background image

Temat: Parametry przekładni zębatych. 
 
1.  Przekładnia walcowa o zębach prostych.  

Zęby – elementy okalające koło zębate, ograniczone kołami podstaw d

f

 i wierzchołków d

a

Wręby międzyrębne – wolne przestrzenie między zębami, ograniczone kołami podstaw i wierzchołków, 
Podziałka – odległość między sąsiednimi zarysami zębów na jednym kole, mierzona na kole podziałowym, 

z

d

p

t

π

=

  gdzie: d – średnica podziałowa koła, z – liczba zębów 

Moduł – to odcinek, który w średnicy podziałowej mieści się tyle razy ile zębów ma koło, 
(znormalizowany, mierzony w mm) 

π

t

p

m

=

 

szereg 1 modułu: 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; … 
Średnica podziałowa 

z

m

d

*

=

 

średnica wierzchołków 

)

2

(

+

=

z

m

d

a

 

średnica podstaw 

)

5

,

2

(

=

z

m

d

f

 

wysokość głowy zęba 

m

h

a

=  

wysokość stopy zęba 

m

h

f

25

,

1

=

 

wysokość zęba 

m

h

h

h

f

a

25

,

2

=

+

=

 

luz wierzchołkowy 

m

h

h

c

f

a

25

,

0

=

=

 

luz boczny normalny (międzyrębny) 

m

j

04

,

0

=

 

odległość osi kół współpracujących 

)

(

5

,

0

)

(

5

,

0

2

1

2

1

z

z

m

d

d

a

+

=

+

=

 

2.  Podstawowe pojęcia:

 

 

1)  koła toczne – teoretyczne wyobrażalne koła toczące się po sobie bez poślizgu podczas obrotu 

współpracujących kół zębatych, 

2)  punkt przyporu – miejsce chwilowego styku zębów, 
3)  linia przyporu – linia utworzona przez połączenie kolejnych punktów przyporu podczas obrotu kół 

zębatych, 

4)  kąt przyporu – kąt zawarty między linią przyporu i styczną do obu kół tocznych, 
5)  liczba przyporu (stopień pokrycia) – stosunek długości łuku przyporu do podziałki na kole tocznym. 

3.  Korekcja zębów – występuje przy granicznej liczbie zebów kiedy może dojść do podcięcia zębów: 

a)  dla 

 oraz 

 

o

o

20

=

α

17

=

g

z

14

'

=

g

z

b)  dla 

 oraz 

 

o

o

15

=

α

30

=

g

z

25

'

=

g

z

c)  dla najczęściej stosowanych kątów przyporu 

o

α

, przy której nie występuje podcięcie zęba podaje się: 

-teoretyczna graniczna liczba zębów 

o

g

z

α

2

sin

2

=

  

-praktyczna graniczna liczba zębów 

g

g

z

z

6

5

'

=

 

4.  Przesunięcie zarysu (stosowane w celu uniknięcia podcięcia zęba dla z < 14)  

- odsunięcie narzędzia od materiału o wartość X: 

g

g

z

z

z

X

=

 lub 

'

'

g

g

z

z

z

X

=

  [mm]   

gdzie: z – liczba zębów,  z

g

 – teoretyczna graniczna liczba zębów,  z

g

 – praktyczna graniczna liczba zębów 

background image

- współczynnik przesunięcia zarysu x:  

m

X

x

=

 gdzie m - moduł 

Parametry koła zębatego po korekcji: 
1)  średnica wierzchołków 

X

z

m

d

a

2

)

2

(

±

+

=

 

2)  średnica podstaw 

 

X

z

m

d

f

5

,

2

)

5

,

2

(

±

=

3)  wysokość głowy zęba 

 

X

m

h

a

±

=

4)  wysokość stopy zęba 

 

X

m

h

f

±

= 25

,

1

- dla (+) jeżeli narzędzie jest odsunięte na zewnątrz materiału 
- dla (-) jeżeli narzędzie jest dosunięte do materiału  

5.  Korekcja X-X – bez zmiany odległości osi kół w przekładni 

- w kole o mniejszej liczbie zębów (przesunięcie dodatnie – na zewnątrz) 
- w kole o większej liczbie zębów (przesunięcie ujemne – do środka koła) 
X

1

 = –X

2

  

- przy spełnieniu warunku: 
  

 dla praktycznej granicznej liczby zębów 

'

2

1

2

g

z

z

z

+

  

 dla teoretycznej granicznej liczby zębów 

g

z

z

z

2

2

1

+

6.  Korekcja X+X – ze zmianą odległości osi kół w przekładni 

a)  pozorna odległość osi – odległość na którą należy rozsunąć osie obrotu kół zębatych, wynikających z 

korekcji obu kół 

   a

p

 = a + X

1

+X

2

b)  rzeczywista odległość osi – odległość, którą uzyskuje się po usunięciu nadmiernego luzu obwodowego 

a

r

 = a + X

1

+X

2

 – K = a

p

 – k * m   gdzie: K = k * m   z tego wynika że K = a

– a

r

   

 
7.  Obliczenia wytrzymałościowe 

a)  wytrzymałość zęba na zginanie u podstawy 

 

d

M

F

o

2

=

 gdzie M

o

 – moment obrotowy,  d – średnica podziałowa koła zębatego 

b)  współczynnik kształtu zęba 

2

*

6

s

h

m

q

f

=

  gdzie: s – grubość zęba przy średnicy podziałowej, h

f

 – wysokość stopy zęba, m - moduł 

c)  naprężenie zginające 

gj

g

k

m

b

q

F

=

*

*

σ

  

gdzie: F – siła obwodowa, q – współczynnik kształtu zęba, m – moduł koła,  

  

 

b – szerokość uzębienia [mm] 

d)  zależność między szerokością uzębienia a modułem 

m

b

=

λ

  gdzie 

20

5do

=

λ

 

e)  obciążenie obliczeniowe 

  

ε

K

K

K

F

F

v

p

obl

*

*

=

 gdzie: 

  

 - współczynnik przeciążenia (K

p

K

p

= 1 …2) 

  

K

v

 – współczynnik nadwyżek dynamicznych (K

v

=1,25 … 2,3) 

  

K

ε

 – współczynnik zależny od liczby przyporu 

  

 

dla 

 

o

o

20

=

α

  

- gdy liczba przyporu ε<2, przyjmuje się  K

ε

 = 1, 

 

- gdy liczba przyporu ε 2, przyjmuje się K

ε 

= 2, 

f)  moduł z warunku na zginanie 

  

gj

obl

k

q

F

m

*

*

λ

 

g)  moment obrotowy 

background image

  

ε

K

K

K

M

M

v

p

obl

*

*

=

  a zatem  

3

*

*

*

2

gj

obl

k

z

q

M

m

λ

 

h)  sprawdzenie nacisków powierzchniowych bocznych powierzchni zęba 

  

o

obl

k

i

d

b

F

C

p

⎛ ±

=

1

1

*

1

max

  gdzie: 

  

k

o

 – dopuszczalne naciski powierzchniowe [MPa], 

 

F

obl

 – siła obliczeniowa [N], 

 

b – czynna szerokość uzębienia [mm], 

 

d

1

 – średnica podziałowa koła zębatego [mm] 

 

i – przełożenie, 

 

C – współczynnik zależny od rodzaju materiału kół i kąta przyporu, przy kącie przyporu 

 

o

o

20

=

α

 

      C = 478,2 dla kół stalowych (E=210 000 MPa, v=0,35) 

 

      C = 308,4 dla kół żeliwnych (E=90 000 MPa, v=0,25) 

i)  naciski jednostkowe 

W

HB

k

o

5

=

   

gdzie: HB = twardość dla materiału w skali Brinella, W – współczynnik zależny od prędkości obrotowej 
n i czasu pracy T przekładni (1,3 – 5) 
 

8.  Przekładnie walcowe o zębach skośnych i daszkowych 

Zalety: 
ƒ  płynna współpraca zębów, 
ƒ  cichobieżność, 
ƒ  zdolność przenoszenia dużych obciążeń, 
ƒ  możliwość regulacji rozstawu osi przez zmianę kąta pochylenia linii zęba, 
- podziałka czołowa  

β

cos

p

p

t

=

 

- moduł czołowy 

β

cos

m

m

t

=

 

- średnica podziałowa 

z

m

z

m

d

t

*

cos

*

β

=

=

 

- średnica wierzchołków 

⎟⎟

⎜⎜

+

=

+

=

2

cos

2

β

z

m

h

d

d

a

a

 

- średnica podstaw 

⎟⎟

⎜⎜

=

=

5

,

2

cos

2

β

z

m

h

d

d

f

f

 

- korekcja zębów 

β

β

3

cos

*

g

g

z

z

=

  gdzie: 

β

g

z

 - graniczna liczba zębów koła o zebach skośnych, 

z

g

 – graniczna liczba zębów koła o zębach prostych 

- całkowita liczba przyporu 

s

c

ε

ε

ε

+

=

  gdzie: 

ε

 - liczba przyporu dla koła o zębach prostych, 

s

ε

 - skokowa liczba przyporu obliczana z zależności 

π

β

ε

*

sin

*

m

b

s

=

 

- odległość osi  

background image

(

)

(

2

1

2

1

5

,

0

5

,

0

z

z

m

d

d

a

t

+

=

+

=

)

 

- obliczenia wytrzymałościowe, koło zastępcze z zastępczą liczbą zębów 

β

2

cos

z

z

z

=

 

- moduł 

3

*

*

cos

*

*

2

gj

obl

k

z

q

M

m

λ

β

 

- naciski powierzchniowe 

o

obl

k

i

d

b

F

C

p

⎛ ±

=

1

1

*

max

 

 
 

9.  Przekładnie stożkowe 

Opis: 
o

 

zęby w przekładni mogą być: proste, skośne, łukowe, 

o

 

zarys zębów jest ewolwentowy lecz zmieniający się wzdłuż stożka,

 

 

- średnica podziałowa 

z

m

d

e

*

=

 

- średnica wierzchołków 

(

)

δ

cos

2

+

=

z

m

d

ae

 

- średnica podstaw 

(

)

δ

cos

5

,

2

=

z

m

d

fe

 

- długość tworzącej stożka podziałowego 

δ

sin

2

e

c

d

R

=

 

- szerokość wieńca b uzębienia 
b = (0,25 …0,33)R

e

- tangens kąta głowy zęba 

z

R

h

tg

e

ae

a

δ

θ

sin

2

=

=

 

- tangens kąta stopy zęba 

z

R

h

tg

e

fe

f

δ

θ

sin

5

,

2

=

=

 

- kąt stożka wierzchołków zębów 

a

a

θ

δ

δ

+

=

 

- kąt stożka podstaw zębów 

t

t

θ

δ

δ

=

 

- obliczenia wytrzymałościowe, średnica podziałowa koła zastępczego 

δ

cos

e

az

d

d

=

 

- zastępcza liczba zębów dla koła stożkowego 

δ

cos

z

z

z

=

 

- graniczna liczba zębów dla koła walcowego o takim samym kącie przyporu 

δ

cos

*

g

gs

z

z

=

 

- średni moduł (z warunku na zginanie) 

3

*

*

cos

*

*

2

gj

obl

m

k

z

q

M

m

λ

δ

 

- naciski powierzchniowe 

background image

o

m

obl

k

i

d

b

F

C

p

⎛ +

=

2

max

1

1

*

cos

*

δ

 

- moduł normalny 

z

z

m

m

m

δ

λ

sin

*

+

=

 

 

10. Przekładnie ślimakowe 

Składa się z ślimaka i ślimacznicy (koła ślimakowego) o kącie osi 
90

o

Rozróżniamy przekładnie ślimakowe:

 

 

a)  walcowe 
b)  globoidalne 
Zalety przekładni: 
•  płynność zazębienia 

•  duże przełożenie 

•  cichobieżność 
•  zwartość budowy 

•  możliwość uzyskania przekładni samohamownej 

•  możliwość przenoszenia znacznych obciążeń 
•  liniowy styk współpracujących zębów zmniejszający ich 

zużycie 

Wady przekładni: 
o

 

mała sprawność, 

o

 

konieczność stosowania drogich materiałów np. brązu, 

o

 

utrudnione wykonanie i pomiary (zwłaszcza ślimacznicy), 

o

 

konieczna duża dokładność wykonania oraz montażu. 

- przełożenie przekładni 

1

2

2

1

z

z

n

n

i

=

=

 

- sprawność przekładni ślimakowej 

)

(

ρ

γ

γ

η

+

=

tg

tg

 gdzie: 

ρ

 - kąt tarcia zależny od materiałów, z których wykonano ślimak i ślimacznicę (

µ

ρ

=

tg

γ

 - kąt wzniosu linii zwoju (pochylenie linii zębów) ślimaka, 

µ

 - współczynnik tarcia ślizgowego  

- wskaźnik średnicowy 

x

m

d

q

1

=

 gdzie m

x

 – moduł osiowy 

Wymiary ślimaka: 
- kąt wzniosu linii zwoju ślimaka 

q

z

d

z

p

d

p

tg

z

1

1

1

1

*

*

*

=

=

=

π

π

γ

  gdzie p

z

 

– skok zwoju, p – podziałka osiowa 
ślimaka, z

1

 – liczba zębów ślimaka 

- skok zwoju 
p

z

 = p*z

1

 = 

1

*

*

z

m

x

π

 

- podziałka osiowa 

x

m

p

*

π

=

 

- wysokość głowy zęba  

x

a

m

h

=

1

 

- wysokość stopy zęba 

background image

x

f

m

h

25

,

1

1

=

 

- wysokość zęba

 

 

x

f

a

m

h

h

h

25

,

2

1

1

1

=

+

=

 

- średnica podziałowa 

x

m

q

d

*

1

=

 

- średnica wierzchołków 

(

)

2

2

1

1

1

+

=

+

=

q

m

h

d

d

x

a

a

 

- średnica podstaw 

(

)

5

,

2

2

1

1

1

=

=

q

m

h

d

d

x

f

f

 

- długość ślimaka  L = 4p 
Wymiary ślimacznicy: 
- średnica podziałowa 

2

2

z

m

d

x

=

 

- średnica wierzchołków 

(

)

2

2

2

+

=

z

m

d

x

a

 

- średnica podstaw 

(

)

5

,

2

2

2

=

z

m

d

x

f

 

- szerokość zębów ślimacznicy 

1

2

+

=

q

m

b

x

 

- odległość osi przekładni 

(

)

(

2

2

1

5

,

0

5

,

0

z

q

m

d

d

a

x

+

=

+

=

)

 

- obliczenia wytrzymałościowe 
   przeprowadzamy dla ślimacznicy, która ma mniejszą wytrzymałość oraz jeżeli przekładnia pracuje z 
prędkością mniejszą niż 2 m/s obliczamy z warunków na zginanie i naciski powierzchniowe a powyżej 2 
m/s obliczamy z warunku na nagrzewanie. 
 
11. Przekładnie obiegowe. 

a)  Przekładnia planetarna

 

 

Przekładnia składa się z: 

- z koła centralnego (słonecznego) o uzębieniu zewnętrznym 
- z koła pierścieniowego (wieńcowego) o uzębieniu 
wewnętrznym 
- z jednego lub kilku satelitów o uzębieniu zewnętrznym, 
połączonych jarzmem 

Zalety: 
- każdy z tych trzech elementów może być napędzający, napędzany 
lub unieruchomiony, 
- istnieje możliwość wykorzystania trzech przełożeń, 
- cichobieżność, 
- duża wytrzymałość 
Wady: 
- produkcja skrzynek jest trudna i kosztowna 
Parametry: 

- przełożenie przy nieruchomym kole pierścieniowym  

c

w

z

z

i

+

= 1

 

- przy nieruchomym kole słonecznym 

w

c

z

z

i

 

+

=1

- przy nieruchomym jarzmie satelitów 

c

w

z

z

i

=

  gdzie: 

z

w

 – liczba zębów koła pierścieniowego, 

z

c

 – liczba zębów koła słonecznego 

background image

 

b)  Przekładnia obiegowa 

Zasada działania:

 

 

- napęd jest przenoszony na obudowę mechanizmu 
różnicowego przez zespół zębatej przekładni stożkowej, 
- napęd na półosie napędowe rozdziela przekładnia 
różnicowa  
   1) przy jeździe prosto – koła napędowe mają jednakową 
prędkość obrotową, 
   2)  przy  jeździe po łuku – koła napędowe obracają się z 
różną prędkością, bo różne prędkości mają koła koronowe 
(3) połączone z kołami jezdnymi. 
- uzyskuje się to dzięki obrotowi satelitów (4) wokół 
własnej osi, 
- średnia prędkość ruchu obrotowego kół koronowych (3) 
jest równa wartości prędkości obrotowej koła talerzowego 
(2) połączonego trwale z obudową mechanizmu 
różnicowego (6). 
 

12. Przekładnie specjalne. 

1)  Sprężarka typu Roots 

- ma dwa lub trzy wirniki  
- łopatki przepompowują powietrze w przestrzeniach 
międzyłopatkowych z komory ssawnej do komory 
tłocznej, 
- prędkość obrotowa dochodzi do 14 000 obr/min 
- w pracy towarzyszą wahania ciśnienia tłoczenia. 

2)  Sprężarka śrubowa typu Lysholm 

- posiada dwa ślimaki walcowe, jeden prawoskrętny, 
drugi lewoskrętny, 
- w wyniku zazębiania następuje zasysanie, a następnie sprężanie i przepychanie, 
- duża sprawność około 90% 

 

background image

3)  Przekładnia z kołami eliptycznymi

 

 

4)  Przekładnia falowa 

 

 

5)  Przekładnia K-H-V