Силы в зацеплении конической передачи

Нормальная нагрузка в контакте зубьев колес может быть представлена в виде проекций на три взаимно перпендикулярных направления. Компоненты общего усилия в зацеплении представляются как окружная F_t, радиальная F_r и осевая F_a составляющие (рис. 11).

10.1. Силы в зацеплении конической передачи с кривозубыми колесами (рис. 12)

 

Рис. 12. Силы, действующие в контакте конических колес с криволинейными зубьями

На рисунке 12 вектор нормальной силы представлен в виде .

В свою очередь . Тогда, как видно из рисунка, , , .

Величину окружной силы при проектировании определяют по формуле

(45)

Радиальная и осевая силы рассчитываются по формулам:

; (46)

; (47)

; ; - угол зацепления в нормальном сечении.

Знак «+» берется в случае, когда направления вращения соответствующего зубчатого колеса и линия наклона зуба совпадают, а «-» - если противоположны.

10.2. Силы в зацеплении прямозубой конической передачи (рис.13)

 

Рис. 13. Силы, действующие в контакте конических колес с прямыми зубьями

Величину окружной силы при проектировании определяют по формуле

, () (48)

Радиальная и осевая силы рассчитываются по формулам:

; (49)

; (50)

; . (51)

Глава 2

Конструирование конических зубчатых колес

Конструктивные элементы конических зубчатых колес

Основные параметры зубчатых колес (диаметр, ширина, модуль, число зубьев и пр.) определены при проектировании передачи. Конструкция колеса и шестерни зависит главным образом от проектных размеров, материала, способа получения заготовки и масштаба производства.

Основные конструктивные элементы колеса – обод, ступица и диск (рис. 14).

Рис. 14. Конструктивные элементы конического зубчатого колеса

Обод воспринимает нагрузку от зубьев и должен быть достаточно прочным и в то же время податливым, чтобы способствовать равномерному распределению нагрузки по длине зуба. Жесткость обода обеспечивает его толщина δ.

Ступица служит для соединения колеса с валом. Длина ступицы l_ст должна быть оптимальной, чтобы обеспечить устойчивость колеса на валу в плоскости, перпендикулярной оси вала, прочность шпоночного (шлицевого) соединения, а также получение заготовок ковкой и нарезание шпоночных пазов методом протягивания.

Диск соединяет обод и ступицу. Его толщина с определяется в зависимости от способа изготовления колеса. Иногда в дисках колес выполняют отверстия, которые используют при транспортировке и обработке колес, а при больших размерах и для уменьшения массы. Диски больших литых колес усиливают ребрами или заменяют спицами. Острые кромки на торцах ступицы и углах обода притупляют фасками f. При любой форме колес внешние углы зубьев притупляют фаской , обрабатывая колеса по внешнему диаметру d_ae параллельно оси посадочного отверстия (рис. 15, 18).