Эвольвентная передача - Involute gear

Две эвольвентные шестерни, левая ведущая правая: синие стрелки показывают силы контакта между ними. Силовая линия (или линия действий ) проходит по касательной, общей для обеих базовых окружностей. (В этой ситуации нет силы и контакта вдоль противоположной общей касательной, которая не показана). Здесь эвольвенты прорисованы обратным образом: точки (контакта) движутся по стационарный "струна" вектора силы, как если бы она раскручивалась слева вращающийся базовый круг и намотанный вправо вращающийся базовый круг.

В эвольвентная передача профиль - это наиболее часто используемая система для передача сегодня, с циклоидная передача все еще используется для некоторых специальностей, таких как часы. В эвольвентной шестерни профили зубьев эвольвенты круга. (Эвольвента круга - это спиралевидная кривая, очерченная концом воображаемой натянутой струны, раскручивающейся от этого неподвижного круга, называемого 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 основных окружностей и известна как линия действий (также называемый напорная линия или же линия контакта). Когда это правда, шестерни подчиняются основной закон передачи:[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.

Если линия действия пересекает линию между двумя центрами, она называется точка подачи шестерен, где нет скользящего контакта.

Расстояние, фактически пройденное на линии действия, тогда называется линия 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]

В угол давления - острый угол между линией действия и нормалью к линии, соединяющей центры шестерен. 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 большей прочности и несущей способности. Уменьшение угла давления обеспечивает меньшее люфт, более плавная работа и меньшая 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, где 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, обычный ременной привод, тогда как обычные шестерни похожи на привод с перекрестным ремнем), и шестерни вращаются в том же направлении,[5] такие, которые можно использовать в дифференциалы повышенного трения[требуется разъяснение ][6][7] из-за их низкого КПД и блокировки дифференциалов, когда КПД меньше нуля.

Рекомендации

  1. ^ Нортон, Р.Л., 2006 г., Проектирование машин: комплексный подход, 3-е изд., Пирсон / Прентис-Холл, ISBN  0-13-148190-8
  2. ^ tec-science (2018-10-31). «Зацепление эвольвентных шестерен». наука. Получено 2019-10-22.
  3. ^ Juvinall, R.C. и К. Маршек, 2006 г., Основы проектирования компонентов машин, 4-е изд., Wiley, ISBN  978-0-471-66177-1, п. 598
  4. ^ Boston Gear Company, Открытый каталог зубчатых передач, http://bostongear.com/products/open-gearing/stock-gears/spur-gears/spur-gears
  5. ^ Профессор Жак Морель, "Парадоксальные шестерни", http://www.jacquesmaurel.com/gears
  6. ^ Жак Мерсье, Даниэль Валентин, Патент США 4831890
  7. ^ Артур Дж. Фэхи, Нил Гиллис, Патент США 5071395


шестерни