Белкин И.М. Допуски и посадки

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 8

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

И ПЕРЕДАЧ

ПАРАМЕТРЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Большинство механизмов и машин имеют зубчатые пере-

дачи, состоящие из двух колес или более. Зубчатс-е колесо,

установленное на валу, передающем вращение, называется

ведущим, а на валу, получающем вращение, — ведомым.

Меньшее из находящихся в зацеплении двух колес назы-

вают шестерней, а большее — колесом. Термин зубчатое

колесо относят к обеим деталям передачи. Наибольшее

распространение получили эвольвентные цилиндриче-

ские передачи с прямыми зубьями.

ГОСТы на допуски зубчатых и червячных передач при-

ведены в табл. 1, а основные параметры зубчатых колее —

на рис. 1.

1. ГОСТы на допуски зубчатых и червячных передач

гост

Наименование

1643

81 ОНВ. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски

1758

ОНБ. Передачи зубчатые конические и гипоидные.

3675—

Допуски

3675—

81 ОПВ. Передачи червячные цилиндрические

9178-

81 ОНВ. Передачи зубчатые цилиндрические мелкомо-

дульные. Допуски

9368- 81

ОПВ. Передачи .зубчатые конические мелкомодульные.

9774-

Допуски

9774-

ОПВ. Передачи червячные цилиндрические мелкомо-

дульные

10242-

-81

ОНВ. Передачи зубчатые реечные. Допуски

13506-

-81 ОНВ. Передачи зубчатые реечные мелкомодульные.

Допуски

ПАРАМЕТРЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

419

Рис. I. Параметры зубчатого колеса

Делительными окружностями пары зубчатых колес

называют соприкасающиеся окружности, катящиеся одна

подругой без скольжения [на рис. 1 они обозначены штрих-

пунктирными линиями (окружностями), диаметр дели-

тельной окружности — еП.

Шаг зацепления P

—• расстояние между одноименными

профильными поверхностями (выполненными по кривой,

называемой эвольвентой) соседних зубьев, измеренное

по дуге делительной окружности в миллиметрах. Шаг

14*

4?0 ПЗЛКМОЗЛМНИЯ ПМОСТЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛ ПС И ПЕРЕДАЧ

равен длине делительной окружности, деленной на число

зубьев г. Длина любой окружности равна ее диаметру,

умноженному на число я. Длина делительной окружности

равна шагу, умноженному на число зубьеу. Отсюда по-

лучим равенство яd =_• P

z, из которого можно найти диа-

метр делительной окружности

d — Р/.~/л = /иг,

где /и — модуль зубчатого зацепления.

Модуль т — число, показывающее, сколько милли-

метров диаметра делительной окружности приходится на

один зуб зубчатого колеса.

Делительная окружность (поверхность) делит зуб на

головку и ножку.

Высота головки Н

— расстояние между делительной

окружностью колеса и окружностью вершин (выступов)

зубьев; h

— т.

Высота ножки h

— расстояние между делительной

окружностью колеса и окружностью впадин; h

= 1,25 т.

Полная высота зуба h - т [- 1,25т 2,25 т. Для ко-

лес с модулем менее 1 мм высота зуба h -- 2,3 /п, а высота

ножки h, 1,3 т.

СТЕПЕНИ ТОЧНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ

КОЛЕС

Зубчатые колеса изготовляют с погрешностями, вызы-

ваемыми погрешностями профиля зубообрабатывающих

инструментов (фрез, долбяков), неточностью их установки

на станке, отклонениями размеров и формы заготовки,

а также неточностью установки заготовки на станке,

погрешностями в кинематических цепях станка. Совмест-

ное действие перечисленных погрешностей приводит к ки-

нематической погрешности колеса, неплавностн его ра-

боты и нарушению прилегания поверхностей зубьев

как по длине, так и по высоте зуба. Предельные отклоне-

ния параметров зубчатого колеса ограничены системой

допусков (см. табл. 1).

По точности изготовления зубчатые колеса разделяют

на двенадцать степеней точности (в порядке убывания

точности). Степень точности — заданный уровень до-

пустимого несоответствия значений их действительных

ст;:ппли точности ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ колке

параметров расчетным (номинальным) значениям. До-

пуски установлены для степеней точности от 3-й до 12-й.

Для 1-й и 2-й степеней точности допуски будут вводиться

по мере надобности. В машиностроении, например, при-

меняют зубчатые передачи следующих степеней точности:

3-—6-й — в редукторах турбин; 3—8-й — в металлоре-

жущих станках; 4—7-й — в авиадвигателях; 5—8-й —

в легковых автомобилях; 8—11-й — в грузоподъемных и

сельскохозяйственных машинах. Измерительные или об-

разцовые колеса изготовляют по 3 —5-й степени точности.

Для дифференциации точности колес в зависимости

от их служебного назначения зубчатые передачи условно'

подразделяют на отсчетные, скоростные, силовые и об-

щего назначения. К отсчетным относят передачи с высо-

кой кинематической точностью, например колеса, входя-

щие в кинематические цепи приборов, станков, следящих

устройств, а также колеса координатных измерительных

машин.

Важнейшим требованием работы скоростных передач

автомобилей, станков, двигателей и турбин является плав-

ность и бесшумность работы при высоких частотах вра-

щения.

Силовые передачи — передачи грузоподъемных машин,

тракторов и штампов. При работе такой передачи должна

быть обеспечена полнота контакта зубьев в зацеплении.

В соответствии с перечисленными группами передач

построена система допусков на зубчатые колеса. Все

показатели точности передач и колес сгруппированы в три

нормы точности, характеризующих кинематическую точ-

ность, плавность работы и контакт зубьев.

Нормы кинематической точности определяют точность

передачи вращения с одного вала на другой, т. е. вели-

чину полной погрешности (ошибки) угла поворота ведо-

мого зубчатого колеса в пределах его полного оборота.

Нормы пличности работы характеризуют равномерность

вращения или степень плавности изменения кинематиче-

ской погрешности передачи. Нормы контакта зубьев

отражают полноту прилегания поверхностей зубьев со-

пряженных колес в передаче.

Степени точности назначают для каждой из норм точ-

ности дифференцированно с учетом того, к какой группе

относится данная передача, т. е. допускается комбиииро-

422 ВЗ 4ИЛ103 Л.ЧЕ1! Я ЕМОСТЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС II ПЕРЕДАЧ

вание степеней точности — назначение для всех норм раз-

ных степеней точности. Для передач общего назначения

для всех норм точности назначают одинаковую степень

точности, например 7-ю степень. При комбинировании

степеней точности требуется, чтобы нормы плавности

работы были не более чем на две степени точнее или на

одну степень грубее нормы кинематической точности,

а нормы контакта зубьев могут быть назначены по лю-

бым степеням, более точным, чем нормы плавности ра-

боты, но не более чем на одну степень грубее нормы плав-

ности. В результате комбинирования степеней точности

по трем нормам улучшаются эксплуатационные качества

колеса без значительного повышения стоимости его из-

готовления.

Независимо от точности изготовления передач н колес

(нормы кинематической точности, плавности работы и кон-

такта зубьев) дополнительно назначают требования к бо-

ковому зазору между нерабочими профилями зубьев в соб-

ранной передаче, объединенные в норму бокового зазора.

Боковой зазор обеспечивает небольшой люфт (поворот)

зубчатого колеса в передаче при заторможенном или не-

подвижном втором колесе. Зазор необходим для предот-

вращения заклинивания передачи при ее нагреве во время

работы, для компенсации ошибок монтажа и для обеспе-

чения смазывания колес. Зазор /„

m)n

показан на рис. 2, а.

Для зубчатых передач с модулем св. 1 мм установлено

шесть видов сопряжений А, В, С, D, Е и Н (рис. 2, б),

Гарантирсбонные

боковые зазоры j

Рис. 2. Ееяовой зазор зубчатого зацепления (в), виды сопряжений

на боковой зазор (ff)

Sidcce кс-.еса

Яулебав линча

СТЕПЕНИ ТОЧНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КС-.""С -123

которые определяют величину гарантированного наимень-

шего бокового зазора /.,

!п

. Для зубчатых передач с моду-

лем до 1 мы предусмотрено пять видоз сопряжений D,

Е, F, G, Н. На каждый вид сопряжения установлен

допуск T

бокового зазора, обозначенный строчкой буквой

латинского алфавита. Например, для передач с модулем

св. 1 мм видам сопряжения Н и Е соответствует вид до-

пуска на боковой зазор h, сопряжениям D, С, В и А —

соответственно виды допусков d, с, b и а. Вместо преду-

смотренных выше видов допусков для каждого вида со-

пряжений при необходимости могут быть использованы

увеличенные допуски х, у и z. Таким образом, соответ-

ствие между видом сопряжений зубчатые колес а пере-

даче и видом допуска на боковой зазор можчо изменять.

Для передач с модулем до 1 мм видам сопряжен-;» D

и Е соответствует вид допуска на боковой зазор е, а ви-

дам сопряжений F, G л Н — виды допусков f, g к h со-

ответственно.

Для нерегулируемых передач с модулем сз. 1 : t уста-

новлено шесть классов отклонений ы«косе»г>го расстоя-

ния, обозначаемых в порядке убывания точности рим-

скими цифрами I, 11, Ш, IV, V и V!, а для передач с мо-

дулем до 1 мм пять классов: II, III, IV, V и VI. Гарантиро-

ванный боковой зазор в каждом сопряжении обес;: -чн-

вяе- ся при соблюдении предусмотренных классов (п кло-

нениГ: межосезого расстояния. Например, для передач

с модулем сз. 1 мм сопряжения Н и Е обеепечиматся

при II классе, а сопряжения D, С, В и А — соответственно

при III, IV, V и VI классах; для передач с модулем до i мм

сопряжения Н — при II классе, а сопряжения G, F, Е

и D — при II!, IV, V и VI классах соответственно. В обос-

нованных случаях это соответствие между видом сопря-

жения и классом отклонен;::! межосевого расстояния мо-

жет изменяться.

Структура допусков для цилиндрических зубчатых

колес и передач приведена на рис. 3. Показатели точности

зубчатой передачи являются комплексными, поэтому кон-

троль по указанным показателям предпочтителен. Если

кинематическая точность и плдзноеть работы собранной

передачи соответствуют требованиям стандарта, то кон-

троль колес в отдельности по этим нормам не проводится.

При раздельном предварительном контроле колес, входя-

424 РЗАПМОЗАМ ЕИЯЕМОСТЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛ ПС И ПЕРЕДАЧ

Допуски

цшиндричгеха* зубчатая колес и передан

Степень точности

Норны

Киненатическои

точности

Плавности

palomti

Контакта

зубьев

Черна

бокового зазора

Buhl сопряжении

В Е

Показатели точности зубчатой передачи

И IX

С-:

•iznr;

hkor

f,r«

fyr

Суммарное

пятно контакта.

Мгновенное

пятно контакта

-нерггцлируепого

расположения осей

inmin регулируемого

расположения

осей

Показатели точности зубчатого

колеса

\ k

fir t Fir

fpr U Fpkr

hwr

K'r

FrWrvFrr

af/r

frr, Fp

•ir ' fizrt

Ukr

t>br

ffr

fptr, f'ir

fptr и fptr

fpbr

. Ffr

Pinr и F

fptr uCPxnr

Снг * Cytmr

^Wr > f-cr

Ea"s'>Ca"i

fir t Fir

fpr U Fpkr

hwr

K'r

FrWrvFrr

af/r

frr, Fp

•ir ' fizrt

Ukr

t>br

ffr

fptr, f'ir

fptr и fptr

fpbr

Рис. 3. Структура допусков для цилиндрических зубчатых колес и пе-

редач

Щих в передачу, контроль собранной передачи не является

обязательным. Это положение распространяется и на кон-

троль по нормам контакта зубьев. Каждый показатель

точности ограничивается допуском, обозначаемым ана-

логично показателю точности, но с опущенной в индексе

последней буквой г (г — реальный). Например, показа-

тель F'

i0r

— наибольшая кинематическая погрешность

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ТОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КС Л ЕС 428

передачи, a F'

— допуск на кинематическую погрешность

передачи; р„ —- радиальное биение зубчатого венца,

г Г,. —допуск на радиальное биение зубчатого венца.

Наименование показателей точности приведено ниже при

рассмотрении норм точности.

КйЛЕ.-МТИЧЕСКЛЯ ТОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ

Кинематическая точность зубчатой передачи и колеса

регламентирована нормами кинематической точности с по-

казателями, приведенными в табл.' 2, зависящими от

степени точности. В собранной передаче, схематически

изображенной на рис. 4, а, при повороте ведущего зубча-

того колеса на угол ф, ведомое зубчатое колесо z

теорети-

чески с учетом передаточного отношения должно повер-

нуться на номинальный угол ср

. Однако вследствие влия-

ния различных погрешностей ведомое колесо в действитель-

ности повернется на угол ср

несколько больший или мень-

ший, чем номинальный угол. Так проявляется кинемати-

ческая погрешность передачи, равная разности между

действительным <р

и расчетным (номинальным) ф

углами

поворота ведомого колеса передачи, выраженная в ли-

нейных величинах (микрометрах) длиной дуги делитель-

ной окружности колеса. Номинальный угол поворота

ведомого колеса

Фз

r ;

i~r>

где z

и z

— число зубьев ведущего и ведомого колеса.

Кинематическую погрешность передачи выражают

в виде графика (рис. 4, б), на котором по оси ординат от-

кладывают значение погрешности, а по оси абсцисс —

угол поворота ф зубчатого колеса.

Комплексным показателем кинематической точности

является наибольшая кинематическая погрешность пере-

дами F'i

— наибольшая разность значений кинематиче-

ской погрешности передачи за полный цикл изменения

относительного положения зубчатых колес. Эта погреш-

ность ограничена допуском F}

Наибольшую кикемат ическую погрешность колеса F'

(комплексный показатель) определяю г аналогично, причем

•126 ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ

2. Нормы кинематической точности. Показатели (комплексы)

точности

ГЗ

Степень

точности

Допуск

Показатель точности

и его обозначение

5, 6-я

СО

г-

с*

10, П-я

Обозна-

чение

Зубчатая передача в сборе

Наибольшая кинематиче-

ская погрешность передачи

-L

По

Зубчата

•'Ojieca

—

I1анб( 'лыаам кинсг.ттич..--

екаи погрешность колоса F'

-г

—

г: к.м:л.:1:наа ; i; - г; • -J i.n J J: -Г гь

•'Pit г к -

11':::." 1л • Нам : о:г>Р1П1ЮС7Ь

rpr UJars

3.4

• -:;if>' погреми ость

3,4

Погрешность обкат;; F,.

Р;>дняЛы1*ж биение F

зуб-

чатого sen ЦП

г»

5, 5

П!

Колебание /'V.VV длины об-

итой нормали

Радиальное Онепио F„ губ-

чатого венца

— --

;

.Ц7

Г., С

Колебание F

длины об-

щей нормали

Колебание /'Г, измеритель-

ною межосезого расстояния

за оборот колеса

-1-

—

г'г'Г.

г:

5, 6

Погрешность i'

обката

Колебание У".

измеритель-

ного межоайя^го расстояния

за оборот колеса

—

5, G

КПНП.ЧЛТПЧЕСК-ТЯ ТОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС 427

Продолжение табл. 2

Степень

точности

Допуск

П (ук з зато л ь т о ч я ост н

и егэ C'!j£'Una4eiti:c

•-г-

со

г--*

10,

11-я

са

•л И

—

Кслчбгнне F"

измеритель-

ного межосесг-го расстояния

за оборот колеса

—

-JL

Р".

5, 6

—

Радиальное биение F

зуб-

чатого IK-Ш'Л

-- Ь

J-

I >

5, 6

Реди'лсе .-eizamoa

SeScme s)B*emoe

Ч Гармонические cjcmzfcitfCizi/e

\^*^К1/нем(Нпи'12ской погрешнос/па

Рис. 4. Комплексные показатели кинематической точности и плавности

работы для зубчатой передачи («, б и г) и колеса (е и (!)