Общие сведения и характеристики
Конические зубчатые передачи применяют в тех случаях, когда оси валов пересекаются под некоторым углом, чаще всего 900 .
Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические, вследствие следующих причин:
- Для нарезания конических колес требуются специальные станки.
- Необходимо выдерживать допуски на углы при вершинах конусов.
- При монтаже нужно обеспечивать совпадение вершин конусов.
- Сложнее выполнять колеса той же точности, что и цилиндрические.
- Пересечение валов усложняет расположение опор вследствие того, что одно из конических колес располагается, как правило, консольно.
- В коническом зацеплении действуют осевые силы, усложняющие конструкцию опор.
Нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% цилиндрической.
Конические передачи получили широкое распространение вследствие того, что из условия компоновки необходимо располагать валы под углом.
Геометрические параметры
Аналогом начальных и делительных цилиндров являются начальные и делительные конусы. Конусы, образующие которых перпендикулярны к образующим делительных конусов, называются дополнительными конусами.
Сечение зуба дополнительным конусом называется торцевым сечением. Различают внешнее (e), внутреннее и среднее (m) сечения. Размеры по внешнему торцу более удобны для замеров, их указывают на чертежах. Размеры в среднем сечении используют в силовых расчетах.
Зависимости размеров в среднем и торцевом сечениях (для прямозубых колес нормальное (n) и торцевое (t) сечения совпадают):
- внешнее конусное расстояние
- делительный диаметр колеса
- торцевой модуль во внешнем сечении
Для прямозубых передач нормальное и торцевое сечения совпадают, поэтому округляют по ГОСТ 9563-80.
Силы в зацеплении прямозубой конической передачи
В зацеплении прямозубой конической передачи действуют окружная, радиальная и осевая силы.
Для колеса направление сил противоположное
Приведение прямозубого конического колеса к эквивалентному прямозубому цилиндрическому колесу
В расчетах на прочность применяют параметры эквивалентных колес. Форма зуба конического колеса в нормальном сечении дополнительным конусом такая же, как и у цилиндрического колеса. Эквивалентное цилиндрическое колесо можно получить как развертку дополнительного конуса, ограниченную углом .
Расчет прямозубой конической передачи по контактным напряжениям
Расчет прямозубой конической передачи по напряжениям изгиба
Размеры поперечных сечений зуба конического колеса изменяется пропорционально расстояниям этих сечений от вершины конуса. При этом удельная нагрузка распределяется неравномерно по длине зуба, оно изменяется в зависимости от деформации и жесткости зуба. Нагрузки распределяется по закону треугольника, вершина которого совпадает с вершиной делительного конуса. Таким образом, напряжения изгиба одинаковы по всей длине зуба. Это позволяет проводить расчет по любому сечению. На практике расчетным принимают среднее сечение зуба
Конические передачи с непрямыми зубьями
На практике наиболее распространены конические колеса с тангенциальными и круговыми зубьями.
Тангенциальные зубья направлены по касательной к некоторой воображаемой окружности радиусом е и составляют с образующей конуса угол 25..300;
Круговые зубья располагаются по дуге окружности а, по которой движется инструмент при нарезании зубьев. Угол наклона зубьев переменный, под расчетным принимают угол на окружности среднего диаметра колеса, как угол между касательной к окружности и образующей конуса в данной точке 350
Чаще всего применяются колеса с круговыми зубьями, которые менее чувствительны к нарушениям точности взаимного расположения колес и более просты в изготовлении.
Нагрузочная способность колес с непрямыми зубьями выше в 1,4...1,5 раза по сравнению с прямыми.
Силы в зацеплении
- Окружная сила
- радиальная сила
- осевая сила
Знак «+» в случае совпадения направления крутящего момента и винтовой линии зуба при наблюдении со стороны внешнего торца.
Приведение непрямозубого конического колеса к эквивалентному прямозубому цилиндрическому колесу
Расчеты на прочность конических колес с непрямозубыми зубьями проводят к параметрам биэквивалентних цилиндрических прямозубых колес, т.е. с двойным приведением как конического и как косозубого колеса.
Расчет на контактную и изгибающую прочность аналогичен расчету конического прямозубого колеса.
Коэффициент смещения
В конических передачах с для повышения сопротивлению заеданию рекомендуют выполнять шестерню с положительным смещением , а колесо с равным по абсолютному значению отрицательным смещением.
Выбор х по ГОСТ 19624-74 и 19326-73 или по формуле
Формат: pdf
Размер: 500 КВ
Язык: русский, украинский
Рекомендации к расчету конических передач