Геометрические параметры гипоидной передачи

Гипоидная передача (сокращённо от гиперболоидная) - это особый вид винтовой зубчатой передачи, осуществляемой коническими колёсами со скрещивающимися осями. Особенностью передачи является смещение осей шестерни и колеса относительно друг друга. Колёса передачи, как правило, выполняют с круговыми зубьями.

Рис. 22. Главная передача заднего моста автомобиля (гипоидная передача)

Широкое применение гипоидная передача получила в качестве главной передачи автомобиля для передачи вращения от карданного вала к полуосям заднего моста (рис. 22). В сравнении с конической применение гипоидной передачи в конструкции автомобиля обусловлено:

- более низким расположением карданного вала, следовательно, и трансмиссионного туннеля в кузове автомобиля;

- снижением центра тяжести автомобиля, что улучшает его устойчивость;

- мéньшей шумностью и бóльшей несущей способностью в сравнении с аналогичной конической передачей вследствие того, что в зацеплении одновременно находятся несколько пар зубьев, к тому же основание зубьев шестерни имеет утолщённую форму вследствие особенности геометрии зацепления.

Основным недостатком гипоидной передачи является опасность заклинивания из - за более плотного прилегания зубьев, особенно при изменении направления вращения. Недостатком передачи является необходимость высокой точности регулировки зацепления и применения специального трансмиссионного масла с добавлением противоизносных и противозадирных присадок. Повышенное трение скольжения в зацеплении, обусловленное смещением Е, снижает КПД передачи до 0,96.

Рис. 23. Схема гипоидной передачи:

Е - осевое (гипоидное) смещение; d ₁ и d ₂ - средний диаметр шестерни и

колеса; β ₁ и β ₂ - угол наклона зуба шестерни и колеса;

φ ₁ и φ ₂ - угол начального конуса

Геометрия гипоидного колеса и шестерни подобна геометрии конических колёс (рис. 23). Передаточное число гипоидных передач определяют по формуле:

. (3.12)

На ведомом колесе и ведущей шестерне гипоидной передачи вследствие смещения Е углы наклона зубьев различны. Так как угол β ₁ будет больше, чем угол β ₂, то при неизменных u _1-2 и d ₂ средний диаметр шестерни d ₁ гипоидной передачи будет в k раз больше, чем в конической:

, , (3.13)

где k - коэффициент увеличения размеров гипоидной шестерни в сравнении с конической шестерней, сцепляющейся с тем же колесом.

Нормальный модуль, который определяется по дуге среднего диаметра, одинаков для обоих колёс. Вследствие неравности углов наклона зубьев (β ₁ > β ₂, β ₁ + β ₂ ≠ 90°), торцовый модуль ведущей шестерни больше торцового модуля ведомого колеса, поэтому начальный торцевой диаметр гипоидной шестерни будет больше начального торцевого диаметра конической шестерни для аналогичной передачи. Степень их разницы зависит от величины смещения Е. Больший начальный торцевой диаметр ведущей шестерни способствует увеличению прочности на изгиб в сравнении с аналогичным показателем конической шестерни при том же передаточном числе передачи и диаметре колеса. К тому же, большие размеры гипоидной шестерни позволяют увеличить диаметр вала шестерни для передачи значительного крутящего момента.