У цилиндрической косозубой шестерни линия зуба идёт по винтовой линии делительного цилиндра. Угол β отсчитывают от его образующей, параллельной оси колеса. Правое и левое направление нужно указывать явно: оно определяет совместимость пары и направление осевой силы.
Нормальное и поперечное сечение
Для геометрии обычного эвольвентного косозубого колеса:
- mₜ = mₙ / cos β;
- d = z · mₜ = z · mₙ / cos β;
- tan αₜ = tan αₙ / cos β.
mₙ и αₙ — нормальные модуль и угол профиля, mₜ и αₜ — поперечные. При mₙ = 3 мм, z = 30, β = 20° делительный диаметр около 95,78 мм, а не 90 мм.
Зависимости приведены в справочнике KHK, раздел о косозубых передачах.
Перекрытие и плавность
Наклон создаёт продольное перекрытие: контакт меняется постепенно по ширине венца. Его величина зависит от ширины и угла, а не автоматически всегда превышает единицу. Это может снизить динамические нагрузки и шум при подходящих точности, жёсткости и смазке.
Частота прохождения зубьев определяется оборотами и их числом; наклон сам по себе не уменьшает эту частоту. Заявлять фиксированное увеличение ресурса или нагрузки без расчёта некорректно.
Осевая нагрузка
Для обычной цилиндрической передачи оценка Fₐ = Fₜ · tan β, где Fₜ — окружная сила. При β = 20° осевая составляющая около 0,364 · Fₜ. Эти силы воспринимают опоры каждого вала.
Для внешней пары с параллельными осями направления зубьев противоположны. Это обеспечивает правильную геометрию зацепления, но не отменяет осевую нагрузку на каждом валу.
Как выбирают угол
Предела «не более 20°» для всех косозубых передач нет. Угол выбирают по перекрытию, нагрузке опор, ширине, конструкции и технологичности. Слишком большой угол может быть невыгоден по осевой силе, но допустимость определяет конкретный расчёт.
Если нужно уменьшить результирующую осевую силу, рассматривают двойной косозубый или шевронный венец.
Что проверить на чертеже
Сечение модуля и угла профиля, направление зуба, β, число зубьев, ширину, смещение, толщину зуба и требования к точности. Подробнее об изготовлении косозубых шестерён и производственном маршруте.
Частые вопросы
Можно ли сделать угол больше 20°?
Да, если это обосновано конструкцией и расчётом. Больший угол увеличивает осевую составляющую силы и меняет перекрытие, поэтому его выбирают вместе с шириной венца и опорами.
Какой модуль нужно указывать?
Укажите и значение, и сечение: нормальный mₙ или поперечный mₜ. Для обычной косозубой геометрии они связаны формулой mₜ = mₙ / cos β.
Осевые силы в паре компенсируются?
На разных валах действуют соответствующие силы, которые воспринимают их опоры. Противоположное направление зубьев обычной внешней пары не устраняет осевую нагрузку каждого вала.
