Виды зубчатых передач

В данной статье мы подробно рассмотрим классификацию зубчатых передач.

05.12.2024

Зубчатая передача – устройство для передачи механической мощности вращательным движением. Механизм состоит 3 звеньев: 2 подвижных шестерен на неподвижной базе.

Передачи используют для передачи вращения, изменения его направления, преобразования скорости или момента. Их применяют практически везде, от часовых механизмов до тяжелого и сверхтяжелого оборудования и техники.

К достоинствам и зубчатых передач относятся:

• Постоянные передаточные отношения и числа.
• Передача значительной механической энергии.
• Низкие потери (КПД может составлять до 0,99).
• Небольшие размеры по сравнению с передачами других типов.
• Высокая надежность.
• Относительно низкие осевые и радиальные нагрузки.

Недостатки зубчатых передач: невозможность плавного изменения передаточных отношений, высокие требования к точности размеров и совместимости элементов, относительно сложное производство.

Классификация зубчатых передач

Механизмы различают по множеству признаков. Рассмотрим классификацию зубчатых передач подробнее.

По взаимному расположению осей

По взаимному расположению выделяют следующие виды передач:

• С параллельными осями, которые размещены в одной плоскости, возможные варианты положений: наклонно, вертикально или горизонтально.
• С пересекающимися осями, обе оси механизмов пересекаются и расположены одной плоскости.
• Устройства со скрещивающимися осями, которые размещены в разных скрещивающихся плоскостях.

Тип зубьев

Еще один признак – тип зубьев. По этому признаку различают следующие виды передач: прямозубые, кососзубые (тангенциальные), круговые, шевронные.

Прямозубые передачи просты в производстве, недорого стоят, хорошо сбалансированы. Недостатки обусловлены параметрами зацепления, зубцы зацепляются сразу по всей длине. Из-за неизбежных неточностей в размерах и износа передачи издают шум при работе, легко перегреваются и быстро изнашиваются при высоких скоростях. Область применения механизмов – тихоходные редукторы или другие машины, работающие при низких скоростях и невысокой нагрузке.

Косозубые передачи лишены такого недостатка. Их зубья расположены под углом к оси колеса, вход в зацепление осуществляется постепенно. Механизмы способны передавать более высокую нагрузку, чем прямозубые, работать на высокой скорости. К недостаткам относят более высокую цену, значительную осевую нагрузку.

Передачи с круговыми зубьями (криволинейные) имеют значительную несущую способность. Эксцентрично смещенное расположение зубьев по отношению к оси позволяет предавать значительные усилия. Передачи применяют в малогабаритных механизмах с большим передаточным числом.

Шевронные передачи состоит из сдвоенных зубчатых колес с разнонаправленными зубцами. Их конфигурация напоминает букву V. За счет мягкого зацепления, большой площади контакта обеспечивается плавный и бесшумный ход, высокая передаваемая мощность. Осевые нагрузи при работе таких передач незначительны. К недостаткам механизмов относятся сложность изготовления и высокую цену.

Расположение колес

По расположению колес относительно друг друга различают:

• Зубчатые передачи с внешним зацеплением. Самые распространенные механизмы. Зубья расположены по внешнему радиусу шестеренок, при работе колеса вращаются в разные стороны.
• Механизмы с внутренним зацеплением. Венец одной из шестеренок выполнен по внутреннему радиусу, зубья второго колеса – внешние. При работе звенья вращаются в одну сторону. Передачи такого типа встречаются в планетарных механизмах.

Форма зубчатого колеса

По форме зубчатого колеса различают цилиндрические и конические передачи.

Подвижные звенья первых представляют собой шестеренки цилиндрической формы. Такие механизмы получили самое широкое распространение. Оси вращения зубчатых колес параллельны. К преимуществам передач относятся невысокие потери, возможность вращения в любую сторону, незначительный нагрев, возможность передавать большую механическую мощность.

Цилиндрические передачи широко применяют в промышленных редукторах, различных машинах и устройствах.

Конические передачи состоят из двух колес в форме усеченного конуса. Оси вращения подвижных звеньев пересекаются. Механизмы устойчивы к ударной и динамической нагрузке, передают значительную мощность, изменяют направление движения, могут вращаться в разные стороны. Передачи также широко используют в самом различном оборудовании и устройствах.

Форма профиля зубъев

Различают:

• Эвольвентные передачи. Профиль зубьев – линия точки прямой, перемещающаяся по окружности.
• Циклоидальные. Форма профиля зубцов – линия, описанная точкой окружности, перемещающаяся по другой окружности.
• Цевочное. Зубья одного из колес представляют собой цилиндрические пальцы.
• С круговым профилем зуба. Их профиль представляет собой 2 дуги окружностей одинакового радиуса.

Скорость вращения

По скорости вращения выделяют следующие типы зубчатых передач:

• Тихоходные. Угловая частота механизмов составляет до 2-3 м/c.
• Среднескоростные. Скорость вращения передач от 3 до 15м/с.
• Высокоскоростные. Механизмы рассчитаны на скорость выше 15 м/c.

Прочие признаки

По подвижности осей зубчатых шестеренок различают механизмы с неподвижными и подвижными осями.

По параметрам венцов различают колеса неизменяемой формы и с гибкими зубьям. Последние применяют в волновых передачах.

ГОСТ классифицирует зубчатые передачи по степени точности. Всего их 12, для каждой установлены свои нормативы технических параметров, технологий изготовления. Самые распространенные механизмы, применяемые в промышленности, имеют 6, 7, 8, 9 степень точности.

Понижающие и повышающие зубчатые передачи

По величине передаточного числа выделают понижающие зубчатые передачи и повышающие зубчатые передачи. В первом случае оно больше единицы, во втором – меньше. Если передаточное число равно единице, значит, механизм передает скорость и момент неизменно, такие передачи используют для изменения направления или передачи движения.

Кроме того, существуют смешанные типы передач, например червячный механизм. Он состоит из вала с резьбой и зубчатого колеса, при его вращении зубья звеньев скользят относительно друг друга. Червячная передача относится к зубчато-винтовым.

Также существуют передачи не только для сообщения вращательного движения. Реечные механизмы служат для преобразования вращения в поступательное движение. Они состоят из шестеренки и рейки. При вращении колеса его венец в зацеплении с зубьями рейки сообщает ей поступательное движения.

На базе простейших трехзвенных передач выстраивают сложные механизмы машин, устройств и оборудования: многоступенчатые редукторы, дифференциалы, коробки скоростей.