Конические зубчатые передачи

Конические зубчатые передачи применяют при пересекающихся (рис. 100, д, е, ж) или скрещивающихся осях (гипоидная передача на рис. 100, з). Межосевой угол S может изменяться в широком диапазоне значений (10°<S<170°), но наибольшее распространение имеют ортогональные конические передачи с углом S=90°.

Конические зубчатые передачи по сравнению с цилиндрическими имеют большую массу и габариты, сложнее в изготовлении, а также монтаже, так как требуют точной фиксации осевого положения зубчатых колес.

Наибольшее распространение имеют конические передачи с прямыми и криволинейными зубьями. Конические зубчатые колеса с криволинейными зубьями могут иметь круговую, эвольвентную и циклоидальную линию зубьев; наиболее распространенные колеса с круговыми зубьями.

Конические передачи с криволинейными зубьями по сравнению с прямозубыми имеют большую нагрузочную способность, работают более плавно и, следовательно, динамические нагрузки и шум при их работе меньше. Допуски для конических и гипоидных передач регламентированы стандартом, согласно которому установлено двенадцать степеней точности и соответствующие нормы точности.

Предельные окружные скорости для конических прямозубых (непрямозубых) колес имеют следующие величины: при 6-й степени точности – до 12 (20) м/с, 7-й степени – до 8 (10) м/с, 8-й степени – до 4 (7) м/с, 9-й–до 1,5(3) м/с.

Расчет геометрии конических прямозубых передач регламентирован ГОСТом. К основным геометрическим параметрам прямозубого конического колеса относятся (рис. 107): R_e, R – внешнее и среднее конусное расстояния; b – ширина зубчатого венца; d, d, – средний и внешний делительный диаметры; d_ae, d_fe – внешние диаметры вершин зубьев и впадин; d – угол делительного конуса; h_ae, h_fe – внешняя высота делительной головки и ножки зуба; q_a=q_f=q – угол делительной головки и ножки зуба.

Углы головки и ножки зуба сделаны одинаковыми для того, чтобы образующая конуса вершин зубьев одного колеса была параллельна образующей конуса впадины второго колеса, в результате чего радиальный зазор по длине прямого зуба будет постоянным (поэтому на рисунке вершины конусов не совпадают).

По приведенным выше параметрам определяют остальные размеры колес и передачи, в частности:

Рис. 107

угол конуса вершин зубьев

d_a=d+q;

угол конуса впадин

d_f=d–q;

межосевой угол передачи

S=d₁+d₂.

У конических колес высота, толщина зубьев и окружной шаг по длине зуба неодинаковы, поэтому различают два окружных модуля: т – средний делительный окружной модуль, причем d=mz, где z – число зубьев колеса; т_e – внешний делительный окружной модуль, причем d_e=m_ez.

Внешний и средний модули пропорциональны соответствующим конусным расстояниям, поэтому

m_e=mR_e/R.

Для удобства измерений на чертежах задают внешние размеры зубьев и колес, а модуль т_e называют производственным, который можно (но не обязательно) округлить до стандартного значения.

Профилирование зубьев конических колес с прямыми и тангенциальными, а также с круговыми зубьями ведется в соответствии со стандартами на соответствующие исходные контуры. Исходный контур для прямозубых конических колес аналогичен исходному контуру для цилиндрических колес, за исключением радиального зазора с=0,2т_e; внешняя высота головок зубьев h_ae=т_e, внешняя высота ножек h_fe=1,2т_e, а внешняя высота зуба h_a=2,2.