Типы передач механических

4. Основные виды механических передач.

Механической передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения и направления скорости движения, с преобразованием вида движения. Необходимость применения таких устройств обусловлена нецелесообразностью, а иногда и невозможностью непосредственного соединения рабочего органа машины с валом двигателя. Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками.

Механические передачи вращательного движения делятся:

-     по способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);

-     по соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы);

-     по взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными, пресекающимися и перекрещивающимися осями валов.

 Зубчатые передачи

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.

Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.

Планетарные передачи

Планетарными называются передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями . Передача состоит из центрального колеса с наружными зубьями, центрального колеса с внутренними зубьями, водила и сателлитов . Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.

Червячные передачи

Червячная передача применяется для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются. Угол перекрещивания в большинстве случаев равен 90º. Наиболее распространенная червячная передача состоит из так называемого архимедова червяка, т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, равным двойному углу зацепления (2α = 40), и червячного колеса.

Волновые механические передачи

Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма.

Волновые зубчатые передачи являются разновидностью планетарных передач, у которых одно из колес гибкое.

Фрикционные передачи

Передачи, работа которых основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами.

Ременные передачи

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня. Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим трение между ремнем и шкивами, достаточное для передачи мощности от ведущего шкива к ведомому.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную, клиноременную и круглоременную

Цепные передачи

Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью и зубчатой цепью Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.

Передача винт-гайка

Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Широкое применение таких передач определяется тем, что при простой и компактной конструкции удается осуществить медленные и точные перемещения.

В авиастроении передача винт-гайка используется в механизмах управления самолетом: для перемещения взлетно-посадочных закрылков, для управления триммерами, поворотными стабилизаторами и др.

К преимуществам передачи относятся простота и компактность конструкции, большой выигрыш в силе, точность перемещений.

Недостатком передачи является большая потеря на трение и связанный с этим малый КПД.

Кулачковые механизмы

Кулачковые механизмы (рис. 2.26) по широте применения уступают только зубчатым передачам. Их используют в станках и прессах, двигателях внутреннего сгорания, машинах текстильной, пищевой и полиграфической промышленности. В этих машинах они выполняют функции подвода и отвода инструмента, подачи и зажима материала в станках, выталкивания, поворота, перемещения изделий и др.

Виды механизмов передачи движения

Передачей называют техническое приспособление для передачи того или иного вида движения от одной части механизма к другой. Передача происходит от источника энергии к месту ее потребления или преобразования. Первые передаточные механизмы были разработаны в античном мире и использовались в системах орошения Древнего Египта, Междуречья и Китая. Средневековые механики значительно усовершенствовали устройства, передающие движение, и разработали множество новых видов, используя и в прялках и гончарном деле. Подлинный же расцвет начался в Новое время, с внедрением технологий производства и точной обработки стальных сплавов.

Виды передачи движения

Виды передачи движения

В различных станках, бытовых приборах, транспортных средствах и других механизмах используют разнообразные виды передач.

Обычно различают следующие виды передачи:

• вращательного движения;
• прямолинейного или возвратно-поступательного;
• движения по определенной траектории.

Самым широко применяемым  типом механических передач являются вращательные.

Особенности зубчатого механизма

Такие механизмы предназначены для того, чтобы передавать вращение от одного зубчатого колеса к другому, используя зацепление зубцов. У них относительно малые потери на трение по сравнению с фрикционами, поскольку плотный прижим колесной пары друг к другу не нужен.

Зубчатый механизм

Пара шестерен преобразует скорость вращения вала обратно пропорционально соотношению числа зубцов. Это соотношение называют передаточным числом. Так, колесо с пятью зубьями будет вращаться в 4 раза быстрее, чем состоящее с ним в зацеплении 20-зубое колесо. Крутящий момент в такой паре уменьшится также в 4 раза. Это свойство используют для создания редукторов, понижающих скорость вращения с возрастанием крутящего момента (или наоборот).

Если необходимо получить большое передаточное число, то одной пары шестерен может быть недостаточно: редуктор получится очень больших размеров. Тогда применяют несколько последовательных пар шестерен, каждую с относительно небольшим передаточным числом. Характерным примером такого вида является автомобильная коробка передач или механические часы.

Зубчатый механизм способен также изменять направление вращения приводного вала. Если оси лежат в одной плоскости — применяют конические шестерни, если в разных- то передачу червячного или планетарного вида.

Планетарный зубчатый механизм

Для реализации движение с определенным периодом на одной из шестерен оставляют один (или несколько) зубец. Тогда вторичный вал будет перемещаться на заданный угол только каждый полный оборот ведущего вала.

Если развернуть одну из шестерен на плоскость – получится зубчатая рейка. Такая пара может преобразовывать вращательное движение в прямолинейное.

Для того чтобы шестерни входили в зацепление и эффективно передавали движение, необходимо, чтобы зубья точно совпадали между собой по профилю. Регламентированы основные параметры, используемые при расчете:

• Диаметр начальной окружности.
• Шаг зацепления — расстояние между соседними зубцами, определенное вдоль линии начальной окружности.
• Модуль. – Отношение шага к константе π. Шестерни с равным модулем всегда входят в зацепление, независимо от количества зубцов. Стандартом предписывается допустимый ряд значение модулей. Через модуль выражаются все основные параметры шестерни.
• Высота зуба.

Параметры зубчатого движения

Важными параметрами также являются высота головки и основания зуба, диаметр окружности выступов, угол контура и другие.

Передачи зубчатого вида обладают рядом очевидных достоинств. Это:

• преобразование параметров движения (число оборотов и крутящий момент) в широких пределах;
• высокая отказоустойчивость и ресурс работы;
• компактность;
• малые потери и большой коэффициент полезного действия;
• небольшие нагрузки на оси;
• стабильность передаточного числа;
• несложное обслуживание и ремонт.

Классификация зубчатых передач

Недостатки

Зубчатым механизмам свойственны и определенные минусы:

• При изготовлении и сборке требуется высокая точность и специальная обработка поверхностей.
• Неизбежный шум и вибрация, особенно при высоких оборотах или больших усилиях
• Жесткость конструкции приводит к поломкам при стопорении ведомого вала.

При выборе вида передачи конструктор сопоставляет преимущества и недостатки для каждого конкретного случая.

Механические передачи

Механические передачи служит для того, чтобы передать вращение от ведущего вала к ведомому, от места генерации механической энергии (обычно — двигатель того или иного типа) к месту ее потребления или преобразования.

Как правило, двигатели вращают свой вал с ограниченным пределом изменения числа оборотов и крутящего момента. Потребителям же требуются более широкие диапазоны.

По методу передачи механической энергии среди передач различают следующие виды:

• зубчатые;
• винтовые;
• гибкие.
• фрикционные.

Виды механических передач

Зубчатые передающие механизмы, в свою очередь, подразделяются на такие виды, как:

• цилиндрические;
• конические;
• профиль Новикова.

По соотношению скорости вращения ведущего и ведомого валов различают редукторы (снижающие обороты) и мультипликаторы (увеличивающие обороты). Современная механическая коробка передач для автомобиля объединяет в себе оба вида, являясь одновременно и редуктором, и мультипликатором.

Функции механических передач

Главная функция механических передач — это предать кинетическую энергию от ее источника к потребителям, рабочим органам. Помимо главной, передаточные механизмы выполняют и дополнительные функции:

• Изменение числа оборотов и крутящего момента. При постоянном количестве движения изменения этих величин обратно пропорциональны. Для ступенчатого изменения применяют сменные зубчатые пары, для плавного подходят ременные или торсионные вариаторы.
• Изменение направления вращения. Включает как обычный реверс, так и изменение направления оси вращения с помощью конических, планетарных или карданных механизмов.
• Преобразование видов движения. Вращательного в прямолинейное, непрерывного в циклическое.
• Раздача крутящего момента между несколькими потребителями.

Механические передачи выполняют и другие вспомогательные функции.

Классификация механических передач

Машиностроителями принято несколько классификаций в зависимости от классифицирующего фактора.

По принципу действия различают следующие виды механических передач:

• зацеплением;
• трением качения;
• гибкими звеньями.

По направлению изменения числа оборотов выделяют редукторы (снижение) и мультипликаторы (повышение). Каждый из них соответственно изменяет и крутящий момент (в обратную сторону).

По числу потребителей передаваемой энергии вращения вид может быть:

• однопотоковый;
• многопотоковый.

Классификация механических передач

По числу этапов преобразования – одноступенчатые и многоступенчатые.

По признаку преобразования видов движения выделяют такие типы механических передач, как

• Вращательно-поступательные. Червячные, реечные и винтовые.
• Вращательно-качательные. Рычажные пары.
• Поступательно-вращательные. Кривошипно-шатунные широко применяются в двигателях внутреннего сгорания и паровых машинах.

Для обеспечения движения по сложным заданным траекториям используют системы рычагов, кулачков и клапанов.

Основные показатели для выбора механических передач

Выбор типа передачи — сложная конструкторская задача. Нужно подобрать вид и спроектировать механизм, наиболее полно удовлетворяющий техническим требованиям, сформулированным для данного узла.

При выборе конструктор сопоставляет следующие основные факторы:

• опыт предшествующих аналогичных конструкций;
• мощность и момент на валу ;
• число оборотов на входе и на выходе;
• требуемый К.П.Д.;
• массогабаритные характеристики;
• доступность регулировок;
• плановый эксплуатационный ресурс;
• себестоимость производства;
• стоимость обслуживания.

При высоких передаваемых мощностях обычно выбирают многопоточный зубчатый вид. При необходимости регулировки числа оборотов в широком диапазоне разумно будет выбрать клиноременной вариатор. Конечное решение остается за конструктором.

Цилиндрические передачи

Механизмы такого вида выполняют с внутренним или с внешним зацеплением. Если зубья расположены под углом к продольной оси, шестерню называют косозубой. По мере увеличения угла наклона зубцов прочность пары повышается. Зацепление косозубого вида также отличается лучшей износостойкостью, плавностью хода и низким уровнем шума и вибраций.

Цилиндрическая передача

Недостатком этого типа является возникновение паразитной силы, действующей вдоль оси колеса. Это создает лишнюю нагрузку на опорные подшипники.

Коническая передача

Если необходимо изменить направление вращения, а оси валов лежат в одной плоскости, применяют конический тип передачи. Наиболее распространенный угол изменения – 90°.

Такой тип механизма более сложен в изготовлении и монтаже и, также как и косозубый, требует укрепления опорных конструкций.

Коническая передача

Конический механизм может передать до 80% мощности по сравнению с цилиндрическим.

Реечная и ременная зубчатая передача

Реечная передача преобразует вращательное движение в поступательное. Одно из зубчатых колес пары как бы развернуто в линию и представляет собой зубчатую рейку. Такой способ используется в рулевом управлений автомобиля, в других исполнительных механизмах.

Ременная передача была изобретена в доисторические времена и с тех пор заметно видоизменилась и усовершенствовалась.

Она состоит из двух закрепленных на входном и выходном валу колес-шкивов, охваченных кольцевым приводным ремнем. Вращение передается за счет сил трения, возникающих на шкивах.

Ременная зубчатая передача Реечная зубчатая передача

Плоские и круглые ремни используются при небольших нагрузках. Широкое распространение получил ремень в форме клина, шкив при этом выполняется со щечками, и зацепление осуществляется одной нижней и двумя боковыми поверхностями ремня.

Ремни также снабжаются зубчатыми фрагментами. Поликлиновые передачи широко применяются в современных автомобильных и мотоциклетных вариаторах. Они позволяют передавать значительный крутящий момент и плавно регулировать скорость вращения ведомого вала.

Достоинства и недостатки ременных передач

Преимущества:

• передача вращения на большие дистанции (до 20 метров);
• низкий уровень шума и вибраций;
• демпфирование динамических нагрузок упругим материалом ремня;
• простое устройство и эксплуатация, смазка ремня не требуется).

Недостатки:

• большие размеры (при равной мощности шестерня в 5-6 раз меньше шкива);
• переменное передаточное число из-за проскальзывания;
• малая долговечность по сравнению с зубчатыми колесами.

Чтобы обеспечить тяговую способность, ремень приходится подвергать большому предварительному натяжению. Это ускоряет износ подшипников и валов шкивов.

Применение

Из всех типов передач наиболее широко применяются зубчатые. Практически любой механизм, бытовой прибор, станок, механические часы, транспортное средство включает в себя зубчатые пары.

В последнее время, с прогрессом электротехники, разработкой новых материалов и отходом двигателей внутреннего сгорания на второй план, использование зубчатых механизмов приобрело тенденцию к сокращению.

Все чаще вместо редуктора используют электронную схему регулировки момента и числа оборотов электродвигателя. В электромобиле из нескольких тысяч движущихся частей, 30% из которых составляли разного вида шестерни, осталось несколько сотен.

Зубчатые шестерни в механизме часов Двигатель с зубчатым механизмом

Тяговые электродвигатели размещены непосредственно в колесе, необходимость в сложной трансмиссии отпадает.

Похожие тенденции намечаются и в бытовой технике.

Свои позиции зубчатые редукторы и трансмиссии сохраняют там, где требуется передача очень больших мощностей и крутящих моментов. Это промышленные установки, горная техника, некоторые виды транспортных систем.

Обслуживание

Своевременное обслуживание любой техники в соответствии с рекомендациями ее производителя обеспечит ее нормальное функционирование, паспортную производительность и выработку планового ресурса.

Обслуживание разбивается на несколько видов

• текущее обслуживание;
• диагностика;
• планово-предупредительный ремонт;
• внеплановый ремонт;
• аварийный ремонт.

При условии проведения текущего обслуживания и планово-предупредительных ремонтов в соответствии с графиками удается значительно снизить риски выхода оборудования из строя.

Диагностика проводится с заданной периодичностью и призвана выявить негативные изменения в работе оборудования на ранней стадии и минимизировать потери времени и средств на внеплановые ремонты.

Обслуживание зубчатых передач заключается в их своевременной смазке.

Для ременных необходимо периодическое восстановление силы натяжения ремня.

Диагностика проводится как методом визуального осмотра, таки измерением температуры, уровня шума и вибрации, ультразвуковым и рентгеновским просвечиванием механизма без его разборки.

Обслуживание зубчатого механизма

Стандарты

Основные параметры различных видов передач нормируются соответствующими ГОСТами:

• Зубчатые цилиндрические: 16531-83.
• Червячные 2144-76.
• Эвольвентные 19274-73.

Скачать ГОСТ 16531-83

Скачать ГОСТ 2144-76

Дополнительные параметры, методы расчета и особенности эксплуатации описаны в других государственных стандартах.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Составные части машин виды зубчатых передач. Механические передачи. Назначение и классификация. Виды механических передач и передаточных миханизмов

Механической передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения и направления скорости движения, с преобразованием вида движения. Необходимость применения таких устройств обусловлена нецелесообразностью, а иногда и невозможностью непосредственного соединения рабочего органа машины с валом двигателя. Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками.

По способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);

По соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы);

По взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными , пресекающимися и перекрещивающимися осями валов.

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.

Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней , с большим числом зубьев – колесом .

Планетарными называются передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями. Передача состоит из центрального колеса с наружными зубьями, центрального колеса с внутренними зубьями, водила и сателлитов. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.

Червячная передача применяется для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются. Угол перекрещивания в большинстве случаев равен 90º. Наиболее распространенная червячная передача состоит из так называемого архимедова червяка , т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, равным двойному углу зацепления (2α = 40), и червячного колеса.

Волновые механические передачи

Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма.

Волновые зубчатые передачи являются разновидностью планетарных передач, у которых одно из колес гибкое.

Передачи, работа которых основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами .

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня. Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим трение между ремнем и шкивами, достаточное для передачи мощности от ведущего шкива к ведомому.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную, клиноременную и круглоременную

Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью и зубчатой цепью Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.

Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Широкое применение таких передач определяется тем, что при простой и компактной конструкции удается осуществить медленные и точные перемещения.

В авиастроении передача винт-гайка используется в механизмах управления самолетом: для перемещения взлетно-посадочных закрылков, для управления триммерами, поворотными стабилизаторами и др.

К преимуществам передачи относятся простота и компактность конструкции, большой выигрыш в силе, точность перемещений.

Недостатком передачи является большая потеря на трение и связанный с этим малый КПД.

Кулачковые механизмы (рис. 2.26) по широте применения уступают только зубчатым передачам. Их используют в станках и прессах, двигателях внутреннего сгорания, машинах текстильной, пищевой и полиграфической промышленности. В этих машинах они выполняют функции подвода и отвода инструмента, подачи и зажима материала в станках, выталкивания, поворота, перемещения изделий и др.

Устройства, предназначенные для передачи мощности двигателя исполнительными органами машин, называются передаточными механизмами или механическими передачами.

Механические передачи позволяют понижать (повышать) скорость, осуществлять ступенчатое или бесступенчатое регулирование ее в широком диапазоне, изменять направление движения, преобразовывать один вид движения в другой, приводить в движение несколько механизмов от одного двигателя.

Типы механических передач LEGO «Technic»:

v зубчатые (цилиндрические, конические, червячная, реечная, планетарная);

v с гибкими элементами (цепные, ременные);

v фрикционные.

По способу передачи движения:

v движение с вала на вал передается за счет сил трения (ременные, червячные, фрикционные);

v движение передается зацеплением (зубчатые, цепные, с зубчатыми ремнями, червячные).

Рассмотрим принцип работы механической передачи. Будем условно называть пару, осуществляющую вращательное движение, колесами. Колесо, от которого передается вращение, принято называть ведущим, а колесо, получающее движение - ведомым.

Зная число оборотов в минуту ведущего колеса, мы можем определить число оборотов ведомого колеса.

Число оборотов ведомого колеса зависит от соотношения диаметров соединенных колес. Если диаметры обоих колес будут одинаковы, то и колеса будут крутиться с одинаковой скоростью. Если диаметр ведомого колеса будет больше ведущего, то ведомое колесо станет крутиться медленнее, и наоборот, если его диаметр будет меньше, оно будет делать больше оборотов (рис 211).

Рис. 211 Зависимость числа оборотов от диаметров колес

В LEGO «Technic» для моделей используются электродвигатели. Главная причина этого заключается в том, что электрический двигатель компактен, постоянно готов к работе и преобразовывать электрическую энергию в механическую может до тех пор, пока к нему подводится напряжение (подробнее о различных электродвигателях LEGO «Technic» будет рассмотрено в § 26).

Каждый двигатель имеет свою механическую мощность (N ), специфичную для конкретного типа двигателя. Важно то, что механическая мощность двигателя зависит от двух величин: угловой скорости и крутящего момента.

Угловая скорость (ω ) – это число оборотов вала двигателя, производимое в течение заданного интервала времени. В LEGO механизмах угловая скорость вращающихся осей двигателя преобразуется в линейную скорость транспортного средства. Единицы измерения угловой скорости - обороты в минуту (обороты в секунду). Различные типы двигателей LEGO имеют различные значения угловых скоростей, с менее чем 20 оборотами в минуту до более 1000 оборотов в минуту.

Крутящий момент (M ) – это сила, с которой приводной вал вращается. Чем выше крутящий момент, тем труднее остановить приводной вал. Поэтому двигатели, которые предлагают высокий крутящий момент, как правило, предпочтительнее, поскольку они могут приводить в движение тяжелые транспортные средства или более сложные механизмы, чем двигатели с низким крутящим моментом (чем больше вращающий момент, тем мощнее двигатель). Единица измерения вращательного момента в LEGO моторах – Н·см (произведение Ньютон на сантиметр). Значение вращающего момента у моторов LEGO «Technic» колеблется от 0,5 до 16,7 Н·см.

Механическая мощность в некотором упрощении - это произведение крутящего момента и угловой скорости.

механическая мощность = крутящий момент × угловая скорость

N = Mω

Мощность двигателя при нормальной скорости вращения есть величина постоянная, поэтому M = N / ω , т.е. крутящий момент двигателя обратно пропорционален угловой скорости вала двигателя.

В практических расчетах зависимость между мощностью, скоростью вращения вала и крутящим моментом на валу определяется для электродвигателей формулой: М=5,8N/n, М – крутящий момент на валу, N - мощность, n - скорость вращения вала.

Таким образом, для того чтобы при той же мощности двигателя, которой мы располагаем, увеличить крутящий момент, надо снизить скорость вращения вала. Сделать это можно с помощью специальных механизмов, называемых редукторами (от английского слова reduce – уменьшать, понижать).

Механизмы, предназначенные для увеличения скорости, а, следовательно, и для уменьшения крутящего момента на валу, называются мультипликаторами (multiplication – умножение, увеличение).

Рассмотрим модель колесного робота – мы хотим, чтобы он был легким и быстрым. Так как легкому роботу не требуется большого крутящего момента для перемещения, то мы можем преобразовать скорость вращения вала двигателя за счет использования пары зубчатых колес. Используя выше приведенное правило, нам необходимо на вал двигателя поставить шестерню большего диаметра (ведущая шестерня), а в качестве ведомой использовать шестерню меньшего диаметра, при этом мы уменьшим крутящий момент и увеличим скорость.

Вопрос: как измениться крутящий момент и скорость, если в качестве ведущего колеса использовать шестерню меньшего диаметра, чем у ведомой шестерни?

Зубчатые передачи

Зубчатой передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения с одного вала на другой и изменения частоты вращения посредством зубчатых колес и реек.

Рис. 212 Зубчатые передачи

Количество зубьев на зубчатых колесах может быть разным. Самое малое число зубьев – шесть. Зубчатые колеса с таким числом зубьев назывались шестеренками. Позже это название стало применяться ко всем зубчатым колесам с любым количеством зубьев.

Рис. 213 Примеры крепления зубчатых колес с балками

Итак, зубчатая передача может:

v передавать вращательное движение;

v изменять число об/мин;

v увеличивать или уменьшать силу вращения;

v менять направление вращения.

В зависимости от формы колес и их взаимного расположения различают следующие виды зубчатых передач : цилиндрическая, коническая, червячная, реечная, планетарная.

Цилиндрическая передача состоит из двух или нескольких цилиндрических колес установленных на параллельных валах.

Рис. 215 Цилиндрическая передача

Коническая передача состоит из двух конических колес, находящихся на двух валах, оси которых пересекаются. Угол пересечения может быть любой, но обычно он равен 90º.

Рис. 216 Коническая передача

Червячная передача (зубчато-винтовая передача) - механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса. Червячная передача применяется для перекрещивающихся, но не пересекающихся валов. Червячная передача состоит из винта (червяка) и зубчатого колеса.

Рис. 217 Червячная передача

Червячная передача обладает рядом уникальных свойств. Во-первых, она может быть использована только в качестве ведущего зубчатого колеса, и никак не может быть ведомой шестерней. Это очень удобно для механизмов, которые нужны для поднятия и удержания груза без нагрузки на двигатель. Существует много возможных применений этого свойства червячной передачи, например, во многих видах подъемных кранов и погрузчиков, железнодорожных барьеров, разводных мостах, лебедках. Очень широко червячная передача LEGO используется в конструкции захвата для робота-манипулятора.

Во-вторых, характерной особенностью червячной передачи является то, что она имеет большое передаточное отношение. Поэтому червячные передачи используются как понижающее всякий раз, когда есть очень высокий крутящий момент.

Вывод: червячная передача имеет ряд преимуществ:

v Занимает мало места.

v Имеет свойство самоторможения.

v Во много раз снижает число об/мин.

v Увеличивает силу привода.

v Изменяет направление вращательного движения на 90°.

Реечная передача – механическая передача, преобразующая вращательное движение зубчатого колеса в поступательное движение рейки и наоборот. Рейку можно рассматривать как вытянутую в прямую линию окружность большого зубчатого колеса.

Следует отметить, что существует в наборах LEGO коронная шестерня и шестерни с внутренним зацеплением.

Коронная шестерня - это особый тип шестерен, их зубья находятся на боковой поверхности. Такая шестерня работает, как правило, в паре с прямозубой шестерней.

Рис. 220 Соединения короной шестерни и цилиндрических колес с 8 и 24 зубьями

Шестерни с внутренним зацеплением имеют зубья, нарезанные с внутренней стороны. При их использовании происходит одностороннее вращение ведущей и ведомой шестерен. В данной зубчатой передаче меньше затрат на трение, а значит выше коэффициент полезного действия*. Применяются зубчатые колеса с внутренним зацеплением в ограниченных по габаритам механизмах, в планетарных передачах, в приводе робота манипулятора.

Рис. 221 Шестерня с внутренним зацеплением

Особенность шестерни с внутренним зацеплением LEGO - наличие зубьев на внешней стороне, поэтому ее можно использовать в передачах как цилиндрическое колесо с 56 зубьями.

Рис. 222 Способы соединения колеса с внутренним зацеплением с цилиндрической шестерней, колесом с короной и «червяком»

Рис. 223 Способ соединения колеса с внутренним зацеплением с мотором

Планетарная передача

Планетарная передача (дифференциальная передача) - механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую (коронную) шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Такая передача нашла широкое применение, например, она используется в кухонной технике или автоматической коробке передач автомобиля.

Основными элементами планетарной передачи можно считать следующие:

v Солнечная шестерня: находится в центре;

v Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней;

v Кольцевая шестерня: внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Рис. 224 Пример планетарной передачи: водило неподвижно, солнце ведущее, корона ведомая

В планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй - ведомым. Третий элемент при этом неподвижен (таблица 8).

Таблица 8. Элементы планетарной передачи

Неподвижный	Ведущий	Ведомый	Передача
Корона			Понижающая
		Повышающая
Солнце			Понижающая
		Повышающая
Водило			Реверс, понижающая
		Реверс, повышающая

Реверс - изменение хода механизма на обратный, противоположный.

Рис. 225 Пример конструкции планетарной передачи: корона неподвижна, водило ведущее, солнце ведомое

Механические передачи с гибкими элементами

Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передается с помощью гибких звеньев. В качестве гибких звеньев применяются ремни, шнуры, цепи различных конструкций.

Передачи с гибкими звеньями могут обеспечивать постоянное и переменное передаточное отношение со ступенчатым или плавным изменением его величины.

Ременная передача

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счет сил трения, возникающих между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего. Ременная передача мало чувствительна к взаимному положению ведущего и ведомого валов. Их можно даже повернуть под прямым углом друг к другу или ремень надеть в виде перекрещенной петли, и тогда направление вращения ведомого вала измениться.

Рис. 226 Ременная передача

Цепная передача

Рис. 227 Цепная передача

Рис. 228 Фрикционная передача

При фрикционной передаче вращение от одного колеса к другому передается при помощи силы трения. Оба колеса прижимаются друг к другу с некоторой силой и вследствие возникающего между ними трения одно вращает другое.

Фрикционные передачи широко применяются в машинах. Недостаток фрикционной передачи: большая сила, давящая на колеса, вызывающая дополнительное трение в машине, а, следовательно, требующая и дополнительную силу для вращения.

Кроме того, колеса при вращении, как бы они ни были прижаты друг к другу, дают проскальзывание. Поэтому там, где требуется точное соотношение чисел оборотов колес, фрикционная передача себя не оправдывает.

Проект «Автоматический шлагбаум»:

1. Сконструируйте модель автоматического шлагбаума.

Технические условия:

б) в конструкции используется червячная передача;

в) автоматическое поднимание и опускание стрелы шлагбаума должно происходить при помощи ультразвукового датчика.

4. В рамках робототехнического кружка изготовьте автоматический шлагбаум.

6. В рабочей тетради составьте описание автоматического шлагбаума.

Проект «Поворотная платформа»:

1. Сконструируйте модель поворотной платформы.

Технические условия:

а) в модель входит один сервомотор, микроконтроллер NXT;

б) в конструкции используется шестерня с внутренним зацеплением;

в) автоматический поворот платформы происходит с помощью датчика касания (датчика освещенности).

2. В рабочей тетради выполните эскиз модели.

3. Обсудите проект с учителем.

4. В рамках робототехнического кружка изготовьте поворотную платформу.

5. С помощью языка программирования NXT-G напишите программу для управления моделью.

6. В рабочей тетради составьте описание поворотной платформы.

Проект «Раздвижные автоматические двери»:

1. Сконструируйте модель раздвижных автоматических дверей.

Технические условия:

а) в модель входит один сервомотор, микроконтроллер NXT;

б) в конструкции используется реечная передача;

в) автоматическое открывание дверей происходит при помощи ультразвукового датчика (датчика освещенности).

2. В рабочей тетради выполните эскиз модели.

3. Обсудите проект с учителем.

4. В рамках робототехнического кружка изготовьте модель раздвижных автоматических дверей.

5. С помощью языка программирования NXT-G напишите программу для управления моделью.

6. В рабочей тетради составьте описание модели раздвижных автоматических дверей.

Виды передач для различной техники и механизмов

На станках и оборудовании применяют механические, электромеханические, гидравлические, пневматические и электрические приводы, т.е. устройства, состоящие из двигателя и передаточного механизма (передачи).

Все их можно разделить на:

• передачи вращательного движения
• передачи прямолинейного движения
• передачи для осуществления движений звеньев
• по заданным законам изменения скорости или заданной траектории.

Наиболее рапространены передачи механической энергии при вращательном движении.

Передачи можно классифицировать по:

- принципу действия - на передачи зацеплением, передачи трением, с одновременным использованием зацепления и трения (зубчато - ременные). Передачи зацеплением могут осуществляться непосредственным контактов тел качения (фрикционные) и гибкой связью ременные.

- изменению угловой скорости - на передачи, увеличивающие скорость движения звеньев (мультипликаторы) и передачи, уменьшающие скорость движения звеньев (редукторы);

- изменению передаточного отношения - на передачи с постоянным передаточным отношением, передачи со ступенчатым передаточным отношением (коробки скоростей) и передачи с плавным изменением передаточного отношения (вариаторы),

- направлению вращения - на передачи с постоянным направлением вращения и передачи с изменяющимся направлением вращения.

- время действия - на передачи одноразового использования, передачи кратковременного периодического действия и передачи с большими сроками службы.

- числу потоков передаваемой мощности - напередачи одно и многоступенчатые.

- числу ступеней в которых происходит изменение передаточного отношения, на передачи одно и многоступенчатые.

Передачи для преобразования видов движения можно подразделить на передачи для преобразования:

• вращательного движение в поступательное прямолинейное (винтовые и другие механизмы);
• вращательного движения в качательное (рычажные и другие механизмы);
• вращательного движения одновременно в качательное и возвратно-поступательное (передачи типа качалка-тяга и крипошипно-шатунные механизмы);
• возвратно - поступательного движения во вращательное (шатунно-кривошипные и другие механизмы)  

Среди передач, предназначенных для преобразования вращательного движения в поступательное наиболее распространены передачи типа винт-гайка.

Для осуществления движения по заданному закону изменения скорости или по сложной траектории наиболее широко применяют кулачковые, рычажные и клапанные механизмы.

 Передачи с зубчатым зацеплением, можно классифицировать по:

1. величине окружной скорости  - на тихоходные передачи, если окружная скорость в точке зацепления не превышает 3 м/с, среднескоростные передачи , если окружная скорость не превышает 4-15 м/с, и быстроходные передачи, если окружная скорость больше 15 м/с.

Величину окружной скорости необходимо учитывать при проектировании. Так, для высокоскоростных передач требуется повышенная точность изготовления деталей, применение узких зубчатых колес, учет дополнительных динамических нагрузок, возникающих от удара зубьев и т.п.

2. назначению - на силовые и кинематические зубчатые передачи,

3. взаимному расположению валов - на зубчатые передачи с параллельными, с пересекающимися и перекрещивающимися осями.

4. виду зуба - на передачи с прямыми, косыми, шевронными и винтовыми зубьями.

5. форме кривой, образующей рабочий участок профиля зуба - на передачи с эвольвентным профилем зуба, с профилем зуба, образованным дугами окружностей, с треугольным профилем зуба (часовые, цевочные и т.д.).    

6. виду зацепления - на передачи внешнего зацепления, внутреннего зацепления и передачи, состоящие из зубчатого колеса с внешними зубьями и рейки.

7. характеру относительного движения зубчатых колес - на простые и планетарные передачи.

Планетарные, передачи, имеющие зубчатые колеса с перемещающимися геометрическими осями могут иметь одну или две степени свободы. В последнем случае их называют дифференциальными.

Волновые передачи по принципу действия можно разделить на фрикционные, зубчатые и винтовые.

Планетарная передача

Волновая передача

Тенденция к повышению частоты вращения электродвигателей приводит к тому, что что общее передаточное отношение в некоторых механизмах может возрастать. ОДнако передаточные отношения в одноступенчатых передачах не превышают 8...10. При больших передаточных отношениях между двигателями и передаточными механизмами применяют многоступечатые зубчатые передачи. В соответствии с кинематической и конструктивной схемами различают следующие многоступенчатые передачи:

• многоступенчатые зубчатые передачи соосной системы,
• многоступенчатые зубчатые передачи развернутой схемы,
• редукторы с раздвоеной быстроходной ступенью,
• комбинированные многоступенчатые передачи, включающие различные виды зубчатых передач, в том числе винтовые или червячные передачи.

Основные показатели для выбора механических передач:

1) Передаточное отношение

2) Передаваемый крутящий момент и передаваемая мощность

3) Частота вращения ведущего вала

4) Коэффициент полезного действия КПД

5) Габаритные размеры передачи

6) Масса

7) Стоимость

8) Долговечность, ресурс работы

9) Надежность

10) Режим работы

11) Возможность регулирования

12) Точность

При выборе типа передачи учитывают соответствие их характеристик общим и специальным требованиям.

Оптимальный выбор передачи - задача достаточно сложная, что обусловленно разнообразием передач, их характеристик, необходиомстью оценки как абсолютных, так и удельных технико - экономических параметров передач.Несущая способность однопоточных передач определяется контактной прочностью зубьев.

Для больших мощностей предпочтителен выбор передач многопоточных с внутренним зацеплением, с высокой контактной и изгибочной прочностью зубьев и работоспособностью узлов трения. Однако широкий диапазон изменения характеристик передач и предъявляемых требований и критериев затрудняют оптимальность выбора передачи и детале, входящих в нее.

Просмотров: 5153 | Дата публикации: Среда, 06 августа 2014 10:00 |

---

Смотрите также

• 
  Ситроен с5 седан
• 
  Сухая мойка автомобилей принцип работы
• 
  Ваз 2106 как чистить карбюратор
• 
  Давление бензонасоса ваз 2110
• 
  Роликовые обгонные муфты
• 
  Starline горит тормоз на брелке
• 
  Сколько должен показывать ампер заряженный аккумулятор
• 
  Лучшие дизельные двигатели
• 
  Сцепление dsg 7
• 
  Абразивная полировка царапин
• 
  Для чего в автомобиле нужна коробка передач

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453