Министерство  образования Российской Федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт  нефти и газа 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кафедра "Станки и инструменты" 
 
 
 
 
 

Реферат 
по дисциплине 
"Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость"

на тему: "Зубчатые передачи" 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы МОП 98-2 Коротков П.Н.

Проверил: старший преподаватель Шабалин  А.А. 
 
 
 
 
 
 
 

г. Тюмень,

2001 г. 

    СОДЕРЖАНИЕ: 

    1. ЧЕТЫРЕ ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ЗУБЧАТЫХ  ПЕРЕДАЧ 

    По  эксплуатационному назначению можно  выделить четыре основные группы зубчатых передач: отсчётные, скоростные, силовые  и общего назначения.

    К отсчётным относятся зубчатые передачи измерительных приборов, делительных механизмов металлорежущих станков и делительных машин, счётно-решающих механизмов и т.п. В большинстве случаев колёса этих передач имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и скоростях. Основным эксплуатационным показателем делительных и других отчётных передач является высокая кинематическая точность, т.е. точная согласованность углов поворота ведущего и ведомого колёс передачи. Для реверсивных отсчётных передач весьма существенное значение имеет боковой зазор в передаче и колебание этого зазора.

    Скоростными являются зубчатые передачи турбинных  редукторов, двигателей турбовинтовых  самолётов и др. Окружные скорости зубчатых колёс таких передач  достигают 60 м/с при сравнительно большой передаваемой мощности (до 40 МВт). Их основной эксплуатационный показатель - плавность работы, т.е. отсутствие циклических погрешностей, многократно повторяющихся за оборот колеса. С увеличением частоты вращения требования к плавности работы повышаются. Передача должна работать бесшумно и без вибраций, что может быть достигнуто при минимальных погрешностях формы и взаимного расположения зубьев. Для тяжело нагруженных скоростных зубчатых передач имеет значение также полнота контакта зубьев. Колёса таких передач обычно имеют средние модули. Для них часто ограничивают также шумовые характеристики работающей передачи, вибрацию, статическую и динамическую неуравновешенность вращающихся масс и т.п.

    К силовым относят зубчатые передачи, передающие значительные крутящие моменты  при малой частоте вращения (зубчатые передачи шестерённых клетей прокатных станов, подъемно-транспортных механизмов и др.). Колёса для таких передач изготовляют с большим модулем. Основное точное требование к ним - обеспечение более полного использования активных боковых поверхностей зубьев, т.е. получение наибольшего пятна контакта зубьев.

    К передачам общего назначения не предъявляют  повышенных требований по точности.

    2. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ТОЧНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ 

    Для обеспечения кинематической точности предусмотрены нормы, ограничивающие кинематическую погрешность передачи и кинематическую погрешность колеса.

     Кинематической точностью передачи F_К.П.П. называют разность между действительным j₂ и номинальным j₃ углами поворота ведомого зубчатого колеса 2 (рис. 2.1.) передачи, выраженную в линейных величинах длиной дуги его делительной окружности, т.е. F_К.П.П.=(j₂-j₃)´r, где r - радиус делительной окружности ведомого колеса; j₃=j₁´z₁/z₂; j₁ – действительный угол поворота ведущего колеса; z₁ и z₂ – числа зубьев соответственно ведущего 1 и ведомого 2 колёс. Наибольшая кинематическая погрешность передачи F'_ir определяется наибольшей алгебраической разностью значений кинематической погрешности передачи за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колёс.

    Кинематической  погрешностью зубчатого колеса F_К.П.П. называют разность между действительным и номинальным (расчётным) углами поворота зубчатого колеса на его рабочей оси, ведомого точным (измерительным) колесом при нормальном взаимном положении осей вращения этих колёс; её выражают в линейных величинах длиной дуги делительной окружности (рис. 2.2.). Под рабочей осью понимают ось колеса, вокруг которой оно вращается в передаче. При назначении требований к точности колеса относительно другой оси (например, оси отверстия), которая может не совпадать с рабочей осью, погрешность колеса будет другой, что необходимо учитывать при установлении точности передачи. Все точные требования установлены для колёс, находящихся на рабочих осях.

    Наибольшая  кинематическая погрешность зубчатого колеса F'_ir – наибольшая алгебраическая разность значений кинематической погрешности зубчатого колеса в пределах угла j_полн полного оборота (см. рис. 2.2.). Эта погрешность ограничивается допуском на кинематическую погрешность колеса F'_i (значения в стандарте не приведены). Допуск на кинематическую погрешность зубчатого колеса F'_i следует определять как сумму допуска  на накопленную погрешность шага колеса F_p в зависимости от степени по нормам кинематической точности и допуска на погрешность профиля зуба f_f, назначаемого в зависимости от степени точности по нормам плавности. Допускается нормировать кинематическую погрешность колеса на k шагах – F'_ikr. Эта погрешность ограничивается допуском F'_ik.

    Если  кинематическая погрешность колёс  при контроле их на рабочей оси  не превышает допускаемых значений и требование селективной сборки не выдвигается, то контроль кинематической точности передачи не обязателен. Если контролируемая кинематическая точность передачи соответствует требованиям стандарта, то контроль кинематической точности колёс не обязателен. 
 
 
 
 

    3. ПЛАВНОСТЬ РАБОТЫ ПЕРЕДАЧИ

    Эта характеристика передачи определяется параметрами, погрешности которых  многократно (циклически) проявляются  за оборот зубчатого колеса и также  составляют часть кинематической погрешности. Аналитически или  с помощью анализаторов кинематическую погрешность можно представить в виде спектра гармонических составляющих, амплитуда и частота которых зависят от характера составляющих погрешностей. Например, отклонение шага зацепления (основного шага) вызывают колебания кинематической погрешности с зубцовой частотой, равной частоте входа в зацепление зубьев колёс.

    Циклический характер погрешностей, нарушающих плавность  работы передачи, и возможность гармонического анализа дали основание определять и нормировать эти погрешности по спектру кинематической погрешности. Под циклической погрешностью передачи f_zk0r и зубчатого колеса f_zkr понимают удвоенную амплитуду гармонической составляющей кинематической погрешности соответственно передачи или колеса. Для ограничения циклической погрешности установлены допуски: f_zk0 - на циклическую погрешность передачи и f_zk - на циклическую погрешность зубчатого колеса. Допуски f_zk0 и f_zk для любой частоты определяются по формуле

    F_zk0=f_zk=(k^-0,6_ц+0,13)´F_r,                                     (3.1.)

где к_ц - частота циклов за оборот зубчатого колеса; F_r - допуск на радиальное биение зубчатого венца той же степени точности, что и f_zk.

    Анализ  формулы (3.1.) показывает, что с увеличением  частоты к_ц допуски f_zk0 и f_zk уменьшаются. Это подтверждается опытом производства и эксплуатации быстроходных передач. Для ограничения циклической погрешности с частотой повторения, равной частоте хода зубьев в зацепление f_zz0r и f_zzr, установлены допуски на циклическую погрешность зубцовой частоты в передаче f_zz0 и колеса f_zz, причём f_zz=0,6f_zz0.Эти допуски зависят от частоты циклической погрешности к_ц (равной числу зубьев колёс z), степени точности, коэффициента осевого перекрытия e_b и модуля m. Коэффициентом осевого перекрытия косозубой цилиндрической передачи e_b называют отношение угла осевого перекрытия зубчатого колеса к угловому шагу. Угол осевого перекрытия j_b - это угол поворота зубчатого колеса косозубой цилиндрической передачи, при котором точка контакта зубьев перемещается по линии зуба этого колеса от одного его торца до другого (т.е. угол поворота колеса передачи от положения входа до выхода зубьев из зацепления).

    Косозубые передачи со значительным коэффициентом осевого перекрытия e_b по сравнению с прямозубыми имеют меньший зубцовый импульс (меньшую амплитуду первой гармонической составляющей), поэтому с увеличением e_b допуск f_zz0 уменьшается.

    Циклическая погрешность зубцовой частоты является главной причиной нарушения плавности зубчатых передач, состоящих из прямозубых колёс.

    Циклическая погрешность зубчатого колеса возникает  вследствие биения червяка делительной  пары станка, биения и перекоса фрезы  и т.д. Погрешности станка вызывают также волнистость боковых поверхностей зубьев косозубых колёс и погрешность профиля прямозубых колёс, которые являются главными причинами неравномерного вращения передачи.

    Циклические погрешности обычно вызывают повышение  шумовых характеристик, причём уровень  шумовой мощности увеличивается с увеличением частоты вращения передачи. Чтобы повысить плавность передачи, целесообразно повышать точность зуборезного инструмента и червяка, сопряжённого с делительным колесом станка, а также применять шевингование и зубохонингование колёс.

    4. КОНТАКТ ЗУБЬЕВ В ПЕРЕДАЧЕ 

    Для повышения износостойкости и  долговечности зубчатых передач  необходимо, чтобы полнота контакта сопряжённых боковых поверхностей зубьев колёс была наибольшей. При  неполном и неравномерном прилегании зубьев уменьшается несущая площадь поверхности их контакта, неравномерно распределяются контактные напряжения и смазочный материал, что приводит к интенсивному изнашиванию зубьев. Для обеспечения необходимой полноты контакта зубьев в передаче установлены наименьшие размеры суммарного пятна контакта.

    Суммарным пятном контакта называют часть активной боковой поверхности зуба колеса, на которой располагаются следы  прилегания зубьев парного колеса (следы  надиров или краски) в собранной  передаче после вращения под нагрузкой, устанавливаемой конструктором. Пятно контакта (рис. 4.1.) определяется относительными размерами (в процентах): по длине зуба - отношением расстояния а между крайними точками следов прилегания за вычетом разрывов с, превышающих модуль в мм, к длине зуба b, т.е.  
[(a-c)/b]´100%; по высоте зуба - отношением средней (по длине зуба) высоты прилегания h_m к высоте зуба соответствующей активной боковой поверхности h_p, т.е. (h_m/h_p)´100%.

    В ГОСТ 1643-81 введено понятие мгновенное пятно контакта, определяемое после  поворота колеса собранной передачи на полный оборот при лёгком торможении.