. 10. Построение активной части линии зацепления и рабочих участков профилей зубьев обоих колес…………………………………………………. | |
| 5. 11. Определение качественных показателей зацепления………………. | |
| Вопросы для подготовки к защите второй части курсовой работы (проекта)………………………………………………………………… | |
| Библиографический список……………………………………………………. |
|
|
|
| |
Введение
Создание новых машин, приборов, автоматических устройств, отвечающих современным требованиям, основано на достижениях фундаментальных и прикладных наук.
Теория механизмов и машин – наука об общих методах структурного и динамического анализа и синтеза различных механизмов. Излагаемые методы пригодны для проектирования любого механизма.
Наряду с изучением курса «Теория механизмов и машин» предусматривается обязательное выполнение курсового проекта по этой дисциплине. Курсовое проектирование способствует закреплению, углублению и обобщению теоретических знаний, а также применению этих знаний к решению задач по исследованию и расчету машин и механизмов.
В настоящее время в инженерных расчетах широко применяются ЭВМ, использование которых позволяет проектировать механизмы более рациональными, многократно повысить точность, подобрать на стадии проектирования необходимые параметры.
|
|
|
Курсовой проект содержит задачи по исследованию и проектированию механизмов двигателя внутреннего сгорания, топливного насоса дизеля, поперечно-строгального станка, механизма подачи станка-автомата, выталкивающего механизма пресса СП-2, привода качающегося конвейера, камнедробилки и др.
Решение поставленных задач осуществляется вручную с последующей проверкой на ЭВМ.
Выполненный курсовой проект должен быть дифференцированно защищен на кафедре. После этого студент допускается к сдаче экзамена по курсу.
Настоящие методические указания предлагаются студентам Института наземных транспортных систем и Института электрического транспорта и систем энергообеспечения для выполнения курсовой работы.
5. СИНТЕЗ ЗУЬЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Синтез зубчатых передач состоит в выборе и определении:
– схемы механизма;
– вида зацепления;
– профиля зуба;
– числа ступеней;
– передаточного отношения и разбивка его по ступеням;
– качественных показателей зацепления;
– метода изготовления зубчатых колес.
Преимущества зубчатых механизмов:
– компактность;
– высокий КПД;
– надежность и долговечность;
– жесткая кинематическая цепь;
– обеспечение постоянного передаточного отношения;
– работа в большом диапазоне скоростей;
– простота изготовления и обслуживания [4].
5. 1. Зубчатая передача
Зубчатые механизмы предназначены для передачи вращения от одного вала к другому. Они применяются в лебедках, кранах, автомобилях в виде коробки скоростей и в других устройствах. Это передачи с высшими кинематическими парами, преимущество которых состоит в теоретически точном преобразовании движения.
В промышленности применяются механизмы с колесами нулевого эвольвентного профиля, но практика показала, что иногда целесообразно применять исправленный профиль (неравносмещенный) с целью улучшения качества работы передачи.
В курсовой работе (проекте) выполняется расчет и построение профилей зубьев для нулевого и неравносмещенного зацеплений.
Два колеса в зацеплении образуют зубчатую передачу, основным параметром которой является передаточное отношение.
Передаточное отношение одной пары колес определяется:
|
|
|
1) как отношение частоты вращения ведущего вала (n1) к частоте вращения ведомого вала (n2)
(5. 1)
2) как отношение величины угловой скорости ведущего вала ( 
) к величине угловой скорости ведомого вала ( 
)
(5. 2)
3) как отношение чисел зубьев ведомого колеса (z2) к числу зубьев ведущего колеса (z1)
(5. 3)
4) как отношение величины радиуса начальной окружности ведомого колеса ( 
) к величине радиуса начальной окружности ведущего колеса ( 
)
(5. 4)
Знак « + » обозначает, что оба колеса вращаются в одну сторону (внутреннее зацепление), см. рис. 5. 1, б.
Знак « – » обозначает, что колеса вращаются в разные сторон (внешнее зацепление) см. рис. 5. 1, а.
| 
|
| а | б |
| Рис. 5. 1 | |
Различают одноступенчатые передачи, в которых только два звена с неподвижными осями вращения и стойка (опора) рис. 5. 1, и многоступенчатые, в которых звеньев с неподвижными осями больше двух (рис. 5. 2).
Рис. 5. 2
Одной парой колес практически невозможно осуществить большое передаточное отношение. В таких случаях прибегают к устройству многоступенчатой передачи: располагают между ведущим и ведомым валами один или несколько промежуточных валов, которые называются паразитными (рис. 5. 2), и вращательное движение передается последовательно от одного вала к другому. В такой передаче на каждом валу (валы В и С) располагаются два колеса, из которых одно является ведомым (z2 и z4), воспринимающим движение от предыдущего вала, а другое ведущим (z3 и z5), передающим движение следующему валу (четные индексы у ведомых колес, нечетные – у ведущих).
При такой передаче можно получить большое передаточное отношение. Обозначив угловые скорости вращения валов ꞷ с соответствующими индексами и считая вал А ведущим, а вал D ведомым, можно выразить в этой зубчатой передаче передаточное отношение (число) отношением чисел зубьев и получим:
|
|
|
(5. 5)
Перемножив эти равенства, после сокращения имеем общее передаточное отношение:
(5. 6)
т. е. отношение произведений чисел зубьев ведомых колес к произведению чисел зубьев ведущих. Это заключение верное при любом количестве промежуточных валов.
При небольших передаточных числах, осуществимых одной парой колес, используется сложная передача с промежуточным валом, если требуется, чтобы направления вращения ведомого и ведущего колес совпадали. В этом случае между ними устанавливается промежуточное (паразитное) колесо z2 (см. рис. 5. 3, а). В случае, когда расстояние между осями ведущего и ведомого валов должно быть большим, а по конструктивным соображениям большие колеса установить нельзя, тоже между ними располагают паразитные колеса z2 и z3 подходящих диаметров (рис. 5. 3, б).
| 
|
| а | б |
| Рис. 5. 3
| |
Рассмотрим на числовых примерах.
1. См. рис. 5. 1.
Дано: z1=20; z2=40; n1=600 об/мин.
Определить передаточное отношение U12 и частоту вращения ведомого вала 2 (О2).
Решение:
1) определяем передаточное отношение по формуле (5. 3):
т. е. второй вал будет вращаться в 2 раза медленнее.
2) определяем частоту вращения второго вала по формуле (5. 1):
2. См. рис. 5. 2.
Дано: z1=20; z2=30; z3=40; z4=50; z5=60; z6=70; n1=600 об/мин.
Определить передаточное отношение iAD и частоту вращения вала D (вал ꞷ 4).
Решение:
1) определяем передаточное отношение по формуле (5. 6)
2) определяем частоту вращения вала D (ꞷ 4) по формуле (5. 6)
.
|
|
|
