Особенности точечного круговинтового зацепления Новикова.

Рис. 16.3 Зубчатый механизм с одной линией зацепления.

В эвольвентном зацеплении взаимодействие рабочих поверхностей зубьев происходит по прямой линии. Поэтому неточность взаимного расположения колес и их деформации под нагрузкой приводят к концентрации напряжений на определенных участках контактных линий. Для того, чтобы увеличить нагрузочную способность зацепления необходимо увеличить радиусы кривизны рабочих поверхностей зубьев, т.е. увеличить диаметры зубчатых колес. Для устранения указанных недостатков эвольвентных передач М.Л. Новиков предложил способы образования сопряженных поверхностей зубьев, имеющих точечный контакт. Им разработаны и реализованы на практике цилиндрические передачи, в которых выпуклые поверхности начальных головок зубьев одного колеса взаимодействуют с вогнутыми поверхностями начальных ножек зубьев другого колеса (рис. 16.3). Такие колеса образуют зацепление Новикова с одной линией зацепления.

В отличие от цилиндрических эвольвентных передач начальный контакт таких криволинейных поверхностей зубьев осуществляется лишь в одной точке К на линии зацепления КК, расположенной параллельно осям колес и полюсной линии PP. Линия зацепления процируется на торцевую плоскость в точку К; поля зацепления в этих пределах не существует. Так как начальный контакт зубьев осуществляется в одной точке ( = 0), то для обеспечения непрерывности зацепления передачи Новикова выполняются только косозубыми ( = 8 22 ) с коэффициентом осевого перекрытия > 1.

Другое отличие передачи Новикова от эвольвентных состоит в том, что перекатывание зубьев в процессе зацепления происходит не по высоте, а по их длине (направление перемещения точки К на рис. 16.3 показано стрелкой) и скорость перемещения точки начального контакта значительно больше ее окружной скорости. Последнее способствует образованию в контакте относительно толстого гидродинамического масляного слоя, снижению потерь на трение и уменьшению износа. В действительности из-за упругой контактной деформации зубьев под нагрузкой их взаимодействие происходит через площадку, размеры которой быстро увеличиваются в результате приработки.

С целью увеличения нагрузочной способности зацепления Новикова круговинтовые зубья на каждом колесе выполняют таким образом, чтобы головки зубьев обоих колес были выпуклыми, а ножки - вогнутыми, а связаны между собой небольшим участком, очерченным переходной кривой. Такие передачи имеют две линии зацепления ККи К'К' расположенные параллельно осям вращения колес и полюсной линии (рис. 16.4). Одна линия зацепления К'К'находится перед полюсом P другая КК - за полюсом. Каждая линия зацепления образуется перемещением общей точки контакта начальной ножки зуба одного зубчатого колеса с начальной головкой зуба парного колеса. Этот вариант зацепления Новикова с двумя линиями зацепления называется дозаполюсным.

Рис. 16.4 Зубчатый механизм с двумя линиями зацепления

Геометрия зубьев зацепления Новикова определяется исходным контуром зацепления. Параметры элементов исходных контуров, радиусы кривизны и другие размеры зубьев выбираются в таких соотношениях, чтобы обеспечить наивыгоднейшие условия работы зацепления и требуемую прочность зубьев. Для зацепления Новикова с одной линией зацепления (рис. 16.5, а) необходимы два исходных контура: один для выпуклых, другой для вогнутых зубьев. Боковые стороны контура очерчены дугами окружности. Исходные контуры выпуклого и вогнутого профилей (контур зубьев рейки) по делительной прямой а-а образуют плотное сопряжение. Необходимый боковой зазор в зацеплении достигается за счет утонения зубьев выпуклого зуба.

Рис. 16.5 Исходный контур зацепления Новикова

Параметры исходного контура зацеплений Новикова с двумя линиями зацепления (рис. 16.5, б) регламентируется ГОСТ 15023-76. Как и в исходном контуре с одной линией зацепления, профили зубьев в нормальном сечении очерчены дугами окружности и сопрягаются между собой прямолинейным участком. Геометрические параметры определяются через нормальный модуль m_n.

Модули зацепления выбирают в соответствии со значениями, установленными ГОСТ 14186-69.

Непрерывность вращения ведомого колеса в зубчатом механизме с зацеплением Новикова обеспечивается за счет осевого перекрытия. Коэффициент осевого перекрытия определяется отношением рабочей ширины зацепления b_w к осевому шагу p_x (см. рис. 16.6):

Рис. 16.6 Дополюсное зацепление.

(16.3)

В механизме с одной линией зацепления в контакте будут находиться, то одна, то две пары зубьев. Двухпарное зацепление будет иметь место на участках зубьев, имеющих длину (b_w - m_n), расположенных в близи торцов. Для обеспечения необходимого коэффициента перекрытия = 1.15 ... 1.35 чаще всего принимают углы наклона зубьев = 10. . .20°.

В дозаполюсном зацеплении при коэффициенте перекрытия = 1.15... 1.2 обеспечивается как минимум две зоны контакта. Это позволяет ширину зубчатых венцов делать на 30. . .40% меньше, чем в зацеплении с одной линией зацепления.

При проектировании зубчатого механизма с круговинтовыми зубьями и параллельными осями вращения задаются межосевым расстоянием , передаточным отношением U₁₂ и вариантом зацепления. Формулы для определения основных размеров передач Новикова и эвольвентных косозубых передач совпадают.

Диаметр делительного цилиндра, совпадающего с начальным

(16.4)

*

диаметры окружностей вершин

; (16.5)

диаметры окружностей впадин

; (16.6)

межосевое расстояние передачи

(16.7)

ширина зубчатого венца шестерни

(16.8)

[1] Винтовые линии АС и ED проведены на делительном цилиндре.