О зубчатой, ременной, цепной, червячной и планетарной передачах

Основными достоинствами планетарных передач являются:

• малые габариты и масса вследствие передачи мощности по нескольким потокам, численно равным количеству сателлитов. При этом нагрузка в каждом зацеплении уменьшается в несколько раз;
• удобство компоновки в машинах благодаря соосности ведущего и ведомого валов;
• работа с меньшим шумом, чем в обычных зубчатых передачах, что обусловлено меньшими размерами колес и замыканием сил в механизме. При симметричном расположении сателлитов силы в передаче взаимно уравновешиваются;
• малые нагрузки на валы и опоры, что упрощает конструкцию опор и снижает потери в них;
• возможность получения больших передаточных чисел при небольшом числе зубчатых колес и малых габаритах передачи.

Не лишены планетарные передачи и недостатков:

• повышенные требования к точности изготовления и монтажа передачи;
• большее количество деталей, в т. ч. подшипников, и более сложная сборка.

***

Область применения планетарных передач

Планетарные передачи применяют как редукторы в силовых передачах и приборах, в коробках передач автомобилей и другой самоходной техники, при этом передаточное число такой КПП может изменяться путем поочередного торможения различных звеньев (например, водила или одного из колес), в дифференциалах автомобилей, тракторов и т. п.

Широкое применение планетарные передачи нашли в автоматических коробках передач автомобилей благодаря удобству управления передаточными числами (переключением передач) и компактности. Можно встретить планетарные передачи и в механизмах привода ведущих колес современных велосипедов. Часто применяют планетарную передачу, совмещенную с электродвигателем (мотор-редуктор, мотор-колесо).

***

Передаточное число планетарных передач

При определение передаточного числа планетарной передачи используют метод остановки водила (метод Виллиса).
По этому методу всей планетарной передаче мысленно сообщается дополнительное вращение с частотой вращения водила nН, но в обратном направлении. При этом водило как бы останавливается, а закрепленное колесо освобождается.

Получается так называемый обращенный механизм, представляющий собой обычную непланетарную передачу, в которой геометрические оси всех колес неподвижны. Сателлиты при этом становятся промежуточными (паразитными) колесами, т. е. колесами, не влияющими на передаточное число всего механизма.

Передаточное число в обращенном механизме определяется как в духступенчатой передаче с одним внешним и вторым внутренним зацеплением.

Здесь существенное значение имеет знак передаточного числа.

Передаточное число считают положительным, если в обращенном механизме ведущее и ведомое звенья вращаются в одну сторону, и отрицательным, если в разные стороны. Так, для обращенного механизма передачи по рис. 1 имеем:

u = u1×u2 = (-n1/n2)×(-n2/-n3) = (-z2/z1)×(z3/z2) = – z3/z1,

где z – числа зубьев колес.

В качестве примера определим передаточное число для планетарной передачи, изображенной на рис. 1, при передаче движения от колеса 1 к водилу Н. Мысленная остановка водила в этой передаче равноценна вычитанию его частоты nН из частоты вращения колес.
Тогда для обращенного механизма этой передачи имеем:

u’ = (n1 – n2)/(n3 – nН) = – z3/z1,

где (n1 – nН) и (n3 – nН) – частоты вращения колес 1 и 3 относительно водила Н;
z1 и z3 – числа зубьев колес 1 и 3.

Для планетарной передачи, у которой колесо 3 закреплено в корпусе неподвижно (n3 = 0), колесо 1 является ведущим, а водило Н – ведомым.
Тогда получим передаточное число такой передачи:

(n1 – nН)/(- nН) = – z3/z1;
– n1/nН + 1 = -z3/z1

или

u = n1/nН = 1 + z3/z1.

***



В отличие от обычных зубчатых передач расчет планетарных начинают с подбора чисел зубьев на колесах и сателлитах. Рассмотрим последовательность подбора чисел зубьев на примере планетарной передачи, изображенной на рис. 1.

Число зубьев z1 центральной шестерни 1 задают из условия неподрезания ножки зуба: z1 ≥ 17. Принимают z1 = 24 при Н ≤ 350 НВ; z1 = 21 при Н ≤ 52 HRC и z1 = 17 при Н > 52 HRC.

Число зубьев неподвижного центрального колеса 3 определяют по заданному передаточному числу u:

z3 = z1(u – 1).

Число зубьев z2 сателлита 2 вычисляют из условия соосности, в соответствии которым межосевые расстояния aw зубчатых пар с внешним и внутренним зацеплением должны быть равны.
Из рис. 1 для немодифицированной прямозубой передачи:

aw = 0,5(d1 + d2) = 0,5(d3 – d2),        (1)

где d = mz – делительные диаметры колес.

z2 = 0,5(z3 – z1).

Полученные числа зубьев z1, z2, и z3 проверяют по условиям сборки и соседства.

Условие сборки требует, чтобы во всех зацеплениях центральных колес с сателлитами имело место совпадение зубьев со впадинами, в противном случае собрать передачу будет невозможно.

Установлено, что при симметричном расположении сателлитов условие сборки удовлетворяется, когда сумма зубьев центральных колес (z1 + z3) кратна числу сателлитов с = 2…6 (обычно с = 3), т. е.

должно соблюдаться условие:

(z1 + z3)/c = целое число.

Условие соседства требует, чтобы сателлиты не задевали зубьями друг друга. Для этого необходимо, чтобы сумма радиусов вершин зубьев соседних сателлитов, равная da2 = m(z2 + 2) , была меньше расстояния l между их осями (рис. 1), т. е.:

da2 < l = 2aw sin (180˚/c),        (2)

где aw = 0,5m(z1 + z2) – межосевое расстояние.

Из формулы (2) следует, что условие соседства удовлетворяется, когда

z2 + 2 (z1 + z2) sin (180˚/c).        (3)

***

Расчет на прочность планетарных передач

Расчет на прочность зубчатых передач планетарного типа ведут по методике, применяемой для обычных зубчатых передач.

Основными критериями работоспособности для большинства планетарных передач (как и для всех зубчатых передач), является усталостная контактная прочность рабочих поверхностей зубьев и прочность зубьев при изгибе.

При этом под контактной прочностью понимают способность контактирующих поверхностей зубьев обеспечить требуемую безопасность против прогрессирующего усталостного выкрашивания, а прочностью при изгибе – способность зубьев обеспечить требуемую безопасность против усталостного излома зуба.

Расчет выполняют для каждого зацепления. Например, в передаче, изображенной на рис. 1, необходимо рассчитать внешнее зацепление колес 1 и 2 и внутреннее – колес 2 и 3. Так как модули и силы в этих зацеплениях одинаковы, а внутреннее зацепление по своим свойствам прочнее внешнего, то при одинаковых материалах колес достаточно рассчитать только внешнее зацепление.

Расчет начинают с подбора чисел зубьев колес, как было показано выше.

При определении допускаемых напряжений коэффициенты долговечности находят по эквивалентных числам циклов нагружения. При этом число циклов перемены напряжений зубьев за весь срок службы вычисляют при вращении колес только относительно друг друга.

При определении допускаемых напряжений изгиба для зубьев сателлита вводят коэффициент YA, учитывающий двустороннее приложение нагрузки (симметричный цикл нагружения).

Межосевое расстояние планетарной прямозубой передачи для пары колес внешнего зацепления (центральной шестерни с сателлитом) определяют по формуле:

aw = 450(u’ + 1)× 3√{(КНТ1Кc)/(ψbau'[σ]Н2с)},

Ширина b3 центрального колеса 3 определяется по формуле b3 = ψbaaw.
Ширину b2 венца сателлита принимают на 2…4 мм больше значения b3; ширина центральной шестерни b1 = 1,1b2.

Модуль зацепления определяют по формуле:

m = 2aw/(z2 + z1).

Получнный расчетом модуль округляют до ближайшего стандартного значения, а затем уточняют межосевое расстояние:

aw = m(z2 + z1)/2.

Окружную силу Ft в зацеплении вычисляют по формуле:

Ft = 2×103КcТ1/сd1.

Радиальную силу Fr определяют по формуле:

Fr = Ft tg αw,

где αw = 20˚ – угол зацепления.

***

Волновые передачи



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник - http://k-a-t.ru/detali_mashin/24-dm_zubchatye12/index.shtml

4. Основные виды механических передач

Механической
передачейназывают
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.

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

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.

Источник - https://StudFiles.net/preview/5828163/page:3/

Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные

Механическая передача – механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. [1]

Типы механических передач:

• зубчатые (цилиндрические, конические);
• винтовые (винтовые, червячные, гипоидные);
• с гибкими элементами (ременные, цепные);
• фрикционные (за счёт трения, применяются при плохих условиях работы).

В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:

• редукторы (понижающие передачи) – от входного вала к выходному уменьшают частоту вращения и увеличивают крутящий момент;
• мультипликаторы (повышающие передачи) – от входного вала к выходному увеличивают частоту вращения и уменьшают крутящий момент.

Зубчатая передача – это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. [2]

Зубчатые передачи предназначены для:

• передачи вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся или скрещивающиеся оси;
• преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (передача “рейка-шестерня”).

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом.

Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов:

• с параллельными осями (цилиндрические с внутренним и внешним зацеплениями);
• с пересекающимися осями (конические);
• с перекрестными осями (рейка-шестерня).

Цилиндрические зубчатые передачи (рисунок 1) бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колёса.

С увеличением угла повышается прочность косозубых передач (за счёт наклона увеличивается площадь контакта зубьев, уменьшаются габариты передачи).

Однако в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы угол наклона ограничивают 8-20°. Этот недостаток исключён в шевронной передаче.

Рисунок 1 – Основные виды цилиндрических зубчатых передач

Конические зубчатые передачи (рисунок 2) применяют в тех случаях, когда оси валов пересекаются под некоторым углом, чаще всего 90°. Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические.

Нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% цилиндрической. Для повышения нагрузочной способности конических колёс применяют колёса с непрямыми (тангенциальными, круговыми) зубьями.

Рисунок 2 – Конические зубчатые передачи

Достоинства зубчатых передач:

• компактность;
• возможность передавать большие мощности;
• большие скорости вращения;
• постоянство передаточного отношения;
• высокий КПД.

Недостатки зубчатых передач:

• сложность передачи движения на значительные расстояния;
• жёсткость передачи;
• шум во время работы;
• необходимость в смазке.

Червячные передачи (рисунок 3) применяют для передачи движения между перекрещивающимися осями, угол между которыми, как правило, составляет 90°. Движение в червячных передачах передается по принципу винтовой пары.

Рисунок 3 – Червячная передача

В отличие от большинства разновидностей зубчатых в червячной передаче окружные скорости на червяке и на колесе не совпадают. Они направлены под углом и отличаются по значению. При относительном движении начальные цилиндры скользят.

Большое скольжение является причиной низкого КПД, повышенного износа и заедания. Для снижения износа применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк – сталь, венец червячного колеса – бронза (реже – латунь, чугун).

Достоинства червячных передач:

• большие передаточные отношения;
• плавность и бесшумность работы;
• высокая кинематическая точность;
• самоторможение.

Недостатки червячных передач:

• низкий КПД;
• высокий износ, заедание;
• использование дорогих материалов;
• высокие требования к точности сборки.

Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передаётся с помощью гибких звеньев. В качестве гибких звеньев применяются: ремни, шнуры, канаты разных профилей, провода, стальную ленту, цепи различных конструкций.

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

Для сохранности постоянства натяжения гибких звеньев в механизмах применяются натяжные устройства: ролики, пружины, противовесы и т.п.

Различают следующие разновидности передач с гибкими звеньями:

• по способу соединения гибкого звена с остальными:
  • фрикционные;
  • с непосредственным соединением;
  • с зацеплением;
• по взаимному расположению валов и направлению их вращения:
  • открытые;
  • перекрёстные;
  • полуперекрёстные;

Ременная передача (рисунок 4) состоит из двух шкивов, закреплённых на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счёт сил трения, возникающих между шкивами и ремнём вследствие натяжения последнего.

В зависимости от формы поперечного перереза ремня различают передачи:

• плоскоременную;
• клиноременную (получили наиболее широкое применение);
• круглоременную.
  Рисунок 4 – Ременная передача

Наибольшие преимущества наблюдаются в передачах с зубчатыми (поликлиновыми) ремнями.

Достоинства ременных передач:

• возможность передачи движения на значительные расстояния;
• плавность и бесшумность работы;
• защита механизмов от колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
• защита механизмов от перегрузки за счёт возможного проскальзывания ремня;
• простота конструкции и эксплуатации (не требует смазки).

Недостатки ременных передач:

• повышенные габариты (при равных условиях диаметры шкивов в 5 раз больше диаметров зубчатых колёс);
• непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня;
• повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (в 2-3 раза больше, чем у зубчатых передач);
• низкая долговечность ремней (1000-5000 часов).

Цепная передача (рисунок 5) основана на принципе зацепления цепи и звёздочек. Цепная передача состоит из:

• ведущей звёздочки;
• ведомой звёздочки;
• цепи, которая охватывает звёздочки и зацепляется за них зубьями;
• натяжных устройств;
• смазывающих устройств;
• ограждения.
  Рисунок 5 – Цепные передачи: а) с роликовой цепью; б) с зубчатой пластинчатой цепью

Область применения цепных передач:

• при значительных межосевых расстояниях;
• при передаче от одного ведущего вала нескольким ведомым;
• когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надёжны.

По типу применяемых цепей бывают:

• роликовые;
• втулочные (лёгкие, но большой износ);
• роликовтулочные (тяжёлые, но низкий износ);
• зубчатые пластинчатые (обеспечивают плавность работы).

Достоинства цепных передач (по сравнению с ременной передачей):

• большая нагрузочная способность;
• отсутствие скольжения и буксования, что обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при кратковременных перегрузках;
• принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи;
• могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях.

Недостатки цепных передач связаны с тем, что звенья располагаются на звёздочке не по окружности, а по многоугольнику, что влечёт:

• износ шарниров цепи;
• шум и дополнительные динамические нагрузки;
• необходимость обеспечения смазки.

Фрикционная передача – кинематическая пара, использующая силу трения для передачи механической энергии (рисунок 6). [3]

Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.

Фрикционные передачи делятся:

• по расположению валов:
  • с параллельными валами;
  • с пересекающимися валами;
• по характеру контакта:
  • с внешним контактом;
  • с внутренним контактом;
• по возможности варьирования передаточного отношения:
  • нерегулируемые;
  • регулируемые (фрикционный вариатор);
• при наличии промежуточных тел в передаче по форме контактирующих тел:
  • цилиндрические;
  • конические;
  • сферические;
  • плоские.

Перечень ссылок

Вопросы для контроля

1. Что называют механической передачей, их основные разновидности?
2. Что представляют собой зубчатые передачи: описание, назначение, классификация, достоинства и недостатки?
3. Каков принцип работы червячных зубчатых передач, их основные достоинства и недостатки?
4. Что представляют собой передачи с гибкими звеньями: описание, назначение, классификация?
5. Какие основные достоинства и недостатки ременных передач в сравнении с цепными?
6. Что представляют собой фрикционные передачи: описание, назначение, классификация?

Источник - https://eam.su/peredachi-ix-vidy-frikcionnye-remennye-cepnye-zubchatye-chervyachnye.html

Виды передач. Фрикционная передача Зубчатая передача Ременная передача Червячная передача Цепная передача Храповые механизмы – PDF

Содержание тестовых материалов 1. Известно, что передаточное отношение передачи 2,5. К какому типу передач относится эта передача? 2. Известно, что передаточное отношение передачи 1,5. К какому типу передач Подробнее

Механизм- система искусственно соединенных элементарных тел (звеньев), в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев, все остальные звенья движутся определенным образом. Рычажные механизмы- Подробнее

Глава 5 11 Модель «Мельница» Понять Человек издавна использовал энергию ветра и воды, чтобы передвигаться на парусных судах, молоть муку, сбивать масло на мельницах. С течением времени потребность человечества Подробнее

Подробнее

Аннотация Пояснительная записка содержит 105 страниц, в том числе 16 рисунков, 5 таблиц и 9 источников. Графическая часть состоит из 2 листов формата А1. В данном проекте изложены основные положения и Подробнее

Лекция 9. РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ 9.. Общие сведения о ременных передачах. Ременные передачи относятся к механическим передачам трения с гибкой связью, в которых передача вращательного движения на большие расстояния Подробнее

ФГБОУ ВО «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени Д. К. Беляева» Инженерный факультет Вопросы к олимпиаде по технической механике и инженерной графике (I этап) Укажите номер правильного Подробнее

Расчет цепной передачи В машиностроении цепи находят применение в качестве элементов механических приводов – приводные цепи; как тяговые органы машин непрерывного транспорта (конвейеров элеваторов транспортеров Подробнее

Зубчатыми называют механизмы (передачи), в которых движение между звеньями (зубчатыми колесами) передается с помощью последовательно зацепляющихся зубьев. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней,

Подробнее

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет Подробнее

Цепные передачи Цепная передача основана на зацеплении цепи 1 и звездочек 2. Преимущества и недостатки Принцип зацепления и высокая прочность стальной цепи позволяют обеспечивать большую нагрузочную способность Подробнее

Тестовые задания по учебной дисциплине «Техническая механика» ТЗ Формулировка и содержание ТЗ 1 Выбрать правильные ответы. Теоретическая механика состоит из разделов: а) статика б) кинематика в) динамика Подробнее

Подробнее

Раздел 4. Введение в передачи. В современных машинах передача энергии может осуществляться механическими, гидравлическими, пневматическими и другими устройствами. В курсе «Детали машин» рассматривают только Подробнее

ВОПРОСЫ ПО КУРСУ «ДЕТАЛИ МАШИН» 1. Каково содержание курса «Детали машин». 2. Классификация деталей машин. 3. Требования, предъявляемые к машинам и их деталям. 4. Основные критерии работоспособности и Подробнее

ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА. Поток 2ТС, 2ТД. Тест 4. Анализ отдельных групп деталей и механизмов. 1. Выберите утверждения, которые справедливы применительно к понятию “деталь”. это элемент машины, конструкции, Подробнее

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТОРГОВО- Подробнее

2 Определение частоты вращения вала электродвигателя Требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле n =n 2 i где i передаточное отношение привода В дальнейших расчетах вместо Подробнее

Аннотация к дисциплине «Детали машин и основы конструирования» 1. Требования ФГОС ВО к результатам освоения основной профессиональной образовательной программы бакалавриата 1.1. Цель и задачи дисциплины Подробнее

Подробнее

Вопросы для самопроверки – Опишите взаимное положение валов в передаче 10 11, см. рис. 16 1. Передача с параллельными осями валов 2. Передача с пересекающимися осями валов 3. Передача с перекрещивающимися Подробнее

Виды редукторов, назначение, типы, преимущества, недостатки. Выполнил: Морев Ю.В. Проверил: Ляшов А.Л. Содержание 1. Что такое редуктор? 2. Назначение и состав редуктора 3. Типы редукторов 4. Виды редукторов, Подробнее

Зубчатую передачу с пересекающимися осями, у которой начальные и делительные поверхности колес конические, называют конической. Коническая передача состоит из двух конических зубчатых колес (рис. 45) и Подробнее

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ И ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Подробнее

Источник: https://docplayer.ru/48619007-Vidy-peredach-frikcionnaya-peredacha-zubchataya-peredacha-remennaya-peredacha-chervyachnaya-peredacha-cepnaya-peredacha-hrapovye-mehanizmy.html

Передаточное отношение

Одной из важнейших кинематических характеристик в теории механизмов и машин является передаточное отношение.

Оно позволяет определить, на какую величину возрастает момент приложенной силы, когда происходит передача вращения от одной детали к другой.

На практике для решения различных технических задач механизмы создаются с кинематической схемой, имеющей постоянное или переменное передаточное отношение.

Общее определение

Значение передаточного отношения у кинематических схем рассчитывается по стандартному математическому выражению. Результат получается при проведении математической операции деления значения угловой скорости ведущего вала или шестерёнки, на такой же параметр ведомого вала. Вместо этих значений используют отношение их частот вращения.

Современные кинематические схемы реализованы с использованием следующих механических соединений:

• с зубчатым зацеплением (в разных вариациях);
• червячных;
• фрикционных соединений;
• с помощью цепей;
• посредством специальных ремней;
• планетарных соединений.

Передача вращения основана на двух физических принципах: с помощью силы трения, с использованием механизмов зацепления. В зависимости от решаемой задачи механизмы изготавливаются с замедлением и ускорением. Первые называются редукторами, вторые — мультипликаторами. Обе разновидности бывают одноступенчатыми, двухступенчатыми, многоступенчатыми.

Пространственное расположение осей определяет следующие виды механизмов:

• параллельные (в них оба вала расположены параллельно друг относительно друга);
• пересекающиеся (зацепление происходит посредством пересечения);
• перекрещивающиеся механизмы (у них валы вступают в перекрестное зацепление).

Все типы механизмов бывают замедляющие и ускоряющие движение. Наиболее частое применение замедляющих конструкций объясняется более высокой скоростью используемых двигателей и необходимостью увеличить мощность выходного элемента кинематической схемы.

В зависимости от соотношения скоростей возникает вопрос: может ли передаточное отношение быть отрицательным? Этот коэффициент является отношением величин имеющих только положительные значения.

Он не может быть отрицательным. В зависимости от отношения числителя к знаменателю результат получиться больше единицы или меньше.

В первом случает, он справедлив для редукторов, во втором для мультипликаторов.

В сводной таблице можно найти зависимость значения передаточного числа от допустимой мощности, которая передаётся конкретным видом соединения.

Это механическое соединение двух или более вращающихся валов при помощи специальных колёс, на поверхности которых выточены зубья. Такой тип подразделяется по следующим характеристикам:

• форме и типу зубьев;
• относительному расположению валов в корпусе;
• расчётной скорости вращения колёс;
• степени защиты от внешних воздействий.

Важную роль в понимании работы всего механизма играет передаточное отношение зубчатой передачи. Его вычисляют, используя классическое выражение. Оно находится с подстановкой различных параметров. Например, подсчитывая численность изготовленных зубьев на ведущем и ведомом колесе. Формула позволяет получать результаты с высокой степенью точности:

Где i12 — передаточное отношение от звена 1 к звену 2 (звено 1 — ведущее, звено 2 — ведомое; d1,d2 — диаметры звеньев; z1, z2 — количество зубьев звеньев (если таковые имеются); M1, M2 — крутящие моменты звеньев; ω1, ω2 — угловые скорости звеньев; n1, n2 — частоты вращения звеньев.

В большей степени он зависит от количества зубьев расположенных на шестерёнке. Существенным достоинством зубчатого соединения является постоянство расчётного и реального передаточного отношения. Она связано с отсутствием эффекта проскальзывания.

Существенное влияние на величину этого показателя оказывает применяемое количество шестерней и число зубчатых колёс.

Для цилиндрической передачи этот параметр кроме приведенных выше параметров зависит от межосевого расстояния. Цилиндрические зубчатые передачи распространены в различных агрегатах легковых и грузовых автомобилей, тракторов, сельскохозяйственной техники. Их активно используют в трансмиссии.

Зубчатая передача обладает самым большим коэффициентом передачи мощности. Она способна отдавать мощность до 4500 кВт с передаточным числом достигающим 6,3.

Для получения поступательного движения применяется реечное соединение. Конструктивно она состоит из шестерёнки, рейки с нанесёнными зубьями. Для реечной передачи учитывают диаметр окружности и количество зубьев на колесе, число зубьев расположенных на рейке.

Планетарная передача

Широко применяется так называемая планетарная кинематическая схема. Она представляет собой механизм, предназначенный для передачи, преобразования вращательного движения. С этой целью используются зубчатые колеса, расположенные на перемещающейся оси.

Конструктивными элементами являются: центральные зубчатые колеса, закреплённые на неподвижных осях, боковые зубчатые колеса (расположены на перемещающихся осях). Для обеспечения наилучшего эффекта планетарные механизмы изготовляются на параллельных осях.

Максимальное значение передаточного числа достигает 9 единиц.

Коэффициент полезного действия достаточно высокий. Его значение приближается к 0,98. Наиболее распространёнными являются конструкции, в которых применяются нескольких сателлитов. Их располагают с угловыми шагами равной величины.

В обратимых образцах предусмотрено движение в прямом и обратном направлении. В необратимых конструкциях такое движение невозможно. Изменение передаточного отношения бывает ступенчатым или бесступенчатым.

Ярким представителем первого агрегата является механическая коробка передач автомобиля. Второй вариант применяется в вариаторах.

Рассмотренные передаточные отношения передач рассчитываются на этапе проектирования агрегата при выборе кинематической схемы. С их помощью производится выбор типа соединения, определяется эффективность. Оценивается надёжность всего механизма.

Цепная передача

Хорошо известна цепная передача. Она относится к гибким конструкциям. Передаточное отношение цепной передачи рассчитывается расчёту зубчатых систем. Ведущая и ведомая звёздочка рассматриваются как зубчатые колеса. Значение этого параметра достигает 15.

Особенностью такой конструкции считается требование иметь определённое провисание цепи.  Настройка этого параметра проводится с помощью специального регулирующего винта.

Достоинства подобного соединения сводятся к следующему:

• низкая критичность к возможным ошибкам при установке валов.
• передача мощности производится с использованием нескольких звездочек;
• длина передачи вращения может быть достаточно большой.

К недостаткам можно отнести быстрый износ соединительных элементов цепи. Это требует периодической смазки. Вторым недостатком считается высокий уровень шума.

Кроме передаточного числа для них рассчитывается величина статистической разрушающей силы. Этот параметр зависит от требуемого коэффициента безопасности. Его задают в интервале от 6 до 10. Он обеспечивает качественную работу всего механизма, высокую надёжность соединения и долговечность.

Червячная передача

Необходимость изменения вращательного движения под углом требует создания специального вида систем. К таким конструкциям относится червячная передача. Основной элемент такой передачи может быть цилиндрической формы, глобоидным, эвольвентным, архимедовым винтом. Это зависит от поверхности, на которой расположена резьба, и профиля резьбы.

В качестве параметров, используемых для расчёта передаточного числа подставляемых в выражение, используют существующее количество заходов червячного механизма. Обычно оно варьируется от одного до четырёх.

Таблица передаточных отношений для червячной схемы позволяет рассчитать необходимое количество элементов зацепления.

Основными недостатками передачи являются:

• высокая температура нагрева элементов во время передачи вращения;
• наличие эффекта проскальзывания;
• затормаживание и заедание;
• низкий КПД;
• как следствие невысокую надёжность.

Ременная передача

Данная конструкция является часто встречающейся. Её тип определяется расположением вала и направлением движения ремня. Их классифицируют следующим образом:

• открытого типа;
• перекрестной формы;
• ступенчатой системы;
• угловой.

Для повышения надёжности применяют спаренное соединение. Реализация подобных конструкций производится с помощью ремней различного сечения. Наиболее популярными являются три типа: прямоугольные, в форме трапеции, круглого сечения.

Значение передаточного отношения рассчитывается подстановкой в классическую формулу скоростей вращения ведущего и ведомого валов. Иногда в расчёте используют число оборотов каждого из валов. В качестве альтернативного варианта при расчёте этого параметра используются величины диаметров (радиусов) шкивов.

Источник: http://StankiExpert.ru/tehnologii/peredatochnoe-otnoshenie.html

Типы передач вращательного движения – Технарь

В механизмах станков для передачи движения от одного звена к другому служат ременные, цепные, зубчатые, винтовые, реечные передачи, муфты и др. Условные обозначения механических передач и других элементов в приводах станков даны в табл. 5.

Ременная передача состоит из двух шкивов, установленных на двух валах и соединенных между собой гибким ремнем. Один шкив называют ведущим, второй шкив получает вращение от первого в результате сил трения между ремнем и шкивами и является ведомым. В зависимости от формы сечения ремня передачи бывают клино-, плоско- и круглоременные.

Ремни служат также для непосредственной передачи вращения от электродвигателя к шпинделю станка, когда требуется сообщить высокие частоты вращения и должна быть достигнута плавная безвибрационная работа станка (в быстроходных станках токарной группы и на шлифовальных станках и т. д.).

В механизмах вспомогательных движений кроме клиновых применяют передачи плоским ремнем, передачи круглым ремнем и шнуром.

В клиноременной передаче (рис. 32, а) прорезиненный ремень имеет трапецеидальный профиль, а шкив — соответствующие кольцевые канавки. Поликлиновые ремни (рис. 32, б) имеют несколько продольных клиновых выступов на внутренней стороне. Нагрузка в таких передачах распределяется равномерно по ширине шкива.

Поликлиновые ремни обеспечивают по сравнению с клиновыми ремнями большее постоянство передаточного числа, меньшие вибрации и допускают применение шкивов меньших диаметров.

Для большей гибкости, особенно необходимой при работе с большими скоростями и малыми диаметрами шкивов, применяют клиновые ремни с зубьями, расположенными поперек ремня, а иногда и на наружных его частях (рис. 32, в, г).

В передаче зубчатой, где ремень и шкив зубчатые, отсутствует проскальзывание, ремень не вытягивается и имеет высокую прочность за счет основного несущего элемента (металлического или синтетического троса, который заформован с резиной).

Передаточное отношение ременной передачи определяется как отношение частоты вращения n2 ведомого вала к частоте вращения n1 ведущего вала:

Для ступенчатого регулирования передачи используют ступенчатые шкивы, закрепленные на валах I и II (рис. 32, д). Переключение передачи осуществляется перестановкой ремня с одной ступени на другую. Сумму диаметров сопряженных шкивов делают постоянной на всех ступенях, т. е. d1 + d2 = d3 + d4.

Сравнивая передачи плоские и клиноременные, следует отметить, что клиноременные передачи имеют преимущества: отсутствует сшивка ремня, которая служит источником вибраций; наличие меньших сил, действующих на валы и подшипники.

Эти преимущества привели к замене плоскоременных передач клиноременными. Для быстроходных передач, работающих при скоростях до 75 м/с, применяют ремни из синтетических материалов.

Цепные передачи, по характеру выполняемой работы делятся на приводные, грузовые, тяговые. В отличие от ременных они не имеют проскальзывания и могут надежно передавать большой крутящий момент при различных передаточных отношениях.

Цепные передачи применяются ограниченно в приводах главного движения. Они могут работать с большими скоростями (до 30 м/с) как при малых, так и при больших межцентровых расстояниях. Приводные цепи могут соединять и приводить в движение одновременно несколько валов.

КПД цепных передач ƞ = 0,87 ÷ 0,98.

В механизмах станков зубчатые передачи преимущественно применяют для передачи движения между валами в широком диапазоне частот вращения и крутящих моментов. В сравнении с ременными передачами зубчатые передачи сложны в изготовлении и менее плавны в работе, что приводит к появлению шума. Виды зубчатых передач, применяемые на станках, показаны на рис. 33.

По типу зубчатых колес различают передачи цилиндрические, конические, винтовые и червячные; по направлению зуба—прямозубые, косозубые и шевронные. По числу ступеней передачи делят на одноступенчатые и многоступенчатые. При этом они могут иметь постоянные (редукторы) и изменяющиеся ступенями (коробки передач) передаточные отношения.

По характеру относительного движения зубчатых колес различают передачи с неподвижными и подвижными осями вращения (к последним относятся планетарные и дифференциальные передачи); по виду зацепления — передачи с внешним, внутренним и реечным зацеплением.

По назначению (зубчатые) передачи разделяют на неотсчетные и отсчетные (скоростные, силовые и передачи общего назначения).

К силовым передачам предъявляют требования износоустойчивости, прочности, легкости и плавности вращения, бесшумности работы (для скоростных передач).

К отсчетным передачам предъявляются повышенные требования: кинематическая точность, плавность работы передачи, величина мертвого хода степень контакта зубьев, износоустойчивость. На рис. 33, а показана зубчатая передача, прямозубая с цилиндрическими зубчатыми колесами.

В зависимости от условий работы зубчатые колеса могут закрепляться на валах жестко или могут быть подвижными. Зубчатая передача с винтовыми цилиндрическими зубчатыми колесами (рис. 33, б) обеспечивает более плавную работу: эти зубчатые колеса в отличие от прямозубых не допускают осевого перемещения.

На рис. 33, г показана передача из цилиндрических зубчатых колес с винтовым зубом и скрещивающимися осями; на рис. 33, д — передача с коническими прямозубыми колесами, применяемая для передачи вращения между валами с пересекающимися осями на рис.

33, е, ж — конические зубчатые колеса с криволинейным зубом (в отличие от прямозубых, они обеспечивают плавность работы, меньший шум и больший КПД и поэтому применяются для быстроходных передач). На рис.

33, з показана передача с внутренним зацеплением.

Зубчатые колеса для ответственных зубчатых передач станков изготавливают из конструкционных углеродистых и легированных сталей и термически обрабатывают.

Максимально допустимые числа зубьев z зубчатых колес выбирают с учетом подрезания ножки зуба, а также требуемой плавности вращения.

Для зубчатых колес в приводах главного движения при некорригированном зацеплении и угле зацепления α = 20° допускается zMIN = 18 ÷ 20.

В передачах, где плавность вращения не имеет существенного значения (например, в механизмах управления), принимают z = 14, а для реечных зубчатых колес zMIN = 10 ÷ 12.

Если между ведущим и ведомым зубчатыми колесами установлено одно или несколько промежуточных колес, то такие колеса изменяют не передаточное отношение, а лишь направление вращения ведомого вала. Такие колеса называют «паразитными».

Червячные передачи с цилиндрическим червяком (рис. 33, и) применяют в станках для значительной редукции (замедления) частоты вращения в приводах подач, для вспомогательных движений и в редких случаях для непосредственной передачи вращения шпинделю, например, в делительных головках. Основные достоинства червячных передач:

• возможность значительной редукции частоты вращения;
• плавность вращения;
• способность оказывать задерживающее действие на вибрации в кинематической цепи, где имеется червячная передача.

Это свойство имеет особое значение для механизмов подач, где в случае недостаточной жесткости механизма наблюдаются явления скачкообразной подачи суппорта или стола.

Основной недостаток червячных передач — сравнительно низкий КПД и, как следствие, большое выделение тепла. Наименьшие допустимые числа зубьев червячных колес в механизмах подач принимаются: при однозаходных червяках 17—18; при двухзаходных 26—28. Для ответственных силовых передач оптимальное число зубьев 50—70.

Число заходов червяков выбирают исходя из требуемого передаточного отношения с учетом КПД. Выбор материала червячной пары зависит от скорости скольжения и габаритов передачи.

Червяк чаще всего изготовляют стальным, термически обработанным, зубчатое червячное колесо для скоростей скольжения до 2—2,5 м/с — из чугуна; до 3 м/с — из антифрикционных сплавов, например, алюминиевой бронзы БрАЖ 9—4; свыше 3 м/с — из оловянистых бронз.

Передаточное отношение червячной передачи:

где z — число зубьев червячного колеса; k — число заходов червяка.

Дифференциальные зубчатые механизмы являются разновидностью планетарных механизмов. Дифференциал имеет две степени свободы (подвижности) и применяется для сложения вращений от двух независимых источников на одно ведомое звено, а также для расчленения одного вращательного движения на два, например, для передачи движения от одного двигателя к двум потребителям.

Дифференциал, состоящий из сателлитов z2 и z3, центральных колес z1 и z4 и водила 3 представлен на рис. 34. Зубчатое колесо z1 вращается о основной скоростью, передаваемой входным валом 1, зубчатое колесо z4 вращается с дополнительной скоростью, передаваемой валом 2, червяком К и червячным колесом z5.

Передаточное число дифференциала определяют по формуле Виллиса:

где n1, nB, n4 — частота вращения соответственно входного вала, водила и зубчатого колеса 4, об/мин.

Знак минус означает, что колеса z1 и z4 вращаются в разные стороны, а знак плюс — в одну сторону.

Обычно числа зубьев конических колес одинаковы, колеса z2 и z3 — паразитные. Подставляя в формулу значения, получим для нашего случая уравнение:

откуда скорость вращения водила 3:

Если зубчатое колесо z4 неподвижно, т. е. когда дополнительное вращение вала 2 отсутствует, то n4 = 0 и nB = n1/2.

Источник: https://tehnar.net.ua/tipyi-peredach-vrashhatelnogo-dvizheniya/