§ 1. Общие сведения

Гиперболоидными называют передачи со скрещи­вающимися осями, начальные поверхности которых являются гиперболоидами вращения (рис. 21.1) — аксоидами относительного движения¹. Получили наибольшее распространение три разновидности передач: гипоидная (рис. 21.2), винтовая (см. рис. 20.3, в) и червячная (см. рис. 20.3, б). Последняя широко применяется в различных отраслях машиностроения.

В винтовых передачах начальной поверхностью является средняя часть гиперболоида (см. части А₁ и А₂ на рис. 21.1). Для упрощения изготовления колес гиперболоиды заменяют цилиндрами. В результате такой замены начальных поверх­ностей первоначальный контакт (в нагруженном состоянии) становится точечным, а колеса косозубыми цилиндрическими.

Винтовые механизмы могут передавать вращение между валами, скрещивающимися под любым углом, и обеспечивают бесшумное зацепление колес. В этом состоят главные достоинства механизмов, используемых для передачи малых мощностей и в кинематических цепях приборов.

......................................................

¹Аксоида — геометрическое место мгновенных осей вращения, полученное в относительном движении.

Рис. 21.1. К образованию гиберболоидных передач Рис. 21.2. Гипоидная передача

Геометрический расчет винтовых передач производят так же, как и расчет косозубых передач.

Приближенную оценку прочности можно производить по методике расчета косозубых передач.

В гипоидных передачах начальной поверхностью является расширяющаяся часть гиперболоида (см. части В₁ и В₂ на рис. 21.1). Для упрощения изготовления колес этих передач гиперболоиды заменяют усеченными конусами, и передача вращения осуществляется коническими колесами с прямыми или криволинейными зубьями. Но вершины конусов колес не пересекаются, они скрещиваются обычно под углом 90° (см. рис. 21.2).

Начальный контакт прямозубых колес — точечный; колеса с криволинейными зубьями могут иметь контакт в виде линии.

Гипоидные передачи применяют иногда для передачи вращения от одного вала к нескольким валам.

Существенными недостатками винтовых и гипоидных передач являются точечный контакт зубьев и их взаимное продольное скольжение (особенно в винтовых передачах). В связи с этим ухудшаются условия смазывания, возникает повышен­ный износ и часто наступает заедание (особенно в гипоидных передачах).

Гипоидные передачи благодаря несколько иным условиям контактирования имеют большую несущую способность. Их прочность приближенно может быть оценена по методике расчета конических передач.

Для увеличения износостойкости зубьев винтовых передач их колеса изготовляют из материалов с хорошими анти­фрикционными свойствами. Обычно пары колес составляют из материалов: сталь — бронза, сталь — чугун, сталь — текстолит и др.

Для предотвращения заедания гипоидных колес их изготов­ляют из сталей с высокой твердостью поверхности, приме­няют противозадирные смазочные материалы (гипоидное масло и др.).

Червячная передача представляет собой винтовую передачу, у которой ведущее колесо (червяк) выполнено с малым числом зубьев, а ведомое (червячное) колесо имеет большое число зубьев. Угол скрещивания осей обычно составляет 90°.

В зависимости от формы делительной поверхности разли­чают червяки цилиндрические и глобоидные (рис. 21.3).

Цилиндрические червяки по ГОСТ 18498 — 73 могут иметь три различные формы рабочей поверхности витков. Архимедов червяк имеет трапецеидальный профиль в осевом сече­нии и торцовый профиль в форме архимедовой спирали. Эвольвентный червяк также имеет линейчатую поверхность витка в осевом сечении, но торцовый профиль является эвольвентой окружности. Конволютный червяк в отличие от эвольвентного червяка имеет торцовый профиль в форме удлиненной или укороченной эвольвенты.

Их нагрузочная способность приблизительно одинаковая. Архимедов червяк может быть нарезан на обычных токарных и резьбофрезерных станках (специальные станки не требуются), однако шлифование (доводка после термообработки) затруднено. Поэтому архимедовы червяки широко применяют в передачах, если твердость червяка до НВ 350 приемлема.

Эвольвентные червяки применяют при необходимости полу­чения высокой твердости (HRC > 45) и малой шероховатости рабочих поверхностей витков, так как их шлифование после термообработки не сопряжено с техническими трудностями.

Достоинства червячных передач состоят в возможности по­лучения больших передаточных отношений в одной ступени (обычно, реже), плавности и бесшумности работы, возможности самоторможения.

Основной недостаток передач — низкий КПД. Это ведет к большому тепловыделению и часто требует применения спе­циальных устройств для отвода тепла (обдув, оребрение корпуса и др.). Это, а также необходимость применения цветных метал­лов существенно ограничивает области использования червячных передач.