Шестерни с косыми зубьями

В большинстве случаев, когда желательно, чтобы зубчатая передача, работающая с большими скоростями, была бесшумной, шестерни нарезаются с зубьями, выполненными не по прямой, а по винтовой линии.

Одной из причин шума шестерен является деформация зубьев под действием изгибающего момента. Даже при отсутствии деформации при выходе из зацепления одной пары зубьев происходит резкое изменение нагрузки на зуб, а при наличии прогиба зубьев резкое изменение нагрузки будет еще больше. При косых зубьях новая пара зубьев входит в зацепление не сразу по всей длине: зацепление начинается на одном конце и постепенно распространяется по всей длине зуба. При этом угол спирали и ширина шестерни всегда подбираются таким образом, что у движущегося впереди зуба на линии соприкосновения зацепление в точке, соответствующей начальной окружности, начинается раньше, чем движущийся сзади конец предыдущего зуба выйдет из зацепления по начальной окружности. Благодаря этому работа шестерен с косыми зубьями совершается более плавно и шум сводится к минимуму. Работа шестерен была бы такой же бесшумной и при прямых эвольвентных зубьях, если бы шаг и профиль зубьев были совершенны и зубья не деформировались под нагрузкой, однако такие условия практически недостижимы.

У шестерен с косыми зубьями различают нормальный диаметральный питч и кажущийся (торцовый) диаметральный питч. Последний находится делением числа зубьев на диаметр начальной окружности в дюймах, а нормальный питч определяется делением кажущегося питча на косинус угла спирали. Углом спирали называется угол между касательной к линии пересечения поверхности зуба с начальным цилиндром и образующей начального цилиндра (т. е. линией, параллельной оси шестерни). Шагом спирали (осевым шагом) называется расстояние по оси шестерни, на протяжении которого винтовая линия пересечения поверхности зуба с начальным цилиндром опишет (в проекции, перпендикулярной к оси шестерни) полный круг. Для определения элементов косозубых шестерен применяются следующие выражения:

Направление осевой силы зависит от направления спирали. При расположении валов под прямым углом углы спирали обеих шестерен обычно близки к 45°. Соотношение между скоростями вращения двух косозубых шестерен, находящихся в зацеплении, обратно пропорционально соотношению их чисел зубьев.