Зубчатые передачи, используемые в технике, служат для передачи вращательного движения между валами с параллельными, пересекающимися и скрещивающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное. Зубчатая передача состоит из ведомого и ведущего элементов, которые в зависимости от вида передачи носят название зубчатого колеса, червячного колеса, червяка или зубчатой рейки.
Применяемые в науке, технике и производстве термины, определения и обозначения основных параметров, относящихся к геометрии и кинематике зубчатых передач, стандартизированы. Исходные понятия, относящиеся к зубчатым передачам и колесам, следующие.
Зубом называется выступ на звене для передачи движения посредством взаимодействия с соответствующим выступом другого звена.
Зубчатое колесо — это зубчатое звено с замкнутой системой зубьев, обеспечивающее непрерывное движение другого зубчатого звена. Число зубьев зубчатого колеса обозначают буквой «Z».
Зубчатой передачей называют трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, образующими с неподвижным звеном вращательную или поступательную пару.
Зубчатым зацеплением называется кинематическая пара, образованная зубчатыми колесами передачи.
В передаче зубчатые колеса с меньшим числом зубьев называют шестерней, а с большим числом зубьев — колесом. При одинаковом числе зубьев зубчатых колес передачи шестерней называют ведущее зубчатое колесо, т. е. то колесо, которое сообщает движение парному зубчатому колесу, а колесом — ведомое.
Отношение чисел зубьев колеса к числу зубьев шестерни называют передаточным числом зубчатой передачи и обозначают и: 11=22/21. Передаточное число всегда больше единицы или равно ей.
Из кинематических показателей, относящихся к зубчатым зацеплениям, отметим частоту вращения зубчатого колеса, обозначаемую п, угловую скорость зубчатого колеса, обозначаемую со, и передаточное отношение зубчатой передачи, обозначаемое | и являющееся отношением угловых скоростей ведомого зубчатого колеса к угловой скорости ведущего зубчатого колеса:
/ = io2/>1
Зубчатая передача с параллельными осями, у зубчатых колес которой аксоидные, начальные и делительные поверхности цилиндрические, называется цилиндрической. Она состоит из цилиндрических колес внешнего (рис. 1, а) или внутреннего зацепления. Зубчатая передача с перекрещивающимися осями называется конической.
Зубчатые передачи со скрещивающимися осями называются гиперболоидными. К ним относятся гипоидная и спироидная зубчатые передачи, состоящие из конических колес (рис. 3),и червячная передача, состоящая из червяка и червячного колеса (рис. 4), которые, в свою очередь, делятся на передачи с цилиндрическим червяком (рис. 4,а) и глобоидным червяком (рис. 4,6).
Большое распространение в механизмах имеет цилиндрическая реечная передача (рис. 5), используемая для преобразования вращательного движения в поступательное. Одним из звеньев этой передачи является зубчатая рейка. Рейкой называется сектор цилиндрического зубчатого колеса, диаметры делительной и однотипных соосных поверхностей которого бесконечно велики, вследствие чего эти поверхности являются параллельными плоскостями, а концентричные окружности — параллельными прямыми.