Большая двойная винтовая шестерня
1. Что такое шестерня?
Шестернипредставляют собой зубчатые механические детали, которые могут зацепляться друг с другом. Он широко используется в механической трансмиссии и во всей механической области.
2. История шестеренок
Еще в 350 г. до н.э. знаменитый древнегреческий философ Аристотель зафиксировал в литературе зубчатые колеса. Около 250 г. до н.э. математик Архимед также описал в литературе брашпиль, использующий турбинный червяк. Шестерни, датируемые до нашей эры, до сих пор сохранились в руинах Кайферна на территории современного Ирака.
Большая двойная винтовая шестерня
Gear имеет долгую историю в Китае. Согласно историческим записям, шестерни использовались в Древнем Китае еще 400-200 до н.э. Бронзовые шестерни, обнаруженные в Шаньси, Китай, являются самыми старыми шестернями, которые были обнаружены до сих пор. В качестве направляющей машины, отражающей достижения древней науки и техники, используется шестеренчатый механизм. Основной механизм. В эпоху итальянского Возрождения во второй половине XV века знаменитый всезнайка Леонардо да Винчи оставил неизгладимые достижения не только в культуре и искусстве, но и в истории зуботехнической техники. Спустя более 500 лет нынешние шестерни все еще сохраняют прототипы, набросанные в то время.
Только в конце 17 века люди начали изучать форму зубьев шестерен, которые правильно передавали бы движение. В 18 веке, после европейской промышленной революции, применение зубчатой передачи становилось все более и более широким; сначала были разработаны циклоидные передачи, а затем эвольвентные передачи. До начала 20 века преимущество в применении имели эвольвентные передачи. С тех пор были разработаны регулируемые зубчатые колеса, дуговые зубчатые колеса, конические зубчатые колеса, косозубые зубчатые колеса и т. д.
Современная зубчатая техника достигла: зубчатый модуль 0.004-100 мм; диаметр шестерни от 1 мм до 150 метров; мощность передачи до 100,000 киловатт; частота вращения до 100,000 об/мин; максимальная окружная скорость до 300 м/с.
На международном уровне зубчатая передача силовой передачи развивается в направлении миниатюризации, высокой скорости и стандартизации. Применение специальных передач, разработка планетарных передач и разработка передач с низким уровнем вибрации и шума - вот некоторые из характеристик конструкции зубчатых передач.
3. Шестерни обычно делятся на три категории.
Существует много видов зубчатых колес, и наиболее распространен метод классификации по валу шестерни. Обычно делятся на три типа: параллельная ось, пересекающаяся ось и ступенчатая ось.
1) Зубчатые колеса с параллельными валами: в том числе прямозубые, косозубые, внутренние зубчатые колеса, зубчатые и косозубые зубчатые колеса и т. д.
2) Шестерни с пересекающимися валами: есть прямые конические шестерни, спиральные конические шестерни, конические шестерни с нулевым градусом и т. Д.
3) Шестерни со ступенчатым валом: бывают косозубые, червячные, гипоидные и т. д.
КПД, указанный в таблице выше, представляет собой КПД трансмиссии без учета потерь смазки в подшипниках и перемешивания. Зацепление зубчатых пар параллельного вала и пересекающегося вала в основном вращается, а относительное скольжение очень мало, поэтому эффективность высока. Пары зубчатых колес со смещенным валом, такие как косозубые зубчатые колеса со смещенным валом и червячные зубчатые колеса, поскольку они вращаются за счет относительного скольжения для обеспечения передачи мощности, влияние трения очень велико, а эффективность передачи снижается по сравнению с другими зубчатыми колесами. КПД редуктора — это КПД передачи редуктора при нормальных условиях сборки. При неправильной установке, особенно если коническая шестерня собрана не на правильном расстоянии, что приводит к ошибке пересечения одного и того же конуса, ее эффективность значительно упадет.
3.1 Шестерни с параллельными валами
1) Цилиндрическая шестерня
Линия зуба и линия оси параллельны цилиндрической шестерне. Поскольку его легко обрабатывать, он наиболее широко используется в трансмиссии.
2) Стойка
Линейная зубчатая рейка, находящаяся в зацеплении с прямозубым зубчатым колесом. Его можно рассматривать как частный случай, когда делительный диаметр цилиндрического колеса становится бесконечным.
3) Внутренняя шестерня
Шестерня с зубьями, обработанными на внутренней стороне кольца для зацепления с цилиндрической шестерней. В основном используется в таких приложениях, как планетарные передачи и зубчатые муфты.
4) Косозубые шестерни
Зубчатый ряд представляет собой косозубую цилиндрическую шестерню. Он широко используется из-за его более высокой прочности и более плавной работы, чем цилиндрические зубчатые колеса. Осевая тяга создается во время передачи.
5) зубчатая рейка,
Зубчатая передача, входящая в зацепление с косозубой шестерней. Это соответствует ситуации, когда делительный диаметр косозубого колеса становится бесконечным.
6) Шестерня "елочка"
Зубчатая линия представляет собой зубчатое колесо, образованное комбинацией двух левых и правых косозубых колес. Его преимущество заключается в том, что он не создает тяги в осевом направлении.
3.2 Шестерни с пересекающимися валами
1) Прямая коническая шестерня
Коническая шестерня, линия зубьев которой совпадает с образующей линии скоса шага. Среди конических зубчатых колес этот тип относительно прост в изготовлении. Поэтому он имеет широкий спектр применения в качестве конических зубчатых колес для трансмиссии.
2) Спирально-коническая шестерня
Зубчатая линия представляет собой изогнутую коническую шестерню с винтовым углом. Хотя она сложнее в производстве, чем прямозубая коническая шестерня, она также широко используется как шестерня с высокой прочностью и низким уровнем шума.
3) Коническая шестерня с нулевым градусом
Изогнутая коническая шестерня с нулевым углом наклона. Поскольку он имеет характеристики как прямых, так и криволинейных конических шестерен, сила на поверхности зуба такая же, как у прямых конических шестерен.
3.3 Шестерни со смещенным валом
1) Цилиндрическая червячная пара
Цилиндрическая червячная пара - это общий термин для цилиндрического червяка и червячной передачи, находящейся в зацеплении с ним. Тихая работа и одна пара могут обеспечить большое передаточное отношение в качестве самой большой особенности, но у них есть недостаток - низкая эффективность.
2) Косозубая шестерня со ступенчатым валом
Название цилиндрической червячной пары при передаче ее между валами, расположенными в шахматном порядке. Может использоваться с косозубыми парами или парами косозубых и цилиндрических зубчатых колес. Хотя работа плавная, она подходит только для использования при небольших нагрузках.
3.4 Другие специальные передачи
1) Лицевая часть
Дисковые шестерни, которые могут зацепляться с прямозубыми или косозубыми шестернями. Передача между ортогональными и смещенными осями.
2) Барабанная червячная пара
Общий термин для барабанного червяка и червячной передачи, которая с ним зацепляется. Хотя он сложнее в изготовлении, но может передавать большую нагрузку по сравнению с цилиндрической червячной парой.
3) Гипоидная передача
Конические шестерни, которые вращаются между валами в шахматном порядке. Большие и малые шестерни обрабатываются эксцентрично, как и спиральные шестерни, а принцип зацепления очень сложен.
4. Основная терминология и расчет размеров зубчатых колес.
Существует множество терминов и методов выражения для зубчатых передач. Чтобы вы могли лучше понять шестерни, вот несколько основных терминов, которые часто используются.
1) Название каждой части шестерни
2) Термином для размера зубьев шестерни является модуль
m1, m3, m8... называются по модулю 1, по модулю 3, по модулю 8. Модуль — это общее название во всем мире. Символ m (модуль) и число (мм) используются для обозначения размера зубьев шестерни. Чем больше число, тем больше зубья шестерни.
Кроме того, в странах, использующих британские единицы измерения (например, в США), размер зубьев шестерни обозначается символом (диаметр шага) и числом (количество зубьев шестерни при диаметре индексной окружности). составляет 1 дюйм). Например: DP24, DP8 и т. д. Существуют также специальные методы вызова, использующие символы (недели) и цифры (миллиметры) для обозначения размера зубьев шестерни, такие как СР5, СР10.
Шаг (p) можно получить, умножив модуль на число «пи», а шаг — это расстояние между двумя соседними зубьями.
Формула:
p=pi x модуль=πm
Сравнение размеров зубьев шестерен разных модулей:
3) Угол давления
Угол зацепления является параметром, определяющим профиль зуба шестерни. То есть наклон поверхности зуба шестерни. Угол давления ( ) обычно составляет 20 градусов. В прошлом были распространены шестерни с углом зацепления 14,5 градусов.
Угол давления представляет собой угол, образованный между линией радиуса и касательной формы зуба в точке (обычно узле) на поверхности зуба. Как показано, это угол давления. Поскольку '= ', ' также является углом давления.
Когда состояние зацепления зуба A и зуба B рассматривается из узла:
Зубец А толкает точку В на узле. В это время движущая сила действует на общую нормаль зуба А и зуба В. Другими словами, общая нормаль представляет собой направление действия силы и направление давления, а также угол давления.
Модуль (m), угол давления ( ) и число зубьев (z) являются тремя основными параметрами шестерни, и размеры каждой части шестерни рассчитываются на основе этих параметров.
4) Высота зуба и толщина зуба
Высота зубьев шестерни определяется модулем (м).
Общая высота зуба h=2,25 м (= высота корня зуба плюс высота вершины зуба)
Высота надстройки (га) – это высота от надстройки до индексной строки. га=1м.
Высота корня (hf) — это высота от корня до индексной линии. Вч=1.25м.
Эталоном толщины зуба (s) является половина шага зуба. с=πм/2.
5) Диаметр шестерни
Параметром, определяющим размер шестерни, является диаметр делительной окружности (d) шестерни. На основе индексной окружности можно определить шаг зуба, толщину зуба, высоту зуба, высоту вершины зуба и высоту корня зуба.
Диаметр индексной окружности d=zm
Диаметр добавления da=d плюс 2 м
Диаметр корневой окружности df=d-2,5 м
Указательная окружность не видна непосредственно в реальной шестерне, потому что указательная окружность является гипотетической окружностью для определения размера шестерни.
6) Межосевое расстояние и люфт
Когда индексные окружности пары шестерен входят в зацепление по касательной, межосевое расстояние составляет половину суммы диаметров двух индексных окружностей.
Расстояние до центра a=(d1 плюс d2)/2
В зацеплении зубчатых колес люфт является важным фактором для получения эффекта плавного зацепления. Люфт — это зазор между поверхностями зубьев пары шестерен, когда они входят в зацепление.
Также имеется зазор в направлении высоты зуба шестерни. Этот зазор называется клиренсом. Верхний зазор (с) представляет собой разницу между высотой основания зуба шестерни и высотой вершины зуба сопрягаемой шестерни.
Высота подъема c=1.25м-1м=0.25м
7) Косозубые шестерни
Зубчатое колесо, полученное закручиванием зубьев цилиндрического зубчатого колеса по спирали, является косозубым зубчатым колесом. Большинство геометрий цилиндрических зубчатых колес применимы к косозубым зубчатым колесам. Существует 2 типа косозубых колес в зависимости от их базовых плоскостей:
End face (shaft right angle) reference (end face modulus/pressure angle>
Нормальная поверхность (прямой угол зуба) опорная точка (нормальный модуль/угол давления)
Связь между торцевым модулем mt и нормальным модулем mn mt=mn/cos
8) Направление спирали и посадка
Косозубые зубчатые колеса, спирально-конические зубчатые колеса и т. д., зубья зубчатого колеса являются спиральными, а спиральное направление и координация определены. Спиралевидное направление означает, что когда центральная ось шестерни указывает вверх и вниз, если смотреть спереди, направление зубьев шестерни указывает вверх вправо [правое вращение], а вверху влево — [левое вращение]. Подгонка различных шестерен показана ниже.
5. Наиболее часто используемым профилем зубчатого колеса является эвольвентный профиль.
Если только наружную окружность фрикционного колеса разделить на равные шаги, установить выступы, а затем зацепить друг с другом и вращать, то возникнут следующие проблемы:
Точка касания зубьев шестерни вызывает скольжение
Скорость движения точки касания иногда быстрая, а иногда медленная.
Вибрация и шум
Зубья шестерни тихие и гладкие, поэтому рождается эвольвентная кривая.
1) Что такое эвольвента
Оберните нить с прикрепленным на одном конце карандашом по внешней окружности цилиндра и постепенно отпускайте нить, пока нить натянута. В этот момент кривая, нарисованная карандашом, является эвольвентной кривой. Внешняя окружность цилиндра называется окружностью основания.
2) Пример 8-зубчатой эвольвентной шестерни
Разделив цилиндр на 8 равных частей, приложите 8 карандашей и начертите 8 эвольвентных кривых. Затем намотайте проволоку в обратном направлении и таким же образом нарисуйте 8 кривых. Это шестерня с эвольвентной кривой в виде формы зуба и числом зубьев 8.
3) Преимущества эвольвентных зубчатых колес
Даже если расстояние между центрами несколько неверно, его можно построить правильно;
Правильную форму зуба получить легче, и он легче обрабатывается;
Из-за зацепления качения на кривой вращательное движение может передаваться плавно;
Пока размер зубьев шестерни одинаков, одним инструментом можно обрабатывать шестерни с разным количеством зубьев;
Корни толстые и крепкие.
4) Базовый круг и указательный круг
Базовая окружность — это базовая окружность, образующая эвольвентную форму зуба. Указательная окружность является эталонной окружностью для определения размера шестерни. Базовая окружность и указательная окружность являются важными геометрическими размерами шестерни. Эвольвентный профиль зуба представляет собой кривую, образованную снаружи базовой окружности. Угол давления равен нулю градусов на базовой окружности.
5) Зацепление эвольвентных зубчатых колес
Базовые окружности двух стандартных эвольвентных зубчатых колес входят в зацепление по касательной на стандартных межцентровых расстояниях.
Когда два колеса зацепляются, кажется, что движутся два фрикционных колеса (Friction Wheels) диаметром d1 и d2. Однако зацепление эвольвентных зубчатых колес на самом деле зависит от базовой окружности, а не от индексной окружности.
Точки контакта зацепления двух профилей зубьев шестерни перемещаются по линии зацепления в порядке P1-P2-P3. Обратите внимание на желтые зубья ведущей шестерни. В течение некоторого времени после того, как этот зуб начинает зацепление, шестерня находится в зацеплении с двумя зубьями (P1, P3). Зацепление продолжается, и когда точка зацепления перемещается в точку P2 на индексной окружности, остается только один зацепляющий зуб. Зацепление продолжается, и когда точка зацепления перемещается в точку P3, следующий зубец шестерни начинает зацепление в точке P1, и снова формируется состояние двухзубого зацепления. Точно так же зацепление с двумя зубьями шестерни взаимодействует с зацеплением с одним зубом для многократной передачи вращательного движения.
Общая касательная АВ к окружности основания называется линией зацепления. Все точки зацепления шестерен находятся на этой линии зацепления.
Это представлено изображением, как будто ремни пересекаются по внешним окружностям двух базовых кругов, чтобы совершать вращательное движение для передачи мощности.
6. Смещение шестерни делится на положительное смещение и отрицательное смещение.
Профили зубьев шестерен, которые мы обычно используем, обычно представляют собой стандартные эвольвенты. Однако в некоторых случаях необходимо сместить зубья шестерни, например, для регулировки межосевого расстояния и предотвращения подреза шестерни.
1) Количество зубьев и форма шестерни
Кривая эвольвентного профиля зависит от количества зубьев. Чем больше количество зубьев, тем более прямолинейна кривая профиля зуба. По мере увеличения числа зубьев профиль зуба корня зуба становится толще, а прочность зубьев шестерни увеличивается.
Как видно из приведенного выше рисунка, для шестерни с 10 зубьями часть эвольвентного профиля зуба в основании зубьев шестерни выкопана, что приводит к подрезанию. Однако, если для шестерни с зубьями z=10 используется положительное смещение, диаметр вспомогательной окружности увеличивается, а толщина зубьев шестерни увеличивается, прочность шестерни эквивалентна прочности шестерни с 200 зубы можно получить.
2) Перемещение шестерни
На рисунке ниже представлена схема положительного смещения шестерни с числом зубьев z=10. При нарезании зубов перемещение инструмента в радиальном направлении xm (мм) называется радиальным смещением (далее смещением).
xm=смещение (мм)
x=коэффициент смещения
m=модуль (мм)
Изменение профиля зуба за счет положительного смещения. Толщина зубьев зубчатого колеса увеличивается, а также увеличивается наружный диаметр (диаметр окружности вершины). Приняв положительное смещение зубчатого колеса, можно избежать возникновения подреза (недореза). Смещение зубчатого колеса также может достигать других целей, таких как изменение межосевого расстояния, положительное смещение может увеличивать межосевое расстояние, отрицательное смещение может уменьшать межосевое расстояние.
Независимо от того, является ли это зубчатым колесом прямого или отрицательного смещения, существует ограничение на величину смещения.
3) Положительное смещение и отрицательное смещение
Различают положительные и отрицательные смещения. Хотя высота зуба одинакова, толщина зуба разная. Шестерня с более толстыми зубьями является шестерней прямого смещения, а шестерня с меньшей толщиной зубьев - шестерней отрицательного смещения.
Когда межосевое расстояние двух шестерен изменить нельзя, положительное смещение ведущей шестерни (избегайте подрезания) и отрицательное смещение большой шестерни, чтобы межосевое расстояние было одинаковым. В этом случае абсолютные значения величин перемещений равны.
4) Зацепление поршневого механизма
Стандартные шестерни находятся в зацеплении в состоянии, когда индексные окружности каждой шестерни касаются друг друга. Зацепление сдвинутых шестерен, как показано на рисунке, представляет собой тангенциальное зацепление на делительной окружности зацепления. Угол давления на окружность шага зацепления называется углом зацепления. Угол зацепления отличается от угла давления на индексную окружность (угол давления индексной окружности). Угол зацепления является важным фактором при проектировании поршневого механизма.
6) Роль смещения шестерни
Это может предотвратить явление подреза, вызванное небольшим количеством зубов во время обработки; желаемое межосевое расстояние можно получить путем смещения; когда передаточное отношение пары шестерен велико, шестерня, подверженная износу, может быть смещена положительно. Сделайте зубья толще. И наоборот, на большой шестерне выполняется отрицательное смещение, чтобы сделать толщину зуба меньше, чтобы срок службы двух шестерен был одинаковым.
7. Точность передач
Шестерни – это механические элементы, передающие мощность и вращение. К рабочим характеристикам зубчатых передач в основном относятся:
Большая мощность передачи;
Используйте как можно меньшие шестерни;
тихий шум;
правильность.
Для выполнения вышеуказанных требований повышение точности зубчатых передач станет проблемой, которую необходимо решить.
1) Классификация точности передач
Точность передач можно условно разделить на три категории:
а) Правильность эвольвентного профиля зуба - точность профиля зуба
б) Правильность линии зуба на поверхности зуба - точность линии зуба
в) Правильность положения зуба/зазора
Точность индексации зубьев шестерни — точность с одним шагом
Accuracy of Pitch - Суммарная точность Pitch
Отклонение положения шарика, зажатого между двумя шестернями, в радиальном направлении — точность радиального биения.
2) Ошибка профиля зуба
3) ошибка линии зуба
4) ошибка тона
Значение шага измеряется на измерительной окружности с центром на валу шестерни.
Отклонение одного шага (fpt) Разница между фактическим шагом и теоретическим шагом.
Совокупное общее отклонение шага (Fp) определяется путем измерения отклонения шага всего колеса для проведения оценки. Значение общей амплитуды кривой кумулятивного отклонения основного тона представляет собой общее отклонение основного тона.
5) Радиальное биение (Fr)
Поместите щупы (сферические, цилиндрические) друг за другом в паз зуба и измерьте разницу между максимальным и минимальным радиальным расстоянием от щупа до оси шестерни. Эксцентриситет вала шестерни является частью радиального биения.
6) Суммарное радиальное отклонение (Fi")
До сих пор описанные нами профиль зуба, шаг и точность линии зуба были методами оценки точности отдельного зубчатого колеса. В отличие от этого, существует также метод испытания двухзубого поверхностного зацепления для оценки точности зубчатого колеса после зацепления зубчатого колеса с измерительным зубчатым колесом. Левая и правая поверхности зубьев измеряемой шестерни соприкасаются с измеряемой шестерней и совершают полный оборот. Изменения межцентрового расстояния записываются. На рисунке ниже показаны результаты испытаний шестерни с 30 зубьями. В общей сложности имеется 30 волнистых линий радиального полного отклонения одного зуба. Значение общего радиального отклонения приблизительно равно сумме отклонения радиального биения и общего радиального отклонения отдельного зуба.
7) Корреляция между различной точностью зубчатых колес
Точность каждой части шестерни связана. Вообще говоря, радиальное биение имеет сильную корреляцию с другими ошибками, и корреляция между различными ошибками шага также очень сильная.
У вас есть конкретные вопросы поУслуги по обработке? Свяжитесь с Йоги!Наши инженеры по продажам будут работать с вами от начала до конца, чтобы гарантировать, что ваш проект будет выполнен в соответствии с вашими требованиями.
Также,йогявляется профессиональным производителем дляГорное оборудование, Станки с ЧПУ, а такжеДетали машинна протяжении более 20 лет.
