Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа

Ю. Ф. САВЕЛЬЕВ

 

 

ИЗОБРАЖЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

В РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТАХ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ “ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА”

 

 

ОМСК 2006

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

 

 

Ю. Ф. Савельев

 

ИЗОБРАЖЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

В РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТАХ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ “ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА”

 

 

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к практическим занятиям

для студентов первого курса

 

 

 

Омск 2006

 

 

УДК 515

ББК 34.641-18

С12

Изображение зубчатых передач в расчетно-графических работах при изучении дисциплины “Инженерная графика”: Методические указания к практическим занятиям / Ю. Ф. Савельев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. 20 с.

 

Указания содержат сведения о некоторых зубчатых передачах, их изоб-ражениях и условных обозначениях на чертежах. Приведены зависимости для расчета конструктивных параметров и примеры оформления чертежей. Даны варианты заданий к выполнению расчетно-графической работы.

Предназначены для студентов первого курса, будут полезны студентам старших курсов при выполнении курсовых проектов.

 

Библиогр.: 3 назв. Табл. 4. Рис. 6.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Я. Волков;

доктор. техн. наук, профессор А. В. Бородин.

 

 

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2006

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. Изображения, основные размеры и требования к выполнению

чертежей зубчатых передач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 6

2. Цилиндрическая зубчатая передача. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3. Коническая зубчатая передача. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4. Червячная передача. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5. Реечная передача. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6. Задание на выполнение зубчатых соединений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Приложение. Образец выполнения чертежа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Зубчатые передачи являются одним из основных видов соединения деталей узлов механизмов, агрегатов, приборов, машин. Чертежи зубчатых колес и их соединений являются важными конструкторскими документами. В учебных образовательных программах технических вузов страны предусмотрено изучение этого вида разъемных соединений.

В настоящих методических указаниях приведены сведения о видах зубчатых передач, их назначении, примерном расчете конструктивных параметров (без учета действующих нагрузок), о порядке выполнения изображений, принятых стандартом условностях, упрощениях и обозначениях в чертежах. Приведены примеры выполнения различных зубчатых передач и индивидуальные задания для студентов к выполнению расчетно-графических работ.

Необходимость издания методических указаний по выполнению чертежей зубчатых передач определяется и отсутствием в справочной литературе данных для расчета и проектирования их параметров.

Выполнение чертежей зубчатых передач предлагается осуществить в виде элементов проектирования, основанных на эмпирических зависимостях, которые используются при изучении дисциплины “Детали машин”.

Методические указания будут полезны студентам очного и заочного отделений технических специальностей.

 

1. ИЗОБРАЖЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ И ТРЕБОВАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЧЕРТЕЖЕЙ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Механизмы, передающие движение от одной части устройства к другой, называют передачами. Наибольшее распространение получили зубчатые передачи, передающие движение от ведущего вала к ведомому с соответствующим изменением угловой скорости (или крутящего момента) по величине и направлению.

Зубчатые передачи классифицируются:

а) по взаимному расположению осей колес: цилиндрические (оси валов параллельны между собой); конические (оси пересекаются); червячные (оси скрещиваются);

б) по расположению зубьев колес: прямозубые, косозубые и шевронные;

в) по взаимному расположению колес: с внутренним и наружным зацеплением;

г) по форме профиля зубьев (наиболее применимы в машиностроении с эвольвентным профилем).

Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот применяют реечные передачи.

Основными деталями зубчатых передач являются зубчатые колеса, червяки и рейки. Колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, а с большим – колесом. При одинаковом числе зубьев шестерней называют ведущее колесо.

В современном машиностроении применяются зубчатые колеса самых разнообразных конструкций, отличающиеся друг от друга технологией изготовления, материалом и конструктивными особенностями.

Зубчатые колеса изготавливают штамповкой, прокаткой, отливкой и сваркой. Для выполнения зубчатых колес применяются сталь, чугун, бронза и различные полимеры.

Конструктивные форма и размеры зубчатого колеса зависят от нагрузок, действующих на его зубья, требований технологии их изготовления, удобства монтажа и эксплуатации, габаритов и массы зубчатых колес, бесшумности работы.

Цилиндрические зубчатые колеса малого диаметра (шестерни) обычно имеют форму сплошного цилиндра с отверстием для установки на вал. Колеса с большим диаметром для облегчения конструкции выполняются с тонким диском с отверстиями (без отверстий).

Диск может выполняться с ребрами жесткости. Если диаметр колеса достаточно велик, диск заменяется несколькими спицами, соединяющими обод с втулкой. Форма спиц может быть различная: круглая, овальная, прямоугольная, двутавровая.

Если в конструкции необходимо применить внутреннее зацепление, то большое колесо изготавливают с внутренними зубьями.

На чертеже зубчатого или червячного колеса (рис. 1) должно быть изображение изделия и другие данные (например, диаметр вершин зубьев, ширина венца, размеры фасок или радиусы кривизны линий притупления на кромках зубьев, шероховатость боковых поверхностей зубьев). В правом верхнем углу чертежа на расстоянии 20 мм от верхней внутренней рамки помещают таблицу параметров, состоящую из трех частей:

а) основные данные;

б) данные для контроля;

в) справочные данные.

Части отделяют друг от друга основными линиями. Неиспользуемые строки таблицы параметров исключают или прочеркивают.

Более подробно требования к выполнению чертежей изложены в соответствующих стандартах: в ГОСТ 2.403-75 – на цилиндрические зубчатые колеса; в ГОСТ 2.404-75 – на зубчатые рейки; в ГОСТ 2.405-75 – на конические зубчатые колеса; в ГОСТ 2.406-76 – на цилиндрические червяки и червячные колеса; в ГОСТ 2.407-75 – на червяки и червячные колеса глобоидных передач; в ГОСТ 2.408-68 – на звездочки приводных роликовых и втулочных цепей и т. д.

Основным расчетным параметром зубчатой передачи является модуль, т. е. число миллиметров начального (делительного) диаметра, приходящихся на один зуб (подробнее см. ГОСТ 16530-83). Числовые значения модуля выбирают из ГОСТ 9563-60. У зубчатых колес, находящихся в зацеплении, окружные шаги зубьев равны, следовательно, равны их модули.

Начальные окружности двух зубчатых колес – это воображаемые окружности двух гладких катков, перекатывающихся друг по другу без скольжения. Для определения основных параметров передачи принимается делительная окружность. У некоррегированных колес (будем рассматривать только их) делительная окружность совпадает с начальной.

Рис. 1. Изображение зубчатого колеса

Начальная окружность делит зуб колеса на две части – головку и ножку. Высота зуба h, головки h_a и ножки h_f связаны с модулем следующими соотношениями (ГОСТ 13755-81): h = 2,25 m; h_a = m; h_f = 1,25 m.

2. ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА

Для вычерчивания зубчатого соединения необходимо знать не только формулы геометрического расчета зубьев колеса, но и конструктивный расчет его элементов: обода, диска, ступицы и т. д. На рис. 2 приведены обозначения элементов, а в табл.1 – расчет их параметров.

 

Рис. 2. Цилиндрическая зубчатая передача

 

На чертеже предварительно наносится межосевое расстояние a, проводятся на виде слева осевые линии начальных окружностей d₁ и d₂, окружностей выступов зубьев d_а1 и d_a2 и окружностей впадин d_f1 и d_f2. Начальные окружности должны касаться друг друга. Из тех же центров проводятся окружности, изображающие отверстия для валов d_в1 и d_в2, а также ступиц d_c1 и d_c2.

 

Таблица 1

Параметры зубчатых колес

Параметр	Обозначение	Шестерня	Колесо
Число зубьев	Z	Z1	Z2
Модуль	m	m	m
Диаметр делительной окружности	d	d1 = mZ1	d2 = mZ2
Межосевое расстояние	a	a = 0,5(d1 + d2)
Высота зуба	h	h1 = 2,25m	h2 = 2,25m
Высота головки зуба	ha	ha1 = m	ha2 = m
Высота ножки зуба	hf	hf1 = 1,25m	hf2 = 1,25m
Диаметр окружности выступов	da	da1 = d1 + 2ha	da2 = d2 + 2ha
Диаметр окружности впадин	df	df1 = d1 – 2hf	df2 = d2 – 2hf
Ширина зубчатого венца	b	b1 = (6…8)m	b2 = (6…8)m
Толщина диска	k	k1 = 0,3b1	k2 = 0,3b2
Толщина обода	t	t1 = 2m	t2 = 2m
Диаметр отверстия для вала	dв	dв1 = 0,15d1	dв2 = 0,15d2
Диаметр ступицы	dс	dс1 = 1,6 dв1	dc2 = 1,6dв2
Длина ступицы	L	L1 = 1,2b1	L2 = 1,2b2
Диаметр обода	d0	-	d02 = da2 – 8,5m
Диаметр центровой окружности технологичес-ких отверстий	dц	-	dц2 = 0,5(d02 + dc2)
Диаметр технологичес-кого отверстия		-	D2 = 0,25(d02–dc2) (4 – 6 отверстий)

 

Затем приступают к изображению главного вида соединения, проводя линии связи из точек пересечения окружностей с вертикальной осевой линией на виде слева (см. рис. 2). Откладывают размеры: длину ступиц L₁ и L₂, ширину венцов в₁ и в₂ и толщину дисков K₁ и K₂.

Соединение колеса с валом осуществляется с помощью шпонки. Шпонки бывают призматическими, сегментными и клиновыми. Материалом для шпонки, как правило, служит чистотянутая сталь. Размеры призматических шпонок выбирают в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 23360-78. Длину ступицы выбирают на 3 – 5 мм короче длины ступицы из стандартизированного ряда.

Выбор размеров шпоночных канавки и паза осуществляют по табл. 2 и
рис. 3. В соединении (на сборочном чертеже) указывают установочные размеры, соответствующие девятому квалитету точности.

 

Исполнение 1 Исполнение 2 Исполнение 3

а

б

Рис. 3. Призматические шпонки: а – варианты исполнения шпонок;

б – шпоночное соединение

 

Длину призматических шпонок следует выбирать из ряда, мм: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160; 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500. Допускается три варианта исполнения призматических шпонок (см. рис. 3).

Таблица 2

Выбор размеров шпоночных канавки и паза

Диаметр вала d	Шпонка	Шпоночный паз
размеры сечения	длина l	фаска s или радиус r	глубина
b	h	t1 (вал)	t2 (втулка)
От 6 до 8 Свыше 8, до 10 Свыше 10, до 12			6 – 20 6 – 36 8 – 45	0,16 – 0,25	1,2 1,8 2,5	1,0 1,4 1,8
Свыше 12, до 17 Свыше 17, до 22 Свыше 22, до 30 Свыше 22, до 30			10 – 56 14 – 70 16 – 63 18 – 90	0,25 – 0,40	3,0 3,5 4,0 4,0	2,3 2,8 3,3 3,3
Свыше 30, до 38 Свыше 38, до 44 Свыше 44, до 50 Свыше 50, до 58 Свыше 58, до 65			22 – 110 28 – 140 36 – 160 45 – 180 50 – 200	0,40 – 0,60	5,0 5,0 5,5 6,0 7,0	3,3 3,3 3,8 4,3 4,4
Свыше 65, до 75 Свыше 75, до 85 Свыше 85, до 95 Свыше 85, до 95 Свыше 95, до 100 Свыше 110, до 130			56 – 220 63 – 250 63 – 250 70 – 280 80 – 320 90 – 360	0,60 – 0,80	7,5 9,0 9,0 9,0 10,0 11,0	4,9 5,4 5,4 5,4 6,4 7,4

 

После компоновки изображения производят обводку чертежа и выполняют фронтальный разрез всего соединения. На разрезе, в зоне зацепления, зуб шестерни показывают расположенным перед зубом сопрягаемого колеса.

На чертеже проставляют только размер межосевого расстояния, а на выносном элементе – размеры шпонки.

3. КОНИЧЕСКАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА

Рассмотрим зубчатую передачу, у которой межосевой угол равен 90º.

Расчет основных начальных параметров передачи необходимо провести по зависимостям, приведенным в табл.1 для цилиндрических передач, с той раз-ницей, что вместо диаметров начальных окружностей цилиндров здесь откладываются диаметры начальных окружностей оснований конусов d₁ и d₂ (рис. 4). В пересечении осей получают общую вершину конусов (точка О). Из крайних точек диаметров под прямым углом к очерковым образующим конусов откладывают размеры головки и ножки зуба h_a и h_f. Проводят контур зубьев колеса и шестерни в направлении вершины конусов. Ширину зубчатого венца B ограничивают размером 0,3R.

 

Рис. 4. Коническая зубчатая передача

4. ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА

Ведущим звеном передачи, как правило, служит червяк, который можно рассматривать как шестерню с винтовыми зубьями. Диаметры начальных окружностей, впадин и выступов и другие конструктивные размеры выбирают аналогично параметрам цилиндрических колес.

Последовательность выполнения чертежа следующая: откладывают межосевое расстояние , проводят делительную окружность червяка d1, а также da и df. Расчет некоторых параметров приведен в табл. 3.

 

Таблица 3

Параметры червячной передачи

Параметр	Обозначение	Червяк	Колесо
Число зубьев	Z	–	Z2
Коэффициент диаметра червяка	q	применяем q = 10 (ГОСТ 2144-76)	–
Диаметр окружности	d	d1 = mq	d2 = mZ2
Диаметр окружности выступов зубьев (витков)	da	da1 = d1 + 2ha	da2 = d2 + 2ha
Диаметр окружности впадин зубьев (витков)	df	df1 = d1 – 2hf	df2 = d2 – 2hf
Радиус кривизны начального цилиндра колеса	R2	–	R2 = 0,5d1
Радиус кривизны поверхности выступов колеса	Ra	–	Ra = 0,5d1 – m
Радиус кривизны поверхности впадин колеса	Rf	–	Rf = d1 + 1,25m
Длина нарезной части червяка	L	L = 15m	–
Ширина зубчатого венца	b	–	b2 = 0,75da1
Диаметр вала червяка	dв1	dв1 = 0,9df1	–
Диаметр отверстия для вала колеса	dв2	–	dв2 = 0,16d2
Диаметр ступицы	dс	–	dc = 1,6dв2
Толщина дисков	К	–	К = 0,3b2

 

 

Начальные окружности должны касаться друг друга в полюсе зацепления (на оси). Вычерчивают контурные очертания червяка и колеса, выполняют разрез соединения (рис. 5).

 

 

Рис. 5. Червячная передача

 

Шпоночное соединение колеса и вала определяется по рис. 5 и табл. 3.

 

5. РЕЕЧНАЯ ПЕРЕДАЧА

Реечную передачу можно считать частным случаем цилиндрической передачи. Рейку следует считать колесом с бесконечно большим диаметром. Расчет необходимо проводить по табл.1. Длину рейки принять равной диаметру колеса, ширину (Bp) – (5 – 6)m, высоту (H) 2h. Обозначения приведены на рис. 6.

 

Рис. 6. Реечная передача

 

6. ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ СОЕДИНЕНИЙ

На бумаге формата А3 вычертить зубчатую передачу. Исходные данные для расчета взять из табл. 4, подобрать шпонку. В условном изображении зубчатых колес на чертежах окружность вершин зубьев изображается сплошной основной линией, впадин – сплошной тонкой, начальная – штрихпунктирной. Между окружностями выступов и впадин зубьев в зоне зацепления должен быть зазор.

Образец выполнения чертежа приведен в приложении. Составить спецификацию сборочного чертежа (ГОСТ 2.108-68) на отдельном листе (см. прил.).

 

Таблица 4

Данные для выполнения зубчатого соединения

Вариант

Передача

цилиндрическая

коническая

червячная

реечная

m

Z1

Z2

m

Z1

Z2

m

Z1

Z2

m

Z1

Z2

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Образец выполнения чертежа

 

 

Библиографический список

1. Попова Г. Н. Машиностроительное черчение/ Г. Н. Попова,
С. Ю. Алексеев. М., 1999. 453 с.

2. Левицкий В. С. Машиностроительное черчение и автоматизация исполнения чертежей / В. С. Левицкий. М., 2002. 351 с.

3. Парфенова И. Ф. Рабочие чертежи деталей со стандартными изображениями. Зубчатые колеса, червяки / И. Ф. Парфенова. Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1993. 28 с.

 

Учебное издание

САВЕЛЬЕВ Юрий Федорович

ИЗОБРАЖЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

В РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТАХ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ “ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА”

 

 

Редактор Н. А. Майорова

 

* * *

 

Подписано в печать 02.03.2006. Формат 60 × 84 .

Плоская печать. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,3 . Уч.-изд. 1,4 л.

Тираж 400 экз. Заказ .

* *

Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа

Типография ОмГУПСа

*

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35