2.1 Зубчатые передачи

Зубчатые передачи передают мощность между твердыми телами через взаимодействие последовательно зацепляющихся зубьев. Окружность, вдоль которой происходит зацепление двух зубчатых колес, называется делительной окружностью . Расстояние между центрами делительных окружностей колес называется рабочим расстоянием .

Профиль зубьев может иметь различную форму. Наиболее распространенными являются зубья с эвольвентным профилем . Эвольвента – это траектория движения точки, принадлежащей прямой, перекатывающейся без скольжения по окружности.

В большинстве случаев зубья получают при смещении инструмента в радиальном направлении по делительной поверхности. Головкой зуба называется часть, выступающая за делительную поверхность и расположенная между делительной окружностью и окружностью вершин зубьев. Часть между делительной окружностью и окружностью впадин называется ножкой зуба. Каждая из боковых поверхностей зуба называется профилем. Он разделен на две части из делительной окружности: внешняя называется поверхностью головки зуба , внутренняя – боковой поверхностью зуба .

Профиль зуба (рисунок 1) может быть разделен на две части: высоту головки (h_a ) – радиальное расстояние между делительной окружностью (d) и окружностью вершин зубьев (d_a ) ; высоту ножки (h_f ) – радиальное расстояние между делительной окружностью и окружностью впадин зубьев (d_f ) , разграничивающее основание зубьев. Сумма этих двух размеров составляют высоту зуба (h) .

Шаг зацепления (p) – это расстояние между двумя одноименными точками двух соседних зубьев, измеренное по делительной окружности. Ширина впадин (e) – это длина дуги делительной окружности между двумя соседними зубьями. Толщина зуба (s) – это длина дуги делительной окружности между торцами одного зуба. Наконец, ширина венца (b) – это ширина зуба по его оси.

Для обеспечения надлежащего зацепления два зубчатых колеса с радиусом делительной окружности, равным r₁ и r₂ , должны иметь одинаковый шаг p. Таким образом, шаг зацепления зависит от делительной окружности следующим образом:

где z – это количество зубьев на колесе. Отсюда можно выполнить основное измерение для использования зубчатых передач, т. е. модуль m :

Надежное зацепление достигается за счет одинакового шага p двух зубчатых колес, поэтому их модуль m должен быть одинаковым.

Количество зубьев также может зависеть от передаточного отношения τ согласно следующей формуле:

Другим необходимым условием для зацепления двух зубчатых колес является одинаковый угол наклона линии зуба. Зубья ведущего колеса передают на зубья ведомого колеса силу F, направление действия которой формирует угол зубчатого зацепления α с общей касательной к двум делительным окружностям. Значение угла зубчатого зацепления α влияет на минимальное количество зубьев на колесе, обеспечивающих эвольвентную форму профиля. Угол зубчатого зацепления у элементов зубчатой передачи от ELESA равен 20°.