ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра конструирования и стандартизации в машиностроении

Теория машин и механизмов

Учебное пособие по выполнению лабораторной работы:

«Вычерчивание эвольвентных профилей зубьев методом обкатки. Построение картины зубчатого зацепления»

Иркутск 2008

Теория машин и механизмов: Учебное пособие по выполнению лабораторной работы: «Вычерчивание эвольвентных профилей зубьев методом обкатки. Построение картины зубчатого зацепления.»/А.В.Шматкова, Л.М.Кузнецова – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008.

Настоящее пособие предназначается для студентов изучающих курс «Теории машин и механизмов», а также выполняющих лабораторную работу по вычерчиванию эвольвентных профилей зубьев методом обкатки и построению картины зубчатого зацепления.

Рецензент: П.В.Королев, канд.техн.наук, доцент кафедры «Конструирования и стандартизации в машиностроении» (ИрГТУ).

Печатается в авторской редакции

Иркутский государственный технический университет

664074, Иркутск, ул. Лермонтова,83

Оглавление

1. Теоретическая часть ………………………………………………..…4

Методы изготовления зубчатых колес……………………….4

Описание прибора ТММ-42………………………………….…6

2. Практическая часть………………………………………..…..………7

3. Пример оформления отчета………...........…………………….……13

Список литературы

Цель работы:

Знакомство с нарезанием эвольвентных зубчатых колес методом обкатки и с геометрией зубчатого зацепления.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Существует два метода нарезания зубчатых колес:

Метод копированияи метод обкатки (огибания), получивший наибольшее распространение. Одним из его преимуществ является то, что он позволяет на зуборезных станках одним и тем же инструментом нарезать эвольвентные колеса с любым числом зубьев. При нарезании колес методом обкатки инструменту – зуборезной рейке, или долбяку на специальном зуборезном станке придается такое принудительное взаимное движение, при котором центроида обкатывается без скольжения по центроиде колеса (отсюда название – метод обкатки). Профиль зуба колеса получается как огибающая последовательных положений профиля режущего инструмента (отсюда метод – огибания).

В качестве инструмента применяют долбяки, червячные фрезы и инструментальные рейки (зуборезные гребенки). На рис.1 показан профиль инструментальной рейки, называемой исходным производящим контуром.

Параметры рейки соответствуют исходному контуру, установленному ГОСТом 13755-68:

    угол профиля рейки ;

    коэффициент высоты головки зуба ;

    коэффициент радиального зазора ;

    радиус закругления .

В пределах высоты  профиль зубьев рейки прямолинейный. Прямая, по которой толщина зуба равна ширине впадине и половине шага , называется средней. В станочном зацеплении инструментальной рейки и заготовки происходит перекатывание без скольжения делительной окружности (центроиды), нарезаемого колеса по начальной прямой (центроиде) рейки.

За начальную прямую может быть принята любая прямая, параллельная средней, так как шаг рейки по любой из них одинаков. В зависимости от положения начальной прямой относительно средней можно нарезать три вида зубчатых колес:

1. Нулевое зубчатое колесо – без смещения рейки, получается при перекатывании делительной окружности по средней прямой рейки рис.2а. Толщина зуба у такого колеса, по делительной окружности будет равна ширине впадины.

2. Положительное зубчатое колесо – смещение рейки положительное. Получается при перекатывании окружности по прямой, отстоящей от делительной на величину смещения рейки , мм. Инструмент при изготовлении такого зубчатого колеса удаляется от центра заготовки рис.2б. В этом случае толщина зуба по делительной окружности будет больше ширины впадины.

  - коэффициент смещения рейки;

- модуль, мм

3. Отрицательное зубчатое колесо – смещение рейки отрицательное. Получается аналогично, но при смещении рейки , мм. Инструмент при изготовлении такого зубчатого колеса приближается к центру заготовки рис.2в. В этом случае толщина зуба по делительной окружности будет меньше ширины впадины.

При нарезании зубчатого колеса с числом зубьев меньше 17 возникает явление подреза ножки зуба, которое заключается в том, что часть эвольвентного профиля у основания зуба срезается головкой зуба инструмента. Подрезание зуба устраняется при смещении рейки от оси колеса на величину .

, при стандартных значениях  и ,

Коэффициент наименьшего смещения , определяется из условия отсутствия подреза ножки зуба, равен:

, где  - число зубьев нарезаемого колеса.

Описание прибора ТММ-42

На рис.3 показана схема прибора, имитирующего нарезание эвольвентных зубьев методом обкатки.

На основании прибора 9 установлены рейка 2 и диск, состоящий из двух частей: верхней части 6, представляющей из себя круг с диаметром, равным диаметру заготовки, и нижней части 7 – круга с диаметром, равным диаметру делительной окружности колеса, нарезание которого имитируется на приборе. Вращение диска и поступательное движение рейки в направляющих 12 связаны между собой: в относительном движении круг 7 (делительная окружность) перекатывается без скольжения по ребру планки 8, с которым совпадает начальная прямая рейки. Такая связь достигается за счет натяжения проволоки 10. Совместное движение рейки и диска осуществляется при помощи храпового механизма, приводимого в движение клавишей 14. Для свободного поворота диска следует ослабить натяжение проволоки, повернув рукоятку 3 против часовой стрелки, а для получения свободного перемещения рейки в направляющих 12 следует нажать на плоскую пружину 13.

Кроме движения в направляющих 12 рейка может перемещаться в направлении перпендикулярном, приближаясь к центру заготовки или удаляясь от него. Перемещение рейки отсчитывается по шкалам 1 и 11 и фиксируется винтами 15. При установке рейки на нулевые деления делительная окружность будет катиться без скольжения по средней прямой рейки.

На рейке выгравированы данные прибора:

- модуль рейки, мм

- угол профиля рейки, град.

- диаметр делительной окружности.

Построение зубьев колеса проводится на бумажном круге с диаметром заготовки, указанным на диске 6.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Порядок проведения работы:

1. Ознакомится с работой и устройством прибора.

2. Записать исходные данные, указанные на рейке 2 прибора ТММ-42.

Исходные данные:

- прибор №_____ ;

- модуль рейки        , мм;

- угол профиля рейки        ,град. ;

- диаметр делительной окружности        , мм;

- коэффициент высоты головки зуба ;

- коэффициент радиального зазора ;

- радиус закругления .

3. Провести расчет по нижеприведенным формулам.

Расчет параметров зубчатых колес:

1) Число зубьев колес:

;                              (1)

2) Коэффициент смещения:

;                                  (2)

                  (задается по условию лабораторной работы)

3) Смещение рейки:

;                                        (3)

4) Диаметр основной окружности:

;                            (4)

5) Диаметр окружностей впадин:

;          (5)

6) Шаг зубьев по делительной окружности:

;                                     (6)

7) Шаг зубьев по основной окружности:

;                              (7)

8) Толщина зуба по делительной окружности:

;                   (8)

9) Толщина зубьев по основной окружности:

;        (9)

Расчет параметров зубчатого зацепления:

10) Коэффициент суммы смещений:

                                 (10)

11) Угол зацепления:

                   (11)

по таблице инвалют находим значение угла            , град.

12) Межосевое расстояние:

                    (12)

13) Делительное межосевое расстояние:

                              (13)

14) Радиусы окружностей впадин:

                       (14)

15) Радиусы окружностей вершин:

                       (15)

4. Вычертить нулевое зубчатое колесо.

С помощью крышки 5 и винта 4 закрепить бумажную заготовку на диске 6. По шкалам 1 и 11 установить рейку на нулевые деления. Пользуясь рычагом 13, перевести рейку в крайнее правое положение. Контур ее зубьев обвести карандашом на заготовке. С помощью рычага 14 передвинуть рейку на один шаг храпового устройства и вновь обвести контур зубьев. Так повторять до тех пор, пока рейка не придет в крайнее левое положение. На заготовке получится три зуба нулевого колеса.

5. Вычертить положительное зубчатое колесо.

Отодвинуть рейку от оси заготовки на величину    ,мм. Отвести ее в крайнее правое положение. Поворотом рукоятки 3 влево освободить диск и повернуть его примерно на  так, чтобы чистая часть заготовки оказалась справа. Рукоятку 3 перевести в исходное положение. Методом, указанным вышеприведенном пункте вычертить три зуба колеса с положительным смещением.

6.  Заготовку снять с прибора.

7. На заготовке для каждого из этих колес провести окружности вершин, впадин, основную, делительную. Проставить все размеры.

8. На кальке вычертить схему зацепления (рис.4) в следующем порядке:

· Отложить межосевое расстояние , мм;

· Из центров  и провести радиусы основных окружностей  и .

· К этим двум окружностям провести общую касательную.

Точки касания обозначить  и  соответственно (отрезок прямой  - теоретическая линия зацепления).

· Найти точку пересечения общей касательной с линией центров , обозначить т.Р – полюс зацепления.

· Центр заготовки совместить с точкой . Заготовку повернуть так, чтобы один из профилей зубьев нулевого колеса совпадал с полюсом зацепления т.Р. Зубья колеса скопировать на кальку.

Центр заготовки совместить с точкой . Заготовку повернуть так, чтобы профиль зуба положительного колеса коснулся профиля нулевого колеса в т.Р. Зубья положительного зубчатого колеса скопировать на кальку.

· На кальке отметить активную линию зацепления, точки  и . Это точки пересечения окружностей вершин с общей касательной .

· Определить рабочие участки профилей, для чего из точек  и  провести дуги радиусами  и .

· Из центров  и  провести радиусы окружностей вершин, впадин, начальные, делительные.

· Замерить величину радиального зазора со стороны каждого колеса. См. рис.4.

9. Сделать проверку по трем параметрам.

	Теория	Практика
Угол зацепления
Радиальный зазор
Коэффициент перекрытия

10. Оформить отчет.

Отчет по лабораторной работе оформляется в соответствии с требованиями СТО ИрГТУ. 005-2009г.

  Вычерченную схему зацепления и заготовку приложить к отчету.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра конструирования и стандартизации в машиностроении

Наименование кафедры

Теория машин и механизмов

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №____

«Вычерчивание эвольвентных профилей зубьев методом обкатки.

Построение картины зубчатого зацепления»

Выполнил студент группы  _________      ________   ____________

                                                                                           Шифр                        подпись                 И.О.Фамилия

Проверил                                                          _________   ____________

                                                                                                    подпись                 И.О.Фамилия

Цель работы:

Знакомство с нарезанием эвольвентных зубчатых колес методом обкатки и с геометрией зубчатого зацепления.

Исходные данные:

- прибор № 12 ;

- модуль рейки 14 , мм;

- угол профиля рейки 20 ,град. ;

- диаметр делительной окружности 154 , мм;

- коэффициент высоты головки зуба ;

- коэффициент радиального зазора ;

- радиус закругления .

Расчет параметров зубчатых колес:

1) Число зубьев колес:

;

2) Коэффициент смещения:

;

3) Смещение рейки:

;

              (мм)

4) Диаметр основной окружности:

;

              (мм)

              (мм)

5) Диаметр окружностей впадин:

;

              (мм)

               (мм)

6) Шаг зубьев по делительной окружности:

;

               (мм)

              (мм)

7) Шаг зубьев по основной окружности:

;

              (мм)

              (мм)

8) Толщина зуба по делительной окружности:

;

              (мм) 

              (мм)

9) Толщина зубьев по основной окружности:

;

              (мм)

              (мм)

Расчет параметров зубчатого зацепления:

10) Коэффициент суммы смещений:

11) Угол зацепления:

по таблице инвалют находим значение угла   , град.

12) Межосевое расстояние:

              (мм)

13) Делительное межосевое расстояние:

              (мм)

14) Радиусы окружностей впадин:

              (мм)

              (мм)

15) Радиусы окружностей вершин:

              (мм)

              (мм)

Профили зубчатых колес, полученные с помощью прибора.

Пример 1

Схема, вычерченная на кальке

Пример 2

Проверка:

	Теория	Практика
Угол зацепления , град.
Радиальный зазор , мм
Коэффициент перекрытия

Список литературы

1. Теория машин и механизмов. Терминология: Учеб. пособие / Н.И. Левитский, Ю.Я. Гуревич, В.Д. Плахтин и др.; Под ред. К.В. Фролова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 80 с.

2. Юдин В.А., Барсов Г.А., Чупин Ю.Н. Сборник задач по теории механизмов и машин: - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Школа, 1982. – 215 с., ил.

3. Артоболевский И.И. Теория машин и механизмов: Учеб. для втузов.-4-е изд., перер. и доп. –М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.,1988.-640с.