Трехзвенные зубчатые механизмы

Простейший зубчатый механизм (одноступенчатая передача) состоит из стойки и двух подвижных звеньев, совершающих вращательное движение во­круг неподвижных осей. Для передачи вращения вокруг параллельных осей применяют цилиндрические передачи с внешним (рис. 10, а) или внутренним (рис. 10, б) зацеплением зубчатых колес. Передачи с параллельными осями вращения называются плоскими, так как точки всех звеньев движутся в па­раллельных плоскостях. Из пространственных зубчатых механизмов наиболее широко распространены конические передачи с пересекающимися осями (рис. 11, а) и червячные передачи, в которых оси звеньев перекрещиваются и взаимноперпендикулярны (рис. 11, б). Применяются и другие виды простран­ственных передач, в которых оси перекрещиваются и могут быть не перпен­дикулярны. Меньшее из колес цилиндрической и конической передач называется шестерней.

Угловые скорости колес одноступенчатой передачи обратно пропорциональны их радиусам или числам зубьев. Дляколес с параллельны­ми осями удобно различать направления вращения, считая одно из них положительным ( ). Тогда для колес с внешним зацеплением (рис. 10, а) имеем

. (3.3)

Отсюда

. (3.4)

Рис. 10. Цилиндрические зубчатые передачи

с внешним (а) и внутренним (б) зацеплением

Рис. 11. Коническая (а) и червячная (б) передачи

Знак «минус» показывает, что передаточное отношение отрицательно и колеса 1 и 2 вращаются в разные стороны.

Для цилиндрической передачи с внутренним зацеплением колес (рис. 10, б) передаточное отношение положительно:

, (3.5)

. (3.6)

Для пространственных одноступенчатых передач определяется абсолютная величина передаточного отношения:

. (3.7)

Зубья червяка (звено 1 на рис. 11, б) образуют несколько оборотов по длине червяка, то есть нарезаны по винтовой линии. Число зубьев z =1...4 на­зывают числом заходов червяка.

В конической передаче направление вращения колес можно определить с помощью стрелок, которые указывают направление движения видимой части зубчатого венца. Направления стрелок согласованы: обе они направлены к месту сцепления колес или от сцепления, в зависимости от направления вра­щения (рис. 11, а).

В червячной передаче направление вращения червячного колеса зави­сит не только от направления вращения червяка, но и от хода винтовых ли­ний зубьев. На рис. 11, б показана передача с правой нарезкой зубьев.

Из формул (3.3)…(3.7) видим, что передаточное отношение тем больше, чем больше z₂ и меньше z₁. Максимальное число зубьев на колесе ограниче­но габаритными размерами, металлоемкостью, сложностью изготовления. Обычно в машиностроении число зубьев колес не больше 120. Минимальное число зубьев ограничено явлением подрезания и уменьшением коэффициента перекрытия и принимается в диапазоне от 12 до 20. По этим причинам рацио­нальное значение передаточного отношения цилиндрических и конических передач не больше 6. Большое передаточное отношение могут иметь червяч­ные передачи, однако они имеют низкий коэффициент полезного действия и требуют большей точности сборки.