Зубчастими називають з’єднання, призначені для передавання обертового руху між валами та зміни частоти обертання шляхом зачеплення зубчастих коліс, зубчастого колеса й рейки або черв’яка та черв’ячного колеса. На практиці менше зубчасте колесо називають шестірнею, а велике — колесом. Термін «зубчасте колесо» стосується як шестірні, так і колеса.

Зубчасте зачеплення — це взаємодія двох зубчастих ланок (коліс, рейок), зуби яких під час взаємного дотику передають заданий рух від ведучої ланки

до веденої. Розрізняють зачеплення зубчасте (якщо вали паралельні), конічне (пересічні) і гіперболоїдне (вали перехресні).

Залежно від форми профілю зуба з’єднання бувають евольвентні, циклоїдні та із зачепленням Новікова.

За взаємним розміщенням ватів у просторі розрізняють зубчасті з’єднання:

• з паралельними осями, які виконують циліндричними зубчастими колесами (рис. 40.1, а, в);

• з пересічними осями, які виконують конічними зубчастими колесами (рис. 40.1, г);

• з перехресними осями, які виконують циліндричними зубчастими

колесами з гвинтовими зубами (рис. 40.1, б), конічними зубчастими колесами (рис. 40.1, е), черв’ячним колесом і черв’яком (рис. 40.1, д).

Залежно від розміщення зубів на ободі колеса з’єднання бувають: із прямими зубами (рис. 40.1, а, г), із косими шевронними (рис. 40.1, в) і з гвинтовими зубами (рис. 40.1, б, е).

Рейкові з’єднання складаються із зубчастого колеса 1 та рейки 2 (рис. 40, 1, ґ) і призначені для перетворення обертового руху на зворотно-поступальний.

Залежно від робочої швидкості розрізняють зубчасті з’єднання: тихохідні (колова швидкість до 3 м/с), середньошвидкісні (3-15 м/с) і швидкохідні (понад 15 м/с).

За точністю виготовлення зубчастих коліс з’єднання поділяють на 12 ступенів. Найвищими є 1-й і 2-й ступені, які вважають резервними, тому що сучасне виробництво неможезабезпечити виготовлення високоточнихзубчастих коліс. Резервним є і 12-й ступінь, оскільки, згідноз чинними стандартами, зубчасті колеса не виготовляють грубішими від цього ступеня. За 3—5 -м ступенями точності виготовляють вимірювапьні колеса. З’єднання високої точності, які працюють із коловими швидкостями, — це 6-й ступінь; з’єднання нормальної точності — 7-й; середньої точності — 8-й і тихохідні з’єднання зниженої точності — це 9-й ступінь.

Циліндричні прямозубі зубчасті колеса використовують у передачах із паралельно розміщеними осями ватів і встановлюють нерухомо або рухомо. Косозубі зубчасті колеса використовують для передавання руху між валами, осі яких перетинаються в просторі. Шевронні колеса мають високу міцність, і тому їх використовують для передавання великих зусиль, коли зубчасте зачеплення сприймає поштовхи й удари. їх установлюють на ватах нерухомо, спрямовуючи вершину кута зубів у бік обертання колеса. Конічні прямозубі колеса використовують для передавання руху між валами, які перетинаються. Конічні з круглим зубом зубчасті колеса використовують у передачах для забезпечення плавності й безшумності руху.

Найширше використовують евольвентне зачеплення, що є лінійним: контакт зубів проходить на вузькій ділянці, розміщеній уздовж зуба.

У зачепленні Новікова лінія контакту зубів зосереджена в точці, а безперервність руху забезпечує гвинтова форма зубів. Таке зачеплення може бути тільки косозубим із кутом нахилу Р = 10-30°. У разі взаємного перекочування зубів контактна ділянка переміщується вздовж зуба з великою швидкістю, що створює сприятливі умови для утворення стійкого масляного шару між зубами. Завдяки цьому тертя зменшується у 2 рази й підвищується несуча здатність зубів. Недоліком такого зачеплення є підвищена чутливість до зміни міжосьової відстані й значні коливання навантажень.

Тихохідні зубчасті колеса виготовляють із чавуну або вуглецевої сталі, швидкохідні — із легованої сталі. Для підвищення міцності та стійкості проти спрацювання зубчасті колеса після нарізання зубів піддають термічній обробці. Властивості зубчастих коліс із вуглецевої сталі покращують хіміко-терміч-ною обробкою — цементацією, а потім гартують у печах або струмами високої частоти. Зуби швидкохідних коліс після термообробки шліфують і притира

ють. Для забезпечення плавності ходу й безшумності зубчасті колеса інколи виготовляють із текстоліту, капрону й інших матеріалів. Щоб полегшити зачеплення зубчастих коліс підчас вмикання механізму шляхом переміщення на валу, торці зубів з боку передачі заокруглюють.

Черв’ячні з’єднання забезпечують малі передаточні числа, тому їх доцільно використовувати за невисоких частот обертання веденого вала. Крім того, черв’ячні з’єднання займають менше місця, ніж зубчасті.

Черв’ячне з’єднання складається (рис. 40.1, д; с. 184) із черв’яка 3, насадженого на ведучий вал або виготовленого разом із ним, і черв’ячного колеса 4, закріпленого на веденому валу. Така передача є різновидом циліндричного косозубого колеса. Черв’як — це гвинт із трапецеїдальною різьбою, а черв’ячне колесо має ввігнуті по довжині гвинтові зуби.

Основними перевагами черв’ячних передач є те, що контакт зубів проходить по лінії, а не зосереджений у точці; обід має ввігнуту форму, що сприяє збільшенню довжини лінії контакту зубів; кут перетину осей валів може бути будь-яким; плавність і безшумність у роботі. Недолік черв’ячних передач — низький коефіцієнт корисної дії та великі втрати потужності на тертя. Тому черв’як виготовляють із сталі й після гартування поверхню шліфують, а колесо — із бронзи (для економії бронзовим роблять тільки обід, який установлюють на маточину, виготовлену із чавуну або сталі).

За кількістюзубів черв’яки бувають однозахідні, двозахідні і т. д. Однозахідний черв’як за один оберт повертає колесо на один зуб, двозахідний — на два і т. д.

Це матеріал з підручника "Види з’єднань" Гуменюк, Паржницький 2021