8.5. Основные сведения о гиперболоидных зубчатых передачах

Гиперболоидная зубчатая передача – это зубчатая передача со скрещивающимися осями, аксоидные (начальные) поверхности зубчатых колес которой представляют собой гиперболоиды вращения, касающиеся друг друга по прямой линии Р-Р (рис. 8.6).

Достоинством всех передач с перекрещивающимися осями является плавность работы.

Рис. 8.6. Схема гиперболоидного зацепления

В винтовых цилиндрических передачах начальной поверхностью является средняя часть гиперболоида (см. рис. 8.6, колеса 1" и 2"). В конических гипоидных передачах начальной поверхностью является расширяющаяся часть гиперболоида (например, колеса 1 и 2), причем, чем дальше от среднего сечения выбраны части гиперболоидов, тем предпочтительнее будет передача, поскольку уменьшается износ и повышается КПД.

Создание теоретически правильных гиперболоидных колес связано со значительными трудностями, поэтому для упрощения изготовления колес гиперболоиды заменяют цилиндрами в винтовых передачах и усеченными конусами в гипоидных передачах. Вследствие такой замены начальный контакт в цилиндрических винтовых механизмах становится точечным. Это вызывает значительные удельные давления, а следовательно, пониженную несущую способность передачи. Кроме того, в винтовых механизмах значительные скорости скольжения приводят к повышенному износу зубьев и повышенным потерям мощности в зацеплении, а следовательно, пониженному КПД.

Рис. 8.7. Конические передачи

В цилиндрической винтовой передаче в зацепление входят два косозубых цилиндрических колеса с одинаковым направлением наклона зубьев.


Угол перекрещивания осей обычно составляет 90°.

Гипоидные передачи обладают повышенной несущей способностью благодаря контакту зубьев, близкому к линейному, имеют меньшие скорости скольжения по сравнению с цилиндрическими винтовыми передачами.

Конические спироидные передачи имеют большее гипоидное смещение геометрической оси шестерни (ГСО) по сравнению с коническими гипоидными передачами (рис.8.7). Шестерня спироидной передачи представляет собой винт с постоянным шагом и углом наклона боковой поверхности. Из-за трудностей нарезания зубьев передаточное число спироидной передачи должно быть не менее 9. Спироидная передача занимает промежуточное положение между гипоидной и червячной передачами.

Червячная передача является частным случаем цилиндрической винтовой передачи, а, следовательно, имеет те же недостатки. Для повышения несущей способности передачи зубья червячного колеса выполняют вогнутыми, охватывающими червяк в пределах угла  (рис. 8.8, а). Благодаря этому контакт зубьев червячного колеса с витками червяка становится линейным и снижаются удельные контактные давления.

Рис. 8.8. Червячная передача

Несущую способность червячной передачи можно повысить, если нарезание витков червяка производить не на цилиндрической поверхности, а на поверхности вращения, образованной дугой Ц2Ц2 с центром в точке О2 на оси вращения червячного колеса (рис. 8.8, б). Эта поверхность называется глобоидой (тороидой), а зацепление называется глобоидным (тороидным). Несущая способность червячной передачи с глобоидным червяком по сравнению с передачей с цилиндрическим червяком повышается благодаря большему числу зубьев червячного колеса, входящих в зацепление с витками червяка.