Зубчаста передача, механізм, що складається з коліс із зубами, які зчіплюються між собою і передають обертальний рух, зазвичай перетворюючи кутові швидкості і моменти, що крутять.
З. п, розділяють по взаємному розташуванню осей на передачі ( мал. 1 ): з паралельними осями — циліндрові; з пересічними осями — конічні, а також рідко вживані циліндро-конічні і плоско-циліндрові; з осями, що перехрещуються, — зубчасто-гвинтові (черв'ячні, гіпоїдні і гвинтові). Окремим випадком З. п. є зубчасто-рейкова передача, що перетворює обертальний рух в поступальне або навпаки. У більшості машин і механізмів застосовують З. п. із зовнішнім зачепленням, тобто із зубчастими колесами, що мають зуби на зовнішній поверхні, рідше — з внутрішнім зачепленням, при якому на одному колесі зуби нарізані на внутрішній поверхні.
Зубчасті колеса виконують: з прямими зубами для робіт при невисоких і середніх швидкостях у відкритих передачах і в коробках швидкостей; з косими зубами для використання у відповідальних передачах при середніх і високих швидкостях (понад 30% всіх циліндрових зубчастих коліс); з шевронними зубами для передачі великих моментів і потужностей у важких машинах; з круговими зубами — у всіх відповідальних конічних З. п. Як правило, в машинах і механізмах застосовують З. п. з постійним передавальним числом
де w 1 , z 1 і w 2 , z 2 — кутова швидкість і число зубів відповідно швидкохідного і тихохідного зубчастих коліс. З. п. із змінним передавальним числом здійснюють некруглими циліндровими колесами які веденому елементу повідомляють задану плавно швидкість, що змінюється, при постійній швидкості ведучого. Такі З. п. застосовують рідко. Передавальне число однієї пари коліс в редукторах зазвичай до 7, в коробках швидкостей — до 4, в приводах столів верстатів —до 20 і більш. Окружні швидкості для високоточних прямозубих З. п. — до 15 м/сек, для косозубих — до 30 м/сек, в швидкохідних передачах швидкості досягають 100 м/сек і більш.
З. п. є найбільш раціональним і поширеним виглядом механічних передач. Їх застосовують для передачі потужностей — від нікчемно малих до десятків тисяч квт, для передачі окружних зусиль від доль грама до 10 Мн (1000 mc ) . Основні достоїнства З. п.: значно менші габарити, чим в ін. передач; високий ккд(коефіцієнт корисної дії)(втрати в точних, добре змащуваних передачах 1—2%, в особливо сприятливих умовах 0,5%); велика довговічність і надійність; відсутність прослизання; малі навантаження на вали. До недоліків З. п. можна віднести шум при роботі і необхідність точного виготовлення.
Зубчасті колеса знаходяться В т. н. зубчастому зачепленні, основною кінематичною характеристикою якого є постійність миттєвого передавального відношення при безперервному контакті зубів. При цьому загальна нормаль (лінія зачеплення) до профілям зубчастих коліс в будь-якій точці їх дотику повинна проходити через полюс зачеплення ( мал. 2 ). У циліндрових передачах полюсом зачеплення є точка дотику початкових кіл зубчастих коліс, тобто кіл, які котяться один по одному без ковзання. Діаметри початкових кіл d 1 і d 2 можна визначити із співвідношень:
де А — міжосьова відстань (відстань між осями коліс). Вказаній умові задовольняють багато кривих, зокрема евольвенти, які найбільш вигідні для профілізації зубів з точки зору поєднання експлуатаційних і технологічних властивостей, тому евольвентноє зачеплення отримало переважне вживання в машинобудуванні. Колеса з евольвентним профілем можуть бути нарізані одним інструментом, незалежно від числа зубів і так, щоб кожне евольвентноє колесо могло входити в зачеплення з колесами, що мають будь-яке число зубів. Профіль зубів інструменту може бути прямолінійним, зручним для виготовлення і контролю. Евольвентноє зачеплення мале чутливо до відхилень міжосьової відстані. Контакт профілів зубів відбувається в точках лінії зачеплення, що проходить через полюс зачеплення дотично до основних колам з діаметрами d 01 = d 1 cos а і d 02 = d 1 cos а, де а — кут зачеплення. Основний розмірний параметр евольвентних і ін. зубчастих зачеплень — модуль m, рівний відношенню діаметру ділильного кола зубчастого колеса d д до зубів z. Для некоригованих евольвентних зачеплень (див. Коригування зубчастих коліс ) початкові і ділильні кола збігаються:
d 1 = d д1 = mz 1 і d 2 = d д2 = mz 2 .
Профіль т.з. виробляючої рейки при утворенні зубчастого колеса обкреслюється по початковому контуру основної рейки ( мал. 3 ), яка виходить при збільшенні числа зубів нормального евольвентного зубчастого колеса до безкінечності. Зуби виробляючої рейки мають збільшену висоту h = ( h’ + h’’ ) для утворення радіального зазору в зачепленні ( c про m ) , товщину по ділильному колу s, радіус закруглення r i , крок зачеплення t, кут зачеплення a д . У косозубих колесах вихідний контур приймають в перетині, нормальному до лінії зуба.
В конічній З. п. ( мал. 4 ) початкові циліндри замінюються початковими конусами 1 і 2 . Профілі зубів приблизно розглядаються як лінії пересічення бічних поверхонь зубів з додатковими конусами 3 і 4, співісними початковим, але із створюючими, перпендикулярними створюючим початкових конусів. Модуль, початкові і ділильні кола вимірюють на зовнішньому додатковому конусі. Для зручності профілізації зубів додаткові конуси розгортають на плоскість 5 і 6. Евольвентноє зачеплення може бути покращуване коригуванням. Окрім евольвентного зачеплення, в годинникових механізмах і деяких ін. приладах застосовують циклоїдне зачеплення, що працює з меншими втратами на тертя і що дозволяє застосовувати зубчасті колеса з малим числом зубів, але що не володіє вказаними достоїнствами евольвентного зачеплення. У важких машинах поряд з евольвентнимі передачами застосовують круговінтовиє передачі ( мал. 5 ), запропоновані в 50-х рр. 20 ст М. Л. Новіковим. Профілі зубів коліс в зачепленні Новікова обкреслюються дугами кіл. Опуклі зуби одного зубчастого колеса (зазвичай малого) контактують з увігнутими зубами іншого. Початкове торкання (без навантаження) відбувається в крапці. У передачі Новікова зубчасті колеса косозубиє. Точки контакту зубів переміщаються не по висоті зубів, а лише в осьовому напрямі, т.ч. лінія зачеплення паралельна осям коліс. До достоїнств таких З. п. відносяться: знижена контактна напруга, сприятливі умови для утворення масляного клину, можливість вживання коліс з малим числом зубів і, отже, великі передавальні числа. Здатність передач Новікова, що несе, по критерію контактної міцності істотно вище, ніж евольвентних.
Для задовільної роботи З. п. необхідна достатня їх точність. Для З. п. передбачено 12 мір точності, вибираних залежно від призначення і умов роботи передачі.
Основні причини виходу з буд З. п. — поломки зубів, втомне вифарбовування поверхневих шарів зубів, абразивний знос, заїдання зубів (спостережуване при руйнуванні масляної плівки від великого тиску або високих температур).
Основними матеріалами для зубчастих коліс є леговані стали, такі, що піддаються термічній або химіко-термічній обробці: поверхневому гарту, переважно струмами високої частоти, об'ємному гарту, цементації, нітроцементації, азотуванню, ціануванню. З. п. із сталей, що покращуються термообробкою до нарізування зубів, виготовляють за відсутності жорстких вимог до їх габаритів, найчастіше в умовах дрібносерійного і індивідуального виробництва. При особливих вимогах до безшумності і малих навантаженнях одне із зубчастих коліс роблять з пластмаси (текстоліту, капролона, древеснослоїстих пластиків, поліформальдегіду), а зв'язане — із сталі. З. п. розраховують на міцність по напрузі вигину в небезпечному перетині в підстави зубів і по контактній напрузі в полюсі зачеплення.
З. п. застосовують у вигляді простих одноступінчатих передач і у вигляді різних поєднань декількох передач, вбудованих в машини або виконаних у вигляді окремих агрегатів. Широко використовують З. п. для пониження кутових швидкостей і підвищення моментів, що крутять, в редукторах . Редуктори виконують зазвичай в самостійних корпусах одно-, двух- і триступінчатими з передавальними числами відповідно 1,6—6,3; 8—40; 45—200. Найбільш поширені двоступінчаті редуктори (біля 95%). Для здобуття різних частот обертання вихідного валу при постійній швидкості пріводного двигуна застосовують коробки швидкостей . Можливості зубчастих механізмів розширюються із застосуванням планетарних передач, які використовуються як редуктори і диференціальних механізмів . Невеликі габарити і маса планетарних З. п. обумовлюються розподілом навантаження між декількома що здійснюють планетарний рух зубчастими колесами (сателітами) і вживанням внутрішнього зачеплення, що володіє підвищеною здатністю, що несе. При переході від простих передач до планетарних досягається зменшення маси в 1,5—5 разів. Найменші відносні габарити мають хвилеві передачі, що забезпечують передачу великих навантажень при високій кінематичній точності і жорсткості.
Літ.: Кудрявцев Ст Н., Зубчасті передачі, М. — Л., 1957; Решетов Д. Н., Деталі машин, М., 1963; Часословів Л. Д., Передачі зачепленням, М., 1969; Деталі машин. Довідник, під ред. Н. С. Ачеркана, т. 3, М., 1969.
