Эвольвентные передачи профиль является наиболее широко используемой системой для зубчатых зацеплений сегодня, циклоиды зацепления до сих пор используется для некоторых специальностей , таких как часы. В эвольвентной шестерне профили зубьев представляют собой эвольвенты круга. (Эвольвента окружности - это спиралевидная кривая, очерченная концом воображаемой натянутой струны, раскручивающейся от неподвижной окружности, называемой основной окружностью.)
Профиль эвольвентной шестерни был фундаментальным достижением в конструкции машины, поскольку, в отличие от других зубчатых передач, профиль зуба эвольвентной шестерни зависит только от количества зубцов на шестерне, угла давления и шага. То есть профиль шестерни не зависит от шестерни, с которой она соединяется. Таким образом, эвольвентные прямозубые цилиндрические зубчатые колеса n и m с заданным углом давления и шагом будут правильно совмещаться независимо от n и m. Это резко снижает количество форм шестерен, которые необходимо изготавливать и хранить на складе.
В конструкции эвольвентной шестерни контакт между парой зубьев шестерни происходит в единственной мгновенной точке (см. Рисунок справа), где встречаются две эвольвенты одной и той же спиральной стороны. Контакт на другой стороне зубьев происходит там, где обе эвольвенты находятся на другой стороне спирали. Вращение шестерен вызывает перемещение точки контакта по соответствующим поверхностям зубьев. Касательная в любой точке кривой перпендикулярна образующей независимо от монтажного расстояния шестерен. Таким образом, силовая линия следует за образующей и, таким образом, касается двух базовых окружностей и известна как линия действия (также называемая линией давления или линией контакта ). Когда это так, шестерни подчиняются основному закону переключения передач.: [1]
Соотношение угловых скоростей между двумя шестернями зубчатой передачи должно оставаться постоянным по всему зацеплению.
Это свойство требуется для плавной передачи мощности с минимальными изменениями скорости или крутящего момента, когда пары зубцов входят в зацепление или выходят из зацепления, но не требуется для низкоскоростной передачи.
Там, где линия действия пересекает линию между двумя центрами, это называется точкой шага шестерен, где нет скользящего контакта.
Фактически пройденное расстояние на линии действия называется линией контакта . Линия контакта начинается на пересечении линии действия и дополнительной окружности ведомой шестерни и заканчивается на пересечении между линией действия и дополнительной окружностью ведущей шестерни. [2]
Угол давления представляет собой угол между острой линией действия и нормалью к линии , соединяющей центры передач. Угол давления шестерни варьируется в зависимости от положения на эвольвентной форме, но пары шестерен должны иметь одинаковый угол давления, чтобы зубья правильно зацепились, поэтому конкретные части эвольвенты должны быть согласованы.
Хотя может быть изготовлен любой угол давления, наиболее распространенные стандартные шестерни имеют угол давления 20 °, а шестерни с углом сжатия 14½ ° и 25 ° встречаются гораздо реже. [3] Увеличение угла давления увеличивает ширину основания зуба шестерни, что приводит к увеличению прочности и несущей способности. Уменьшение угла давления обеспечивает меньший люфт , более плавную работу и меньшую чувствительность к производственным ошибкам. [4]
Чаще всего стандартные шестерни представляют собой прямозубые прямозубые шестерни. Большинство зубчатых колес, используемых в высокопрочных устройствах, представляют собой косозубые эвольвентные зубчатые колеса, в которых спирали зубьев имеют разные стороны, а зубчатые колеса вращаются в противоположном направлении.
Лишь в ограниченных случаях используются косозубые эвольвентные шестерни, в которых спирали зубьев принадлежат одной и той же руке, а спирали двух эвольвент имеют разную `` руку '', а линия действия представляет собой внешние касательные к базовым окружностям (например, нормальный ременной привод, тогда как обычные шестерни похожи на привод с перекрестным ремнем), и шестерни вращаются в том же направлении, [5] например, что может использоваться в дифференциалах повышенного трения [ требуется пояснение ] [6] [7] из-за их низкий КПД и блокировка дифференциалов, когда КПД меньше нуля.
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Norton, RL, 2006, Machine Design: An Integrated Approach , 3rd Ed, Pearson / Prentice-Hall, ISBN 0-13-148190-8
- ^ tec-science (2018-10-31). «Зацепление эвольвентных шестерен» . тек-наука . Проверено 22 октября 2019 .
- ^ Juvinall, RC и KM Marshek, 2006, Основы машиностроения компонентов дизайна , 4е изд, М., ISBN 978-0-471-66177-1 , стр. 598
- ^ Boston Gear Company, Открытый каталог передач, http://bostongear.com/products/open-gearing/stock-gears/spur-gears/spur-gears
- ^ Профессор Жак Морель, «Парадоксальные шестерни», http://www.jacquesmaurel.com/gears
- ^ Жак Мерсье, Даниэль Валентин Патент США 4831890
- ^ Arthur J. Fahy, патент Нил Гиллис US 5071395
