Каков будет результат если увеличить число зубьев задней шестерни

Модуль зубьев зубчатого колеса: расчет, стандартные, определение

Зацепления зубчатые относятся к передачам (подвиж­ным соединениям) и передают движение от двигателя к ис­полнитель­ным механизмам. К составным частям зубчатых передач отно­сятся зубчатые колеса (цилиндрические, кони­ческие), червяки, рейки

• 
• Диаметр делительной ок­ружностиd является од­ним из основных параметров, по кото­рому произ­водят расчет зубча­того ко­леса:
• d = m × z,
• где z – число зубьев;
• m – модуль.
• Модуль зацепленияm – это часть диаметра делительной ок­ружности, приходящейся на один зуб:
• m = t / π,
• где t – шаг зацепления.
• Высота зуба:
• h = ha + hf,
• где ha – высота головки зуба, ha = m; hf – высота ножки зуба, hf = 1,25m.
• Диаметр окружности выступов зубьев:
• da = d + 2ha = m(z + 2).
• Диаметр окружности впадин:
• df = d – 2hf = m(z – 2,5).
• 
• Служит для передачи вращения при параллельных осях валов.
• 
• ГОСТ 9563-60 предусматривает два ряда модулей m= 0,05…100 мм.
• Ряд 1: … 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16 …
• Ряд 2: … 0,55; 0,7; 0,9; 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11; 14 …

Примечание. Ряд 1 следует предпочитать ряду 2.

2. Служит для преобразования вращательного движения в возвратно-посту­пательное.
3. 
4. ГОСТ 9563-60 предусматривает два ряда модулей m= 0,05…100 мм.
5. Ряд 1: … 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16 …
6. Ряд 2: … 0,55; 0,7; 0,9; 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11; 14 …

Примечание. Ряд 1 следует предпочитать ряду 2.

• Служит для передачи вращательного движения между валами со скрещивающимися осями.
• ГОСТ 19672-74 устанавливает два ряда значений модулей m (мм).
• Ряд 1: … 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10 …
• Ряд 2: … 1,5; 3; 3,5; 6; 7 …

Примечание. Ряд 1 следует предпочитать ряду 2.

1. Служит для передачи вращения при пересекающихся осях валов.
2. ГОСТ 9563-60 предусматривает два ряда модулей m= 0,05…100 мм.
3. Ряд 1: … 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16 …
4. Ряд 2: … 0,55; 0,7; 0,9; 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11; 14 …

Примечание. Ряд 1 следует предпочитать ряду 2.

Зубчатые передачи

Зубчатые передачи — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. Зубчатые передачи служат для того, чтобы непрерывно передавать силу и крутящий момент двух валов, расположение которых определяет тип имеющейся зубчатой передачи. Вот о том, что представляют зубчатые передачи, мы и поговорим в этой статье.

Типы зубчатых передач

Эвольвентное зацепление

Все прямозубые цилиндрические передачи с одинаковым модулем зацепления могут из­готавливаться на одном оборудовании, не­зависимо от количества зубьев и размеров головки.

Модули зацепления цилиндрических и ко­нических зубчатых колес стандартизированы по DIN 780; модули зацепления червячных пе­редач по DIN 780; модули шлицевых соедине­ний по DIN 5480; модули зубчатого зацепле­ния нормального профиля для шестерен со спиральными зубьями по DIN 780.

Форма зубьев

Для прямозубых цилиндрических передач форма зубьев определяется DIN 867, DIN 58400; конических передач — DIN 3971; чер­вячных передач — DIN 3975; шлицевых соеди­нений — DIN 5480 (см. рис. «Прямые и косые зубья (наружное зацепление)» ).

Форма зубьев гипоидных передач регла­ментируется стандартом DIN 867. В допол­нение к стандартным углам зацепления (20° для зубчатых передач и 30° для шлицевых соединений) применяются также и углы заце­пления 12°, 14°30 15°, 17°30′| 22°30′ и 25°.

Рис. Характеристики прямозубой цилиндрической передачи передачи (циклоидное зацепление)

Коррегирование зубчатого зацепления

Коррегирование зубчатого зацепления (из­менение высоты головки зуба (см. рис. «Коррегирование зубчатого зацепления прямозубой цилиндрической передачи (циклоидное зацепление)» ) применяется для предотвращения подреза­ния у шестерен с малым количеством зубьев. Оно позволяет увеличить прочность ножки зуба и точно обеспечить межосевое расстояние.

Зубчатые передачи с точно заданным межосевым расстоянием

У зубчатых пар с точно заданным межосевым расстоянием изменение высоты головки зуба для шестерни и зубчатого колеса произво­дится на одинаковую величину, но в противо­положных направлениях, что позволяет сохранить межосевое расстояние неизменным. Такое решение применяется в гипоидных и косозубых передачах.

Зубчатые передачи с изменяемым межосевым расстоянием

Изменение высоты головки зуба для ше­стерни и зубчатого колеса производится независимо друг от друга, поэтому межосе­вое расстояние передачи может изменяться. Допускаемые отклонения линейных разме­ров зубчатых передач регламентированы. Для прямозубых цилиндрических передач — DIN 3960, DIN 58405; для конических передач — DIN 3971; червячных передач — DIN 3975.

Подставляя jη = 0 в приведенные ниже формулы, рассчитывают параметры за­цепления без зазора между зубьями. Для определения зазора между зубьями допу­скаемые отклонения толщины зубьев и зоны их зацепления принимают в соответствии со стандартами DIN 3967 и DIN 58405 в за­висимости от требуемой степени точности зубчатой передачи.

Следует отметить, что не обязательно стремиться к нулевому за­зору между зубьями. Для компенсации имею­щихся отклонений размеров зубьев и сборки шестерен достаточно иметь минимальный зазор, который, кроме того, предотвращает возможность заклинивания зубчатых колес.

Допускаемые отклонения других расчетных параметров (зазор между ножками двух смежных зубьев, межцентровое расстояние) приведены в стандартах DIN 3963, DIN 58405, DIN 3962 Т2, DIN 3967, DIN 3964.

Расчетные формулы для зубчатых передач

Степени точности зубчатых передач (DIN 3961…..3964)

Зубчатые передачи стартера

Система допускаемых отклонений для зубчатых передач по «Стандарту межосевых расстояний» (DIN 3961) применяется в сило­вых приводах, где требуемый зазор между зубьями обеспечивается отрицательными допусками толщины зубьев. Эта система неприменима для зубчатых передач автомо­бильных стартеров, поскольку они работают со значительно большими зазорами между зубьями, которые обеспечиваются увеличе­нием межосевого расстояния.

Модули зубчатых передач стартеров

Большой крутящий момент, необходимый для пуска двигателя, требует применения зубчатой передачи с большим передаточным отношением (i = 10-20). Поэтому шестерня стартера имеет малое количество зубьев (z = 9-11), обычно с положительным смещением.

Для шага зубьев принято следующее обозна­чение: количество зубьев, равное, например, 9/10, означает нарезку девяти зубьев на за­готовке, рассчитанной по диаметру на 10 зу­бьев, и соответствует смещению +0,5. При этом допускаются небольшие отклонения величины коэффициента х.

(Это обозначе­ние нельзя смешивать с обозначением Р 8/10, приведенным ниже).

Стандарты зубчатых передач США

• Вместо модуля для стандартизации зубча­тых передач в США используется показатель количества зубьев на 1 дюйм (25,4 мм) диа­метра делительной окружности или диамет­ральный модуль (питч) (Р):
• Р = z/d = z/(z • m/25,4) =25,4/m
• Для перевода стандарта США в европейский стандарт служит зависимость:
• m = 25,4 мм / P
• Размещение зубьев в пределах диаметраль­ного модуля называется окружным шагом зацепления (CP):
• CP = (25,4 мм / P) π.
• Табл. Стандарты зубчатых передач

Полная высота зуба

В стандартах США полная высота зуба обо­значается как высота головки ha = т, что соответствует величине т в стандартах Гер­мании.

Ножка зуба

1. Обозначается так же, как и полная вы­сота зуба, но расчет головки зуба основы­вается на использовании своего модуля. Пример обозначения:
2. Обозначение (пример): Р 5 /7
3. Р = 7 для расчета головки зуба,
4. Р = 5 для расчета других параметров.

Система обозначений и преобразований

• Диаметр окружности выступов: OD = da.
• Диаметр делительной окружности: PD = N/P = d (в дюймах) или PD = Nm = d (в мм).
• Диаметр окружности впадин: RD = df
• Начальный диаметр:
• LD =(N+2x) / P (в дюймах)
• или
• LD= (N+2x)·m (в мм).
• LD ≈ dw,
• где dw — диаметральный модуль.

Расчет наибольшего допустимого давления зубчатых передач

Ниже приведены расчетные формулы, кото­рые могут применяться вместо стандартного расчета DIN 3990 «Расчет несущей способ­ности зубчатых передач». Эти зависимости применимы для расчета нагрузки транс­миссионных зубчатых пар, работающих в стандартном режиме.

Величины и единицы измерения для расчета наибольшего допустимого давления

Необходимое сопротивление усталост­ному выкрашиванию и изнашиванию металла для шестерни (колесо 1) вследствие высо­кого контактного давления достигается, если величина оценки сопротивления выкрашива­нию Sw равна или больше 1.

В случае зубча­того зацепления с z1 Читайте также: Сварка литых дисков: аргонная сварка, ремонт автомобильных дисков

При оценке сопро­тивления выкрашиванию металла зубчатых колес Sw расчетный срок их службы может изменяться за счет коэффициента срока службы ф.

Коэффициент допустимого контактного давления kperm в H/mm2 для срока службы Lh = 5000 ч

Прочностные характеристики материалов для изготовления зубчатых передач приве­дены в табл. «Параметры материалов зубчатых передач«.

1. При пульсирующей нагрузке для предела усталостной прочности (NL ⩾ 3*106). В случае знакопеременной нагрузки следует применять коэффициент YL
2. В пределах усталостной прочности в течение срока службы напряжения изгиба увеличиваются на коэффици­ент Ynt в зависимости от количества циклов нагрузки NL.

Коэффициент срока службы ф

1. Коэффициент срока службы используется для корректирования приведенных в верх­ней таблице значений коэффициента допу­стимого контактного давления kperm (рас­считанного на срок службы Lh = 5000 ч) для различной расчетной продолжительности работы зубчатой передачи.

Необходимая величина сопротивления разрушению зуба обеспечивается при SF ⩾ 1 для шестерни (колесо 1).

Если шестерня изготовлена из более проч­ного материала, чем зубчатое колесо 2, сле­дует также произвести проверочный расчет зубчатого колеса на изгибающие нагрузки.

Расчет зубчатого зацепления на изгиб и разрушение зуба

Коэффициент профиля зуба YFa

Скоростной фактор fv

[1] Оценка действительна для А = 6 (средний уровень точности).

В следующей статье я расскажу об электрических свойствах материалов.

Примерный расчет элементов зубчатого колеса

Длина всякой окружности равна ΠD; следовательно, длина начальной окружности зубчатого колеса будет выражена формулой Πd,.

Шагом t зацепления называется длина дуги начальной окружности между обращенными в одну сторону (левыми или правыми) профилями двух смежных зубьев см 517, б.

Если размер этой дуги взять столько раз, сколько имеется зубьев у колеса, т. е. z раз, то также получим длину начальной окружности; следовательно,

• Πd = tz отсюда
• d = (t / Π) z

Отношение шага t зацепления к числу Π называется модулем зацепления, который обозначают буквой m, т. е.

Модуль выражается в миллиметрах. Подставив это обозначение в формулу для d, получим.

1. d = mz откуда
2. m = d / z

Следовательно, модуль можно назвать длиной, приходящейся по диаметру начальной окружности на один зуб колеса. Диаметр выступов равен диаметру начальной окружности плюс две высоты головки зуба (фиг. 517, б) т.е.

Высоту h' головки зуба принимают равной модулю, т. е. h' = m. Выразим через модуль правую часть формулы:

• De = mz + 2m = m (z + 2) следовательно
• m = De : (z +2)

Из фиг. 517,б видно также, что диаметр окружности впадин равен диаметру начальной окружности минус две высоты ножки зуба, т. е.

1. Di = d — 2h»
2. Высоту h» ножки зуба для цилиндрических зубчатых колес принимают равной 1,25 модуля: h' = 1,25m. Выразив через модуль правую часть формулы для Di получим
3. Di = mz — 2 × 1,25m = mz — 2,5m или
4. Di = m (z — 2,5m)
5. Вся высота зуба h = h' + h» т.е
6. h = 1m + 1,25m = 2,25m
7. Следовательно, высота головки зуба относится к высоте ножки зуба как 1 : 1,25 или как 4 : 5.

Толщину зуба s для необработанных литых зубьев принимают приблизительно равной 1,53m, а для обработанных на станках зубьев (например, фрезерованных) — равной приблизительно половине шага t зацепления, т. е. 1,57m.

Зная, что шаг t зацепления равен толщине s зуба плюс ширина sв впадины (t = s + sв) (Величину шага t определяем по формуле t/Π = m или t = Πm ), заключаем, что ширина впадины для колес с литыми необработанными зубьями.

• sв = 3,14m — 1,53m = 1,61m A для колес с обработанными зубьями.
• sв = 3,14m — 1,57m = 1,57m

Конструктивное оформление остальной части колеса зависит от усилий, которые испытывает колесо во время работы, от формы деталей, соприкасающихся с данным колесом, и др. Подробные расчеты размеров всех элементов зубчатого колеса даются в курсе «Детали машин». Для выполнения графического изображения зубчатых колес можно принять следующие приблизительные соотношения между их элементами:

Толщина обода e = t/2

Диаметр отверстия для вала Dв ≈ 1/в De Диаметр ступицы Dcm = 2Dв Длина зуба (т. е. толщина зубчатого венца колеса) b = (2 ÷ 3) t Толщина диска К = 1/3b Длина ступицы L = 1,5Dв : 2,5Dв

Размеры t1 и b шпоночного паза берутся из таблицы №26. После определения числовых величин модуля зацепления и диаметра отверстия для вала необходимо полученные размеры согласовать с ГОСТ 9563-60 (см таблицу №42) на модули и на нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-60 (таблица №43).

Модули (согласно ГОСТ 9563-60) Таблица №42.

Нормальные линейные размеры. Таблица №43. (Выдержка из ГОСТ 6636-60)

Если они отличаются от табличных значений, надо взять ближайшие большие табличные значения и пересчитать все величины, зависящие от вновь выбранного модуля или диаметра отверстия.

Вычерчивание контура зуба

Определение основных геометрических параметров зубчатых колес

• Лабораторная работа 10
• Цель работы — ознакомиться с практическими методами определения основных параметров зубчатых колес.
• Краткие теоретические сведения

Основными параметрами зубчатого колеса с эвольвентным профилем зубьев являются: модуль т, число зубьев z, угол зацепления а, величина смещения инструментальной рейки при нарезании зубчатого колеса.

Число зубьев, диаметры окружностей вершин и впадин зубьев можно измерить непосредственно, остальные параметры вычисляют в результате расчета.

Подсчитав число зубьев z, нетрудно определить модуль зацепления, используя свойство эвольвенты: нормаль в любой точке эвольвенты является касательной к основной окружности. Поэтому при охвате нескольких зубьев колеса губками штангенциркуля (размер АВ, рис. 2.5.1) линия АВ будет касательной к основной окружности и нормальной профилям зубьев.

Если отрезок АВ катить по основной окружности, то по свойству эвольвенты точка А придет в точку А0, точка В — в точку В0 и точка D — в точку D0. Тогда

Таким образом, измерив вначале длину общей нормали Wzn (мм), соответствующей числу зубьев z„, а затем размер Wzn+ь охватив губками штангенциркуля на один зуб больше, рь

шаг по основной окружности — определим как разность двух измерений:

Это выражение действительно только в том случае, когда губки штангенциркуля касаются эвольвентной части профиля зуба.

Рис. 2.5.1. Схема замера

Чтобы не возникло кромочного контакта, необходимо правильно выбрать zn (табл. 2.5.1).

Таблица 2.5.1

Модуль зацепления определим по формуле

Полученное значение модуля сопоставим со стандартным значением (табл. 2.5.2) и примем его ближайшее значение.

Таблица 2.5.2

По уточненному значению модуля рассчитаем шаги зацепления по делительной и основной окружностям.

Для определения величины смещения при нарезании зубчатого колеса инструментальной рейкой необходимо измерить толщину зуба по основной окружности, сопоставить результат с расчетным значением той же толщины зуба для колеса, нарезанного без смещения, и найти коэффициент смещения инструментальной рейки:

где sb = Wzn+l — znpb — толщина зуба по основной окружности данного колеса; sb = mcosa(^ + zinva) — толщина зуба по основной окружности зубчатого колеса, нарезанного при х = 0; a = 20°; inv 20° = 0,0149.

При проведении обмера зубчатых колес необходимо измерить также диаметры окружностей выступов da и впадин df.

Если число зубьев шестерни z четное, то оба диаметра могут быть непосредственно измерены штангенциркулем (рис. 2.5.2, а) При нечетном числе зубьев измерение проводится по схеме, изображенной на рис. 2.5.2, б.

Рис. 2.5.2. Определение диаметров при четном (а) и нечетном (б) числе зубьев

Для определения диаметра окружности выступов измеряется диаметр отверстия шестерни ((/0Тв) и размер//'. Тогда диаметр окружности выступов

Аналогично измеряется диаметр окружности впадин:

Зная диаметр окружности выступов, можно определить коэффициент высоты зуба нулевого колеса:

Зная диаметр окружности выступов, можно определить коэффициент высоты зуба нулевого колеса:

Для проведения этой работы необходимо иметь набор зубчатых колес разных модулей и с разным количеством зубьев и измерительный инструмент — штангенциркуль.

Порядок выполнения работы

• 1. Подсчитать число зубьев колеса z.
• 2. По табл. 2.5.1 определить число зубьев z„, которые следует охватить штангенциркулем.
• 3. Измерить штангенциркулем Wzn и Wzn+ (рис. 2.5.1). Для большей точности обмерять нужно трижды на разных участках зубчатого венца. Окончательные значения Wzn и Wzn+ есть среднеарифметическое трех обмеров. По формуле (2.5.1) определить величину шага рь по основной окружности.
• 4. По формуле (2.5.2) найти модуль зацепления в миллиметрах, округлив его величину до ближайшего стандартного значения согласно табл. 2.5.2. В формуле 2.5.2 угол исходного контура а = 20°.
• 5. Учитывая, что есть колеса с углом а = 15°, выполнить проверочный расчет модуля по выражению

измерив диаметр da окружности вершин.

6. Измерить d/диаметр окружности впадин.

Примечание: da и df при четном числе z измерить штангенциркулем (рис. 2.5.2, а), при нечетном числе — найти в соответствии с рис. 2.5.2, б по формулам:

• 7. Определить:
  • а) шаг по делительной окружности

  б) диаметр делительной окружности

  в) диаметр основной окружности

  г) делительную высоту головки зуба

  д) делительную высоту ножки зуба

  е) коэффициент высоты головки зуба

  ж) толщину зуба по основной окружности

  • 8. По формуле (2.5.3) рассчитать коэффициент смещения х исходного контура, с которым нарезалось данное колесо.
  • 9. Определить толщину зуба по основной окружности:

  Контрольные вопросы и задания

  • 1. Что такое модуль зубчатого колеса?
  • 2. Как определить шаг зубчатого колеса?
  • 3. Дайте понятие основной и делительной окружностей.
  • 4. Какова зависимость между числом зубьев и диаметром зубчатого колеса?
  • 5. Что называется коэффициентом смещения исходного контура?
  • 6. Как изменяются основные параметры зубчатого колеса при смещении исходного контура?

  Содержание отчёта

  • 1. Число зубьев z = …
  • 2. Определение шага и модуля зацепления:

  * число zn выбирается по табл. 2.5.1.

  Шаг зацепления по основной окружности pb = WZfJ+1 — Wzn = … мм.

  Модуль т = ——— = … мм.

  Модуль, уточненный по табл. 2.5.2, т = … мм.

  Шаг зацепления по делительной окружностир = пт = … мм.

  Шаг по основной окружности (уточненный)рь=р cos а= … мм.

  • 3. Диаметр делительной окружности d = mz= … мм.
  • 4. Диаметр основной окружности db = d cos а= … мм.
  • 5. Определение действительной толщины зуба по основной окружности sb = Wzn +1 -znpb = … мм.
  • 6. Расчет толщины зуба по основной окружности нулевого колеса:

  7. Определение коэффициента смещения:

  9. Определение диаметров окружностей вершин da и впадин df колеса:

  Номер измерения	doiB	Н'	da	Н»	df	Расчётные формулы при нечётном числе z
  Среднее

  10. Учитывая, что есть колеса с углом зацепления а = 15°, в и. 2 выполнить проверочный расчет модуля по выражению (для нормального колеса)

  11. Определение коэффициента высоты головки зуба колеса, зубья которого нарезаны без смещения:

  Модуль зуба – Модуль шестерни. Формулы расчёта

  Шаг зубьев ρ так же, как и длина окружности, включает в себя трансцендентное число π, а потому шаг — также число трансцендентное. Для удобства расчетов и измерения зубчатых колес в качестве основного расчетного параметра принято рациональное число ρ/π, которое называют модулем зубьев т и измеряют в миллиметрах:

  Модулем зубьев т называется часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб. Модуль является основной характеристикой размеров зубьев. Для пары зацепляющихся колес модуль должен быть одинаковым. Для обеспечения взаимозаменяемости зубчатых колес и унификации зуборезного инструмента значения m регламентированы стандартом (табл. 8.1).

  Высота головки и ножки зуба. Делительная окружность рассекает зуб по высоте на головку ha и ножку hf. Для создания радиального зазора с (см. рис. 8.19)

  Для нормального (некорригированного) зацепления ha = m. Длина активной линии зацепления. При вращении зубчатых колес точка зацепления S (см. рис. 8.9) пары зубьев перемещается по линии зацепления NN.

  Зацепление профилей начинается в точке S’ пересечения линии зацепления с окружностью вершин колеса и заканчивается в точке S” пересечения линии зацепления с окружностью вершин шестерни. Отрезок S’S” линии зацепления называется длиной активной линии зацепления и обозначается ga.

  Длину ga легко определить графически, для чего радиусами окружностей вершин обоих колес отсекают на линии зацепления NN отрезок S’S” и замеряют ga.

  Коэффициент торцового перекрытия. Непрерывность работы зубчатой передачи возможна при условии, когда последующая пара зубьев входит в зацепление до выхода предыдущей, т. е. когда обеспечивается перекрытие работы одной пары зубьев другой. Чем больше пар зубьев одновременно находится в зацеплении, тем выше плавность передачи.

  Как определить модуль шестерни с прямым и косым зубом

  Часто мне задают вопрос: Как определить модуль косозубой шестерни. Один из самых простых вариантов — обкатать фрезой, то есть методом подбора, вставить в шестерню фрезу и посмотреть совпадает ли шаг! Этот вариант подходит для шестернь малого модуля, для более больших шестернь требуются формулы расчёта.

  Давайте определим модуль косозубой шестерни. В качестве примера я возьму небольшую шестерню. Данный метод идентичен и для более больших шестернь и больших модулей.

  • Есть вот такая шестерня:
  • Допустим что фрезы обкатать у нас на данный момент нет и вообще хочется просто посчитать по формуле!

  Модуль = De/Z+2. То есть диаметр окружности выступов разделить на количество зубьев плюс 2.

  • Измеряем диаметр:
  • Диаметр окружности выступов (De) равен 28,6 мм.
  • Считаем количество зубьев. Z=25.
  • Делительный диаметр (De) делим на количество зубьев 25 +2. Равно 28,6 разделить на 27=1,05925925925926.
  • Округляем до ближнего модуля. Получается модуль 1.
  1. Можно использовать и другой вариант — высота зуба делится на 2,25.
  2. Я обычно или обкатываю фрезой или считаю по формуле — модуль = De/Z+2.
  3. Таким образом можно определить модуль как косозубой шестерни, так и шестерни с прямым зубом.
  4. Поделится, добавить в закладки!
  5. zuborez.info

  Модуль зубчатого колеса – это… Что такое Модуль зубчатого колеса?

  Модуль зубчатого колеса геометрический параметр зубчатых колёс.

  Для прямозубых цилиндрических зубчатых колёс модуль m равен отношению диаметра делительной окружности dд к числу зубьев z или отношению шага t по делительной окружности к числу: m = dд/z = ts/π.

  Для косозубых цилиндрических колёс различают: окружной модуль ms = dд/z = ts/π, нормальный модуль mn = tn/π, осевой модуль ma = tа/π, где ts, tn и ta— соответственно окружной, нормальный и осевой шаги по делительному цилиндру. Значения М. з. к.

  стандартизованы, что является основой для стандартизации других параметров зубчатых колёс (геометрические размеры зубчатых колёс выбираются пропорционально модулю) и зуборезного инструмента (см. Зубчатая передача).

  Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Модуль высокоэластический
  • Модуль расстояния

  Смотреть что такое “Модуль зубчатого колеса” в других словарях:

  • МОДУЛЬ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА — геометрический параметр, линейная величина, пропорциональная размерам зубчатого колеса. Различают осевой, окружной и нормальный модуль зубчатого колеса … Большой Энциклопедический словарь
  • модуль зубчатого колеса — отношение шага зубьев колеса (расстояние между соответствующими точками соседних зубьев, измеренное по дуге окружности) к числу π. Значения модуля зубчатого колеса стандартизованы. Геометрические размеры зубчатых колёс выбираются пропорционально… … Энциклопедический словарь
  • нормальный модуль зубьев конического зубчатого колеса — (mn) нормальный модуль Линейная величина, в раз меньшая нормального шага зубьев конического зубчатого колеса. Примечания 1. Различают нормальные модули: внешний (mne), средний (mnm), внутренний (mni) и др. (mnx) делительные; внешний (mnwe),… … Справочник технического переводчика
  • нормальный модуль цилиндрического зубчатого колеса — (mn) модуль Делительный нормальный модуль зубьев цилиндрического зубчатого колеса, принимаемый в качестве расчетного и равный модулю нормального исходного контура. Примечание В случаях, исключающих возможность возникновения недоразумений, индекс… … Справочник технического переводчика
  • окружной модуль зубьев конического зубчатого колеса — (mt) окружной модуль Линейная величина, в раз меньшая окружного шага зубьев конического зубчатого колеса. Примечание Различают окружные модули: внешний (mte), средний (mtm), внутренний (mti) и др. (mtx) делительные; внешний (mtwe), средний (mtwm) … Справочник технического переводчика
  • расчетный модуль конического зубчатого колеса — расчетный модуль Окружной или нормальный делительный модуль в расчетном сечении. Примечания 1. Расчетный модуль конического зубчатого колеса из семейства сопряженных конических зубчатых колес, форма и размеры зубьев которых определяются парой… … Справочник технического переводчика
  • Нормальный модуль цилиндрического зубчатого колеса т n — 2.1.2. Нормальный модуль цилиндрического зубчатого колеса т n Модуль Делительный нормальный модуль зубьев цилиндрического зубчатого колеса, принимаемый в качестве расчетного и равный модулю нормального исходного контура. Примечание. В случаях,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
  • Нормальный модуль зубьев конического зубчатого колеса — 67. Нормальный модуль зубьев конического зубчатого колеса Нормальный модуль mn Источник: ГОСТ 19325 73: Передачи зубчатые конические. Термины, определения и обозначения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
  • Окружной модуль зубьев конического зубчатого колеса — 59. Окружной модуль зубьев конического зубчатого колеса Окружной модуль mt Источник: ГОСТ 19325 73: Передачи зубчатые конические. Термины, определения и обозначения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
  • Расчетный модуль конического зубчатого колеса — 146. Расчетный модуль конического зубчатого колеса Расчетный модуль Источник: ГОСТ 19325 73: Передачи зубчатые конические. Термины, определения и обозначения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  Модуль зуба что такое

  Модуль зубьев зубчатого колеса

  Зубчатая передача впервые была освоена человеком в глубокой древности. Имя изобретателя осталось скрыто во тьме веков. Первоначально зубчатые передачи имели по шесть зубьев — отсюда и пошло название «шестерня».

  За многие тысячелетия технического прогресса передача многократно усовершенствовалась, и сегодня они применяются практически в любом транспортном средстве от велосипеда до космического корабля и подводной лодки.

  Используются они также в любом станке и механизме, больше всего шестеренок используется в механических часах.

  Что такое модуль зубчатого колеса

  Современные шестерни далеко ушли от своих деревянных шестизубых предков, изготавливаемых механиками с помощью воображения и мерной веревочки. Конструкция передач намного усложнилась, тысячекратно возросли скорость вращения и усилия, передаваемые через такие передачи. В связи с этим усложнились и методы их конструирования. Каждую шестеренку характеризует несколько основных параметров

  • диаметр;
  • число зубьев;
  • шаг;
  • высота зубца;
  • и некоторые другие.

  Одним из самых универсальных характеристик является модуль зубчатого колеса. Существует для подвида — основной и торцевой.

  Скачать ГОСТ 9563-60

  В большинстве расчетов используется основной. Он рассчитывается применительно к делительной окружности и служит одним из важнейших параметров.

  • Для расчета этого параметра применяют следующие формулы:
  • m=t/π,
  • где t — шаг.
  1. Параметры зубчатых колес
  2. Модуль зубчатого колеса можно рассчитать и следующим образом:
  3. m=h/2,25,
  4. где h — высота зубца.
  5. И, наконец,
  6. m=De/(z+2),
  7. где De — диаметр окружности выступов,а z — число зубьев.

  Что же такое модуль шестерни?

  это универсальная характеристика зубчатого колеса, связывающая воедино такие его важнейшие параметры, как шаг, высота зуба, число зубов и диаметр окружности выступов. Эта характеристика участвует во всех расчетах, связанных с конструированием систем передач.

  Формула расчета параметров прямозубой передачи

  Чтобы определить параметры прямозубой шестеренки, потребуется выполнить некоторые предварительные вычисления. Длина начальной окружности равна π×D, где D — ее диаметр.

  • Расчет модуля зубчатого колеса
  • Шаг зацепления t – это расстояние между смежными зубами, измеренное по начальной окружности. Если это расстояние умножить на число зубов z, то мы должны получить ее длину:
  • π×D=t×z,
  • проведя преобразование, получим:
  • D=(t /π)×z

  Если разделить шаг на число пи, мы получим коэффициент, постоянный для данной детали зубчатой передачи. Он и называется модулем зацепления m.

  1. t/π=m,
  2. размерность модуля шестерни — миллиметры. Если подставить его в предыдущее выражение, то получится:
  3. В=m×z;
  4. выполнив преобразование, находим:
  5. m=D / z.
  6. Отсюда вытекает физический смысл модуля зацепления: он представляет собой длину дуги начальной окружности, соответствующей одному зубцу колеса. Диаметр окружности выступов De получается равным
  7. De=d+2× h’,
  8. где h’- высота головки.
  9. Высоту головки приравнивают к m:
  10. h’=m.
  11. Проведя математические преобразования с подстановкой, получим:
  12. De=m×z+2m = m(z+2),
  13. откуда вытекает:
  14. m=De/(z+2).
  15. Диаметр окружности впадин Di соответствует De за вычетом двух высот основания зубца:
  16. Di=D-2h“,
  17. где h“- высота ножки зубца.
  18. Для колес цилиндрического типа h“ приравнивают к значению в 1,25m:
  19. h’ = 1,25m.
  • Устройство зубчатого колеса
  • Выполнив подстановку в правой части равенства, имеем:
  • Di = m×z-2×1,25m = m×z-2,5m;
  • что соответствует формуле:
  • Di = m(z-2,5m).
  • Полная высота:
  • h = h’+h“,
  • и если выполнить подстановку, то получим:
  • h = 1m+1,25m=2,25m.
  • Иначе говоря, головка и ножка зубца относятся друг к другу по высоте как 1:1,25.
  • Следующий важный размер, толщину зубца s принимают приблизительно равной:
  • для отлитых зубцов: 1,53m:
  • для выполненных путем фрезерования-1,57m, или 0,5×t

  Поскольку шаг t приравнивается к суммарной толщине зубца s и впадины sв, получаем формулы для ширины впадины

  • для отлитых зубцов: sв=πm-1,53m=1,61m:
  • для выполненных путем фрезерования- sв= πm-1,57m = 1,57m

  Характеристики конструкции оставшейся части зубчатой детали определяются следующими факторами:

  • усилия, прикладываемые к детали при эксплуатации;
  • конфигурация деталей, взаимодействующих с ней.

  Детальные методики исчисления этих параметров приводятся в таких ВУЗовских курсах, как «Детали машин» и других. Модуль шестерни широко используется и в них как один из основных параметров.

  Для отображения шестеренок методами инженерной графики используются упрощенные формулы. В инженерных справочниках и государственных стандартов можно найти значения характеристик, рассчитанные для типовых размеров зубчатых колес.

  Исходные данные и замеры

  На практике перед инженерами часто встает задача определения модуля реально существующей шестерни для ее ремонта или замены. При этом случается и так, что конструкторской документации на эту деталь, как и на весь механизм, в который она входит, обнаружить не удается.

  Самый простой метод — метод обкатки. Берут шестерню, для которой характеристики известны. Вставляют ее в зубья тестируемой детали и пробуют обкатать вокруг. Если пара вошла в зацепление — значит их шаг совпадает. Если нет — продолжают подбор. Для косозубой выбирают подходящую по шагу фрезу.

  Такой эмпирический метод неплохо срабатывает для зубчатых колес малых размеров.

  Для крупных, весящих десятки, а то и сотни килограмм, такой способ физически нереализуем.

  Результаты расчетов

  1. Для более крупных потребуются измерения и вычисления.
  • измерить диаметр штангенциркулем;
  • сосчитать зубцы;
  • разделить диаметр на z+2;
  • округлить результат до ближайшего целого числа.

  Зубец колеса и его параметры

  Данный метод подходит как для прямозубых колес, так и для косозубых.

  Расчет параметров колеса и шестерни косозубой передачи

  Расчетные формулы для важнейших характеристик шестерни косозубой передачи совпадают с формулами для прямозубой. Существенные различия возникают лишь при прочностных расчетах.

  Расчёт модулей зубчатых колёс

  Перейти к загрузке файла

  Расчёт на контактную выносливость рабочих поверхностей зубьев

  Действующие в передаче контактные напряжения определяют по формуле

  где ун — контактные напряжения, МПа; zН — коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев, для x=0 применяем zН=1,76; zМ — коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряжённых колёс, для стальных колёс zМ=275; zе — коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий:

  Коэффициент торцевого перекрытия:

  где z1 и z2 — числа зубьев шестерни и колеса, знак «+» принимают для наружного зацепления.

  Удельную расчётную окружную силу щHt определяют по формуле

  где Pt — исходная окружная сила, Н:

  где щHV — удельная окружная динамическая сила, Н/мм,

  где V — окружная скорость, м/с; ащ — межосевое расстояние, мм.

  Допускаемое контактное напряжение [ун] определяем по формуле:

  где — допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов перемены напряжений, МПа; kHL — коэффициент долговечности, для зубчатых колёс коробки скоростей станков kHL=1.

  • Для стали 45 с улучшением =750 МПа.
  • 532,25 МПа ? 750 МПа
  • Условие контактной выносливости выполняется.
  • Расчёт на изгибную выносливость зубьев
  • Действующее в передаче напряжение изгиба сравнивается с допустимыми, с учётом коэффициента долговечности.
  • Действующее напряжение изгиба:

  Коэффициент yе — учитывает перекрытие зубьев. Для прямозубых колёс применяют yе=1. Коэффициент yв учитывает наклон зуба. Для прямозубых применяют yв=1.

  Удельную расчётную окружную силу щFt определяем по формуле

  где Pt — расчётная окружная сила в зубчатом зацеплении, Н; bщ — рабочая ширина венца, мм

  Окружная сила Pt=2•103•M1/d1, где M1 — крутящий момент, Н•м; d1 — диаметр делительной окружности, мм.

  Коэффициент kFa учитывает распределение нагрузки между зубьями. Для прямозубых передач приметаем kFa=1. Коэффициент kFв учитывает распределение нагрузки по ширине венца, можно принять kFв=1.1.

  Коэффициент kFv учитывает динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении.

  где щFV — удельная окружная динамическая сила, Н/мм,

  где V — окружная скорость, м/с; ащ — межосевое расстояние, мм; для прямозубых передач д=0.016; коэффициент g =47, учитывает влияние разности шагов зацепления.

  Допускаемое изгибное напряжении [уF] определяется по формуле:

  где — допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов перемены напряжений, МПа; kFL — коэффициент долговечности, для зубчатых колёс коробки скоростей станков kFL=1.

  Для стали Для стали 45 с улучшением у'F=450 МПа, условие изгибной выносливости выполняется.

  Шестерни, зубчатые зацепления

  Зубчатое колесо шестерня — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо называть шестернёй , а большое — колесом.

  Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

  Цилиндрические зубчатые колёса

  Профиль зубьев колёс как правило имеет эвольвентную боковую форму. Однако существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

  Параметры зубчатого колеса

  

  • m — модуль колеса.

  Модулем зацепления называется линейная величина в π раз меньшая окружного шага P или отношение шага по любой концентрической окружности зубчатого колеса к π, то есть модуль — число миллиметров диаметра делительной окружности приходящееся на один зуб. Тёмное и светлое колесо имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через него выражаются все остальные параметры.

  Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:

  • z — число зубьев колеса;
  • p — шаг зубьев (отмечен сиреневым цветом);
  • d — диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом);
  • d_a — диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом);
  • d_b — диаметр основной окружности — эвольвенты (отмечена зелёным цветом);
  • d_f — диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом);
  • h_aP+h_fP — высота зуба тёмного колеса;
  • x+h_aP+h_fP — высота зуба светлого колеса.

  В машиностроении приняты определенные значение модуля зубчатого колеса m для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой целые числа или числа с десятичной дробью: 0,5; 0,7; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и так далее до 50 (подробнее см. ГОСТ 9563-60 Колеса зубчатые. Модули).

  Высота головки зуба — h_aP и высота ножки зуба — h_fP — в случае так называемого нулевого зубчатого колеса (изготовленного без смещения, зубчатое колесо с «нулевыми» зубцами) (смещение режущей рейки, нарезающей зубцы, ближе или дальше к заготовке, причем смещение ближе к заготовке наз. отрицательным смещением, а смещение дальше от заготовки называется положительным) соотносятся с модулем m следующим образом: h_aP = m; h_fP = 1,25 m, то есть:

  Отсюда получаем, что высота зуба h (на рисунке не обозначена):

  Вообще, из рисунка ясно, что диаметр окружности вершин d_a больше диаметра окружности впадин d_f на двойную высоту зуба h. Исходя из всего этого, если требуется практически определить модуль m зубчатого колеса, не имея нужных данных для вычислений (кроме числа зубьев z), то необходимо точно измерить его наружный диаметр d_a и результат разделить на число зубьев z плюс 2:

  Продольная линия зуба

  Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на:

  • прямозубые;
  • косозубые;
  • шевронные.

  Прямозубые колёса

  

  Прямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

  Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость, но, в то же время, предельный крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и шевронных.

  Косозубые колёса

  

  Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть винтовой линии.

  Достоинства косозубых колес:

  • Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.
  • Площадь контакта увеличена по сравнению с прямозубой передачей, таким образом, предельный крутящий момент, передаваемый зубчатой парой, тоже больше.

  Недостатки косозубых колёс:

  • При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
  • Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

  В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

  Шевронные колеса

  

  Изобретение шевронной передачи часто приписывают Андре Ситроену, однако на самом деле он лишь выкупил патент на более совершенную схему, которую придумал польский механик-самоучка. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

  Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

  Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

  При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.

  Секторные колёса

  Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

  Колёса с круговыми зубьями

  Передача на основе колёс с круговыми зубьями имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

  Конические зубчатые колёса

  Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с круговым зубом, например, применяются в автомобильных главных передачах коробки передач.

  Реечная передача (кремальера)

  Реечная передача (кремальера) — один из видов механических передач, преобразующий вращательное движение ведущей шестерни в поступательное движение рейки. Используется в рулевом управлении большинства переднеприводных легковых автомобилей. Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

  Зубчатая рейка представляет собой часть колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Поэтому делительная окружность, а также окружности вершин и впадин превращаются в параллельные прямые линии. Эвольвентный профиль рейки также принимает прямолинейное очертание. Такое свойство эвольвенты оказалось наиболее ценным при изготовлении зубчатых колёс. Также реечная передача применяется в зубчатой железной дороге.

  Коронные колёса

  

  

  Коронное колесо — особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо, как правило, стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

  Другие виды

  Зубчатые барабаны киноаппаратуры — предназначены для точного перемещения киноплёнки за перфорацию.

  

  В отличие от обычных зубчатых колес, входящих в зацепление с другими колесами или зубчатыми профилями, зубчатые барабаны киноаппаратуры имеют шаг зубьев, выбранный в соответствии с шагом перфорации. Большинство таких барабанов имеет эвольвентный профиль зубьев, изготавливаемых по тем же технологиям, что и в остальных зубчатых колесах.

  Изготовление зубчатых колёс

  Существует несколько методов изготовления колес.

  Метод обката

  В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.

  Метод обката с применением гребёнки

  Изготовление шестерни.
  Изготовление зубчатого колеса.

  

  Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной стороне гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка.

  Заготовка накатываемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложные перемещения, состоящие из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки.

  Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.

  Метод обката с применением червячной фрезы

  Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление.

  

  Метод обката с применением долбяка

  Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков.

  Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов.

  При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.

  

  Литейная форма для бронзового храпового колеса (Китай, династия Хань. (206 до н. э. — 220 н. э.)).

  Метод копирования (Метод деления)

  Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.

  Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.

  Горячее и холодное накатывание

  Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.

  Изготовление конических колёс

  

  Технология изготовления конических колёс теснейшим образом связана с геометрией боковых поверхностей и профилей зубьев.

  Способ копирования фасонного профиля инструмента для образования профиля на коническом колесе не может быть использован, так как размеры впадины конического колеса изменяются по мере приближения к вершине конуса. В связи с этим такие инструменты, как модульная дисковая фреза, пальцевая фреза, фасонный шлифовальный круг, можно использовать только для черновой прорезки впадин или для образования впадин колёс не выше восьмой степени точности.

  Для нарезания более точных конических колёс используют способ обкатки в станочном зацеплении нарезаемой заготовки с воображаемым производящим колесом. Боковые поверхности производящего колеса образуются за счёт движения режущих кромок инструмента в процессе главного движения резания, обеспечивающего срезание припуска. Преимущественное распространение получили инструменты с прямолинейным лезвием. При прямолинейном главном движении прямолинейное лезвие образует плоскую производящую поверхность. Такая поверхность не может образовать эвольвентную коническую поверхность со сферическими эвольвентными профилями. Получаемые сопряжённые конические поверхности, отличающиеся от эвольвентных поверхностей, называют квазиэвольвентными.

  Моделирование

  

  Ошибки при проектировании зубчатых колёс

  

  Зуб, подрезанный у основания.

  Подрезание зуба

  Согласно свойствам эвольвентного зацепления, прямолинейная часть исходного производящего контура зубчатой рейки и эвольвентная часть профиля зуба нарезаемого колеса касаются только на линии станочного зацепления. За пределами этой линии исходный производящий контур пересекает эвольвентный профиль зуба колеса, что приводит к подрезанию зуба у основания, а впадина между зубьями нарезаемого колеса получается более широкой.

  Подрезание уменьшает эвольвентную часть профиля зуба (что приводит к сокращению продолжительности зацепления каждой пары зубьев проектируемой передачи) и ослабляет зуб в его опасном сечении. Поэтому подрезание недопустимо. Чтобы подрезания не происходило, на конструкцию колеса накладываются геометрические ограничения, из которых определяется минимальное число зубьев, при котором они не будут подрезаны. Для стандартного инструмента это число равняется 17. Также подрезания можно избежать, применив способ изготовления зубчатых колёс, отличный от способа обкатки. Однако и в этом случае условия минимального числа зубьев нужно обязательно соблюдать, иначе впадины между зубьями меньшего колеса получатся столь тесными, что зубьям большего колеса изготовленной передачи будет недостаточно места для их движения и передача заклинится.

  Для уменьшения габаритных размеров зубчатых передач колёса следует проектировать с малым числом зубьев. Поэтому при числе зубьев меньше 17, чтобы не происходило подрезания, колёса должны быть изготовлены со смещением инструмента — увеличением расстояния между инструментом и заготовкой.

  Заострение зуба

  

  Компьютерная модель зубчатой передачи (см. нанотехнологии)

  При увеличении смещения инструмента толщина зуба будет уменьшаться. Это приводит к заострению зубьев. Опасность заострения особенно велика у колёс с малым числом зубьев (менее 17).

  Для предотвращения скалывания вершины заострённого зуба смещение инструмента ограничивают сверху.

  О зубчатой, ременной, цепной, червячной и планетарной передачах

  

  Планетарными называют передачи, имеющие зубчатые колеса с подвижными осями. Отличительной особенностью механизмов, включающих планетарную передачу (или передачи), является наличие двух или более степеней свободы. При этом угловая скорость любого звена передачи определяется угловыми скоростями остальных звеньев.

  Наибольшее распространение получила простая одинарная планетарная передача (рис. 1), которая состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, неподвижного центрального колеса 3 с внутренними зубьями; сателлитов 2 – колес с наружными зубьями, зацепляющихся одновременно с колесами 1 и 3 (на рис.

  1 число сателлитов с = 3), и водила Н, на котором закреплены оси сателлитов. Водило соединено с тихоходным валом. В планетарной передаче одно колесо неподвижно (соединено с корпусом).

  Обычно внешнее центральное колесо с внутренними зубьями называют коронным (коронная шестерня или эпицикл), а внутреннее колесо с внешними зубьями – солнечным колесом (солнечная шестерня или солнце).

  При неподвижном колесе 3 вращение колеса 1 вызывает вращение сателлитов 2 относительно собственных осей, а обкатывание сателлитов по колесу 3 перемещает их оси и вращает водило Н. Сателлиты таким образом совершают вращение относительно водила и вместе с водилом вокруг центральной оси, с. е. совершают движение, подобное движению планет. Поэтому такие передачи и называют планетарными.

  При неподвижном колесе 3 движение передают чаще всего от колеса 1 к водилу Н, можно передавать движение от водила Н к колесу 1.

  В планетарных передачах применяют не только цилиндрические, но и конические колеса с прямым или косым зубом.

  Если в планетарной передаче сделать подвижными все звенья, т. е. оба колеса и водило, то такую передачу называют дифференциальной.

  С помощью дифференциального механизма можно суммировать движение двух звеньев на одном или раскладывать движение одного звена на два других.

  Например, в дифференциале заднего моста автомобиля движение от водила Н передают одновременно колесам 1 и 3, что позволяет при повороте одному колесу вращаться быстрее другого.

  Разновидности планетарных передач

  Существует много различных типов и конструкций планетарных передач. Наиболее широко в машиностроении применяют однорядную планетарную передачу, схема которой показана на рисунке 1. Эта передача конструктивно проста, имеет малые габариты. Находит применение в силовых и вспомогательных приводах. КПД планетарной передачи η = 0,96…0,98 при передаточных числах u = 3…8.

  Планетарные механизмы, в составе которых присутствуют одна или несколько планетарных передач подразделяются на однорядные, двухрядные и многорядные.

  Каждый набор из центральных зубчатых колёс и сателлитов, вращающихся в одной плоскости, образует так называемый планетарный ряд. Простой планетарный механизм с набором одновенцовых сателлитов является однорядным.

  Простые планетарные механизмы с двухвенцовыми сателлитами являются двухрядными. Сложные планетарные механизмы могут быть двух, трёх, четырёх и даже пятирядными.

  Для получения больших передаточных чисел в силовых приводах применяют многоступенчатые планетарные передачи. На рис. 2,а планетарная передача составлена из двух последовательно соединенных однорядных планетарных передач. В этом случае суммарное передаточное число u = u1×u2 ≤ 64, а КПД равен η = η1×η2 = 0,92…0,96.

  На рисунке 2, б показана схема планетарной передачи с двухрядным (двухвенцовым) сателлитом, для которой при передаче движения от колеса 1 к водилу Н при n4 = 0 передаточное число определяется из зависимостей:

  u = n1/nН = 1 + z2z4/(z1z3).

  В этой передаче u = 3…19 при КПД η = 0,95…0,97.

  Как упоминалось выше, планетарные передачи, у которых все звенья подвижны, называют дифференциальными или просто дифференциалами.

  Неизбежные погрешности изготовления приводят к неравномерному распределению нагрузки между сателлитами.

  Для выравнивания нагрузки в передачах с тремя сателлитами одно из центральных колес выполняют самоустанавливающимся в радиальном направлении (не имеющим радиальных опор).

  Для самоустановки сателлитов по неподвижному центральному колесу применяют сферические подшипники качения.
  Высокие требования предъявляются к прочности и жесткости водила, при этом его масса должна быть минимальной. Обычно водила выполняют литыми или сварными.

  Достоинства и недостатки планетарных передач

  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 рассматриваемом обращенном механизме знак минус показывает, что колеса 2 и 3 вращаются в обратную сторону по отношению к колесу 1.

  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

  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:

  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.

  Так как модули зацеплений планетарной передачи одинаковые, то формула (1) принимает вид:

  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.:

  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:

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

  Окружную силу Ft в зацеплении вычисляют по формуле:

  Радиальную силу Fr определяют по формуле:

  где αw = 20˚ – угол зацепления.

  Главная страница

  Специальности

  Учебные дисциплины

  Олимпиады и тесты

  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.

  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.

  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;
    • 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;
      • с внешним контактом;
      • с внутренним контактом;
      • нерегулируемые;
      • регулируемые (фрикционный вариатор);
      • 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?

      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

      Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» Кафедра прикладной механики

      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,

      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

      ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЕЙ В БАССЕЙНАХ ВЕЛИКИХ РЕК Интернет журнал широкой научной тематики. Выпуск 5, 2016 г. ISBN 978-5-901772-51-0 УДК 627.352 О.В. Сидорова,

      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

      9. Рычажные передачи. Конструкция и расчет на прочность. В шарнирно-рычажных механизмах жесткие звенья типа стержней, рычагов соединяются вращательными и поступательными кинематическими парами. Шарнирно-рычажные

      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

      Т е м а 8. ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЕ Цель изучение технологических возможностей зубофрезерования, основных узлов зубофрезерного станка и их назначения, инструмента для нарезания зубчатых колес; получение практических

      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

      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.

      Таблица передаточных отношений является сводным документом. В ней приведены значения основных технических характеристик всех типов кинематических соединений.

      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.

      Распространение получили зубчатые конструкции конического типа. Они обладают ортогональным сочленением. Расчёт конической передачи предполагает учёт таких параметров как: делительные диаметры, углы конусов, количество зубьев.

      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.

      Такие конструкции выполняются с постоянным или переменным передаточным отношением. Некоторые из них имеют возможность регулировки этого параметра. Они разработаны обратимыми и необратимыми.

      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.

      Приведенные в этой таблице данные, помогают правильно выбрать соединения для конкретного механизма.

      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.

      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:

      где d1 — диаметр ведущего шкива, мм; d2 — диаметр ведомого шкива, мм; ƞ — коэффициент сцепления, учитывающий проскальзывание ремня (обычно ƞ ≈ 0,985).

      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.

      Передача с шевронными зубчатыми колесами (рис. 33, в) применяется для передачи больших крутящих моментов, шевронные передачи исключают осевые нагрузки на опоры валов.

      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.

      Для малонагруженных, тихоходных и безударных передач зубчатые колеса изготовляют из серого чугуна. Для быстроходных передач хорошие результаты (по бесшумности и долговечности) дают полимерные материалы.

      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.

      Червяки рекомендуется полировать, так как это повышает работоспособность передачи.

      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.

      Передаточное число коробки передач: что нужно знать

      

      В автомобиле коробка переключения передач — агрегат, который позволяет изменять крутящий момент, развиваемый двигателем внутреннего сгорания, перед передачей такого момента на ведущие колеса транспортного средства. Как известно, большинство коробок передач являются ступенчатыми, а в основе КПП лежит зубчатая передача.

      Если просто, ступени фактически являются парами шестерен, которые имеют разное передаточное число (передаточное отношение). В этой статье мы рассмотрим, что такое передаточное число коробки передач, на что указывает и влияет данная характеристика.

      Определение понятия

      Что же такое передаточное число редуктора? Любой редуктор служит для передачи крутящего момента с коробки передач на колеса. При этом скорость вращения всегда понижается. Передаточное число как раз и является показателем, во сколько раз это уменьшение происходит. К примеру, число 5,125, встречающееся в газелевских редукторах, показывает, что скорость вращения с входного вала на колеса уменьшается в 5,125 раза.

      

      Практически редуктор в автомобиле располагается на ведущей оси. Если речь идёт о полноприводных вариантах — там имеется два редуктора, по одному на каждую ось. Отечественные автомобили производства ВАЗ и ГАЗ имеют задний редуктор, за некоторым исключением. Чтобы определить передаточное число редуктора, можно поступить несколькими способами:

      • теоретический;
      • практический;
      • расчётный.

      

      Агрессивность

      

      Залог агрессивного вождения – «короткие» передачи, определяющие необходимость частых переключений. Это означает, что чем интенсивнее разгон, тем ниже предельная скорость, которую может развить автомобиль на одной передаче. Поскольку для спортивной модели важна не только динамика, но и максимальная скорость, в их коробках, как правило, существенно больше ступеней, чем в гражданских версиях. Однако в этом правиле есть и исключения, поскольку наиболее мощные машины не нуждаются в низких передаточных числах нескольких первых передач — их тяги вполне достаточно для того, чтобы гарантировать интенсивный разгон и не утомлять водителя необходимостью частых переключений.

      Например, Dodge Challenger Hellcat имеет первую передачу, которая позволяет разогнаться до 101,3 км/час. Это сделано специально, чтобы при измерении времени, необходимого для набора 100 км/час, не нужно было совершать переключения и терять драгоценные доли секунды, так и достигается наилучший результат.

      Наиболее ярким примером такого подхода к подбору передаточных чисел коробки передач является Koenigsegg Regera, который достигает 402 км/час на 1-й передаче. И дело здесь вовсе не в стремлении поставить какой-либо рекорд, а в разумном подходе и учёте потенциала двигателя и сцепления с поверхностью дороги. То есть, если на этом автомобиле установить коробку передач с более «короткими» ступенями, то выигрыш в динамике достигнут не будет, поскольку на переключения потребуется дополнительное время, а излишняя тяга и крутящий момент попросту приведут к пробуксовке колёс.

      Стоит также отметить, что при большом числе передач от конструкторов требуется провести большую работу, позволяющую удержать обороты при переключении на высшую ступень в зоне достижения наибольшей мощности и крутящего момента, что также усложняет конструкцию. Давно доказано, что до 300 км/час разгон спортивных автомобилей вполне обеспечивается тягой мощных моторов — им попросту не нужны пониженные передаточные отношения шестерней.

      Что же касается гражданских машин, предназначенных для повседневной эксплуатации, то первые передачи, как правило, делают довольно короткими, с низким передаточным числом, что позволяет при достаточно скромном двигателе уверенно трогаться на подъём, ехать по рыхлому покрытию, разгоняться при сильной загрузке.

      Не менее важны и такие показатели как полная и ходовая масса, поскольку их разница и определяет фактически допустимую грузоподъёмность, и чем она выше, тем более короткими должны быть начальные передачи в ряду.

      Где прописываются передаточные числа

      Самый простой способ узнать передаточное число редуктора заднего моста автомобиля — посмотреть в документации. У многих иномарок это число зашифровано в Vin-номере. Для отечественных автомобилей существуют типовые редукторы для определённых моделей. При этом есть автомобили, на которые могут устанавливать целый ряд редукторов, имеющих разные передаточные числа.

      Есть возможность узнать информацию конкретно и на детали. Для этого нет необходимости снимать редуктор. Если информация есть, то она располагается в удобном для осмотра месте.

      

      Общее определение

      Наглядный пример изменения числа оборотов проще всего наблюдать на простом велосипеде. Человек медленно крутит педали. Колесо вращается значительно быстрее. Изменение количества оборотов происходит за счет 2 звездочек, соединенных в цепь. Когда большая, вращающаяся вместе с педалями, делает один оборот, маленькая, стоящая на задней ступице, прокручивается несколько раз.

      Передачи с крутящим моментом

      В механизмах используют несколько видов передач, изменяющих крутящий момент. Они имеют свои особенности, положительные качества и недостатки. Наиболее распространенные передачи:

      • ременная;
      • цепная;
      • зубчатая.

      Ременная передача самая простая в исполнении. Используется при создании самодельных станков, в станочном оборудование для изменения скорости вращения рабочего узла, в автомобилях.

      Ремень натягивается между 2 шкивами и передает вращение от ведущего в ведомому. Производительность низкая, поскольку ремень скользит по гладкой поверхности. Благодаря этому, ременной узел является самым безопасным способом передавать вращение. При перегрузке происходит проскальзывание ремня, и остановка ведомого вала.

      Передаваемое количество оборотов зависит от диаметра шкивов и коэффициента сцепления. Направление вращения не меняется.

      

      Переходной конструкцией является ременная зубчатая передача.

      На ремне имеются выступы, на шестерне зубчики. Такой тип ремня расположен под капотом автомобиля и связывает звездочки на осях коленвала и карбюратора. При перегрузе ремень рвется, так как это самая дешевая деталь узла.

      Цепная состоит из звездочек и цепи с роликами. Передающееся число оборотов, усилие и направление вращения не меняются. Цепные передачи широко применяются в транспортных механизмах, на конвейерах.

      Характеристика зубчатой передачи

      В зубчатой передаче ведущая и ведомая детали взаимодействуют непосредственно, за счет зацепления зубьев. Основное правило работы такого узла – модули должны быть одинаковыми. В противном случае механизм заклинит. Отсюда следует, что диаметры увеличиваются в прямой зависимости от количества зубьев. Одни значения можно в расчетах заменить другими.

      Модуль – размер между одинаковыми точками двух соседних зубьев.

      Например, между осями или точками на эвольвенте по средней линии Размер модуля состоит из ширины зуба и промежутка между ними. Измерять модуль лучше в точке пересечения линии основания и оси зубца. Чем меньше радиус, тем сильнее искажается промежуток между зубьями по наружному диаметру, он увеличивается к вершине от номинального размера. Идеальные формы эвольвенты практически могут быть только на рейке. Теоретически на колесе с максимально бесконечным радиусом.

      Деталь с меньшим количеством зубьев называют шестерней. Обычно она ведущая, передает крутящий момент от двигателя.

      

      Зубчатое колесо имеет больший диаметр и в паре ведомое. Оно соединено с рабочим узлом. Например, передает вращение с необходимой скоростью на колеса автомобиля, шпиндель станка.

      Обычно посредством зубчатой передачи уменьшается количество оборотов и увеличивается мощность. Если в паре деталь, имеющая больший диаметр, ведущая, на выходе шестерня имеет большее количество оборотов, вращается быстрее, но мощность механизма падает. Такие передачи называют понижающими.

      Зачем нужна паразитка

      При взаимодействии шестерни и колеса происходит изменение сразу нескольких величин:

      • количества оборотов;
      • мощности;
      • направление вращения.

      Только в планетарных узлах с нарезкой зубьев по внутреннему диаметру венца сохраняется направление вращения. При наружном зацеплении ставится две одинаковые шестерни подряд. Их взаимодействие не меняет ничего, кроме направления движения. В этом случае обе зубчатые детали называются шестернями, колеса нет. Вторая, промежуточная, получила название «паразитка», поскольку в вычислениях не участвует, меняет только знак.

      

      Виды зубчатых соединений

      Зубчатое зацепление может иметь различную форму зуба на деталях. Это зависит от исходной нагрузки и расположения осей сопрягаемых деталей. Различают виды зубчатых подвижных соединений:

      • прямозубая;
      • косозубая;
      • шевронная;
      • коническая;
      • винтовая;
      • червячная.

      Самое распространенное и простое в исполнении прямозубое зацепление. Наружная поверхность зуба цилиндрическая. Расположение осей шестерни и колеса параллельное. Зуб расположен под прямым углом к торцу детали.

      Когда нет возможности увеличить ширину колеса, а надо передать большое усилие, зуб нарезают под углом и за счет этого увеличивают площадь соприкосновения. Расчет передаточного числа при этом не изменяется. Узел становится более компактным и мощным.

      Недостаток косозубых зацеплений в дополнительной нагрузки на подшипники. Сила от давления ведущей детали действует перпендикулярно плоскости контакта. Кроме радиального, появляется осевое усилие.

      Компенсировать напряжение вдоль оси и еще больше увеличить мощность позволяет шевронное соединение. Колесо и шестерня имеют 2 ряда косых зубьев, направленных в разные стороны. Передающее число рассчитывается аналогично прямозубому зацеплению по соотношению количества зубьев и диаметров. Шевронное зацепление сложное в исполнении. Оно ставится только на механизмах с очень большой нагрузкой.

      В конической зубчатой передачи оси расположены под углом. Рабочий элемент нарезается по конической плоскости. Передаточное число таких пар может равняться 1, когда надо только изменить плоскость действия силы. Для увеличения мощности нарезается полукруглый зуб. Передающееся количество оборотов считается только по зубу, диаметр в основном используется при расчетах габаритов узла.

      Винтовая передача имеет зуб, нарезанный под углом 45⁰. Это позволяет располагать оси рабочих элементов перпендикулярно в разных плоскостях.

      У червячной передачи нет шестерни, ее заменяет червяк. Оси деталей не пересекаются. Они расположены перпендикулярно в пространстве, но разных плоскостях. Передаточное число пары определяется количеством заходов резьбы на червяке.

      Кроме перечисленных производят и другие виды передач, но они встречаются крайне редко и к стандартным не относятся.

      Многоступенчатые редукторы

      Как подобрать нужное передаточное число. Двигатель обычно выдает несколько тысяч оборотов в минуту. На выходе – колесах автомобиля и шпинделе станка, такая скорость вращения приведет к аварии. Мощности исполняющего механизма не хватит, чтобы рабочий инструмент мог резать металл, а колеса сдвинули автомобиль. Одна пара зубчатого зацепления не сможет обеспечить требуемое понижение или ведомая деталь должна иметь огромные размеры.

      Создается многоступенчатый узел с несколькими парами зацеплений. Передаточное число редуктора считается как произведение чисел каждой пары.

      Uр – передаточное число редуктора;

      U1,2,n – каждой из пар.

      Перед тем как подобрать передаточное число редуктора, надо определиться с количеством пар, направлением вращения выходного вала, и делать расчет в обратном порядке, исходя из максимально допустимых габаритов колес.

      

      В многоступенчатом редукторе все зубчатые детали, находящиеся между ведущей шестерней на входе в редуктор и ведомым зубчатым венцом на выходном валу, называются промежуточными. Каждая отдельная пара имеет свое передающееся число, шестерню и колесо.

      Редуктор и коробка скоростей

      Любая коробка скоростей с зубчатым зацеплением является редуктором, но обратное утверждение неверно.

      Коробка скоростей представляет собой редуктор с подвижным валом, на котором расположены шестерни разного размера. Смещаясь вдоль оси, он включает в работу то одну, то другую пару деталей. Изменение происходит за счет поочередного соединения различных шестерен и колес. Они отличаются диаметром и передающимся количеством оборотов. Это дает возможность изменять не только скорость, но и мощность.

      Трансмиссия автомобиля

      В машине поступательное движение поршня преобразуется во вращательное коленвала. Трансмиссия представляет собой сложный механизм с большим количеством различных узлов, взаимодействующих между собой. Ее назначение — передать вращение от двигателя на колеса и регулировка количества оборотов – скорости и мощности автомобиля.

      В состав трансмиссии входит несколько редукторов. Это, прежде всего:

      • коробка передач – скоростей;
      • дифференциал.

      Коробка передач в кинематической схеме стоит сразу за коленвалом, изменяет скорость и направление вращения.

      Посредством переключения – перемещения вала, шестерни на валу соединяются поочередно с разными колесами. При включении задней скорости, через паразитку меняется направление вращения, автомобиль в результате движется назад.

      

      Дифференциал представляет собой конический редуктор с двумя выходными валами, расположенными в одной оси напротив друг друга. Они смотрят в разные стороны. Передаточное число редуктора – дифференциала небольшое, в пределах 2 единиц. Он меняет положение оси вращения и направление. Благодаря расположению конических зубчатых колес напротив друг друга, при зацеплении с одной шестерней они крутятся в одном направлении относительно положения оси автомобиля, и передают вращательный момент непосредственно на колеса. Дифференциал изменяет скорость и направление вращения ведомых коничек, а за ними и колес.

      Практический способ определения

      Самый точный способ определения передаточного числа заключается в подсчете числа зубцов ведущей и ведомых шестерен. Затем большее число делится на меньшее, что и даёт нужный результат. К примеру, в отечественной модели ВАЗ-2106, количество зубьев ведущего вала — 41, а количество зубьев ведомой шестерни дифференциала — 11. В итоге, поделив одну цифру на другую, получаем: 41 : 11 = 3,9.

      

      Такой способ определения самый точный, но при этом совсем не практичный. Потому что для этого варианта необходимо разобрать редуктор и достать необходимые детали. А это не просто неудобно, это всегда затратно.

      

      Устройство и основные требования к главной передаче

      Устройство рассматриваемого механизма простое: главная передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор). Ведущая шестерня имеет меньший размер, при этом она имеет связь с вторичным валом коробки передач. Ведомая шестерня больше ведущей, а связана она с дифференциалом и, соответственно, с колесами машины.

      

      Схема главной передачи ведущего моста автомобиля: 1 — ведущие колеса; 2 — полуось; 3 — ведомая шестерня; 4 -ведущий вал; 5 -ведущая шестерня
      Рассмотрим основные требования, предъявляемые к главной передаче:

      • минимальный уровень шума и вибраций при работе;
      • минимальный расход топлива;
      • высокий КПД;
      • обеспечение высоких тягово-динамических характеристик;
      • технологичность;
      • минимальные габаритные размеры (чтобы увеличить клиренс и не повышать уровень пола в автомобиле);
      • минимальная масса;
      • высокая надежность;
      • минимальная необходимость в обслуживании.

      Увеличить КПД главной передачи можно повысив качество изготовления зубьев обоих шестерен, а также увеличив жесткость деталей и применив в конструкции подшипники качения. Отметим, что максимально сокращать вибрации и шум при работе чаще всего требуется для зубчатых редукторов легковых автомобилей. Вибрации и шум можно минимизировать, обеспечив надежное смазывание зубьев, повысив точность зацепления зубчатых колес, увеличив диаметр валов, а также прочими мерами, которые повышают жесткость элементов механизма.

      Расчётный способ

      А можно ли узнать передаточное число неизвестного автомобиля, не разбирая редуктор? Оказывается, есть такой способ. Для этого ось, на которой установлен редуктор, вывешивается на опорах. Запоминается положение ведущего вала и колес. Это удобно сделать простыми метками. Затем колеса крутят до тех пор, пока метки снова не совпадут, подсчитывая число оборотов колес и вала отдельно. Удобнее эту процедуру проводить с помощником.

      

      После получения экспериментальных данных следует рассчитать число путем деления количества оборотов вала на количество оборотов колес. Точность такого способа примерная и повышается только внимательностью при подсчете и совмещении меток.

      Немного о синхронизаторе МКПП

      Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

      В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

      Ставим редуктор с другим передаточным числом

      Что будет, если заменяемый редуктор имеет отличные от установленного параметры? Для примера рассмотрим передаточные числа редукторов ВАЗ. Линейка агрегатов представлена четырьмя редукторами. Их числа укладываются в диапазон от 3,9 до 4,44.

      Редуктор с числом 3,9 будет самым быстрым из семейства, а с числом 4,44 – самым тяговитым. Потому как в первом случае передаваемая входным валом мощность уменьшается только в 3,9 раза против 4,44. Получается, что если редуктор быстрее передает момент вращения, автомобиль становится более «шустрым». Если заменить редуктор на вариант с пониженным передаточным числом, машина медленнее разгоняется, но становится более проходимой и тяговитой.

      

      При установке редуктора с отличным от заводского числом в обязательном порядке следует проверять показания спидометра. Чаще всего он начинает привирать. Проблема может решаться регулировкой, а иногда приходится менять тросик спидометра. Самое сложное при работах по замене редуктора – это не снятие и установка, как может показаться изначально, а регулировка и настройка. Без грамотной регулировки даже правильно подобранный редуктор можно привести в негодность за несколько тысяч пробега.

      Преимущества и недостатки МКПП

      Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

      Преимущества	Недостатки
      Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП	Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
      Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД	Утомляющий для водителя процесс переключения передач
      Высокая надежность за счет простоты конструкции	Необходимость периодической замены сцепления
      Простое и недорогое обслуживание	Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
      Возможность более эффективного движения по бездорожью
      Возможность буксировки автомобиля

      

      Передаточные числа редукторов ВАЗ

      Рассмотрим более подробно устанавливаемые на отечественных автомобилях ВАЗ задние редукторы. Как уже говорилось ранее, всего существует четыре редуктора, которыми комплектовались заднеприводные версии АвтоВАЗа. Самый быстрый редуктор принадлежит шестой модели «Жигулей». Редуктор заднего моста ВАЗ-2106 имеет передаточное число 3,9. Эта цифра получается из соотношения зубьев входного вала и ведомой шестерни 43:11.

      Следующий по скорости редуктор с числом 4,1 принадлежит ВАЗ-2103. Этот агрегат имеет средние, но и самые сбалансированные показатели, такие как разгон, максимальная скорость и мощность. Самые тяговитые редукторы имели первые модели ВАЗ. Так, ВАЗ-2101 обладал устройством передачи мощности по схеме 43 : 10 = 4,3, а ВАЗ-2102 – 40 : 9 = 4,44. Вторая модель из-за этого была самой удобной для езды с прицепом, хотя и имела самую маленькую максимальную скорость — 145 км/ч.

      

      Какое передаточное число редуктора заднего моста ВАЗа можно считать оптимальным? Ответ на этот простой вопрос каждый автовладелец «Жигулей» решит сам. Для этого достаточно понять, для каких целей будет авто использоваться. Если это прежде всего «рабочая лошадка», лучшим вариантом будет самый мощный редуктор с числом 4,3. В идеале, конечно, поставить «двойкин» вариант, но главные пары с числом 4,44 перестали выпускать с прекращением выпуска ВАЗ-2102 уже давно. Для обыкновенной езды в городских условиях лучшим же будет редуктор от ВАЗ-2106 с числом 3,9.

      Несколько слов о передаточном числе редукторов полноприводных ВАЗ-2121. Так как на таких автомобилях редуктора два, важно, чтобы число было одинаковым и соответствовало отношению 41 : 10 = 4,1.

      Высшая передача

      

      Передаточное число высшей передачи крайне важно, поскольку оно определяет максимальные обороты двигателя при крейсерской скорости, а это напрямую сказывается на экономичности и уровне шума. Если изложить этот вопрос кратко, то, чем больше это отношение, тем меньше расход топлива и ниже шум мотора. Следует помнить, что в таком случае за вышеперечисленные преимущества придётся расплачиваться частым переключением на пониженную передачу для достижения наилучшей разгонной динамики.

      Оптимальной величиной оборотов двигателя при достижении крейсерской скорости являются 1600-2000 об/мин для дизеля и 2000-2500 об/мин – для бензинового мотора.

      Например, в коробке передач автомобиля Toyota GT86 – шесть ступеней с небольшой разницей в передаточном числе, ввиду чего скорость в 100 км/час достигается при работе двигателя на оборотах более 3000 об/мин. Это и является причиной значительного объёма вредных выхлопов, равного 181 гр/км.

      Смотрите также: Изменение распределения тормозных усилий: что это даёт вашему автомобилю?

      Для машины с двухлитровым мотором, выдающим 200 л.с., а также отлично проработанной аэродинамикой (коэффициент лобового сопротивления равен 0,27) это очень высокий показатель. Такой подбор механизма переключения передач предполагает работы двигателя не в самом удачном режиме, что и приводит к избыточному шуму, особенно при значительном пробеге, а это уже сказывается на ликвидности вашего автомобиля при продаже. Разумеется, такие проблемы не свойственны автоматическим коробкам передач, поскольку подбор передаточных отношений там обусловлен ещё и надёжностью узла, соответственно конструкторы стремятся сократить число переключений, и делают передачи более «длинными».

      Проблема в том, что спортивный автомобиль и автоматическая коробка – мало совместимые понятия, да и выбрать такое сочетание можно далеко не для всех моделей.

      В конечном итоге, чем мощнее двигатель под капотом, тем меньше оборотов двигателя на крейсерской скорости, благодаря чему при 100 км/ч из-под капота доносится едва уловимый шум. Например для Golf Mk6 1.6 TDI этот показатель составляет 2300 об/мин, а для более мощного SEAT Ateca 2.0 TDI с 7-ступенчатой коробкой и двойным сцеплением эта цифра составляет уже 1700 об/мин. Именно поэтому в определённых режимах мощные шестицилиндровые моторы потребляют не на много больше бюджетных 4-цилиндровых аналогов.

      

      Передаточные числа задних редукторов других автомобилей

      С редукторами автомобилей ВАЗ более-менее понятно. А что можно сказать о других автомобилях? К примеру, Горьковский автозавод имеет большое количество современных моделей как среднетоннажных, так и легковых грузовых машин. Наиболее популярные модели ГАЗ – это «Газель ГАЗ-3302» и «Соболь ГАЗ-2752». Если не рассматривать полноприводные модификации этих автомобилей, то передаточное число редуктора заднего будет либо 5,125, либо 4,556, либо 4,3.

      Самый тяговитый редуктор достался автомобилям ГАЗ с двигателями ЗМЗ406 и ЗМЗ402. Отличается лучшими характеристиками по мощности и рекомендуется для владельцев авто, перевозящих тяжёлые грузы и работающих в жестких условиях. Редуктор с меньшим числом будет давать большую динамику, как более скоростной. При этом следует метить относительно меньший ресурс эксплуатации.

      

      Для полноты картины рассмотрим зарубежные варианты редукторов и их числа. Хорошим вариантом для сравнения будут заднеприводные модели немецкого автогиганта BMW. Передаточные числа редуктора БМВ колеблются в диапазоне от 3,07 до 4,1. При этом количество моделей агрегатов превышает десятку. Уже по этому показателю можно понять, как часто зарубежные конструкторы вносят изменения в узлы автомобилей.

      

      Наиболее динамичный редуктор с числом 3,07 имеют модели серии Е90, Е91 и Е92. Если смотреть на мощные варианты, то можно выделить БМВ Х5 с 3-литровым двигателем, имеющий передаточное число заднего редуктора 4,1.

      Сближенный и растянутый ряд в коробке передач

      Не менее важным фактором, определяющим характер автомобиля, является разрыв между передаточными числами. Сближенный ряд передач гарантирует максимальное ускорение, которого может достичь автомобиль при прочих равных условиях. Кроме того, если во главу угла ставится экономичность, то такое решение позволяет держать рабочие обороты в оптимальной зоне, что также способствует продлению ресурса мотора.

      Смотрите также: Стоит ли приобретать договор расширенной гарантии?

      Однако, есть у короткого ряда и существенный недостаток, а именно – необходимость в растянутой 1-й передаче, либо в короткой – высшей. Последствия от этого вполне очевидны, а единственным разумным решением является увеличение числа передач, что делает конструкцию дорогостоящей. Либо, всё же — переход к растянутому ряду.

      Выбор решения обычно продиктован типом создаваемого автомобиля. Для скоростной и динамичной модели применяют сближенные по величине передаточного отношения передачи. Если же под капотом установлен двигатель с широким диапазоном мощности и плавным графиком крутящего момента, например – дизель, то необходимость в сближении передач отпадает. Для примера рассмотрим автомобиль Формулы-1, которые имеют очень плотный передаточный ряд, ввиду чего величина передаточных отношений 7-й и 8-й передач отличается всего в 1,12 раза, против 1,25 – у гражданских моделей.

      Однако, сближенный ряд не всегда означает более высокую производительность. Например, у спортивного велосипеда, как правило, 8 очень близких по передаточному числу ступеней, при этом шестерня первой из них имеет 30 зубцов, а высшей – 11, это позволяет обеспечить наиболее рациональное использование энергии велосипедиста. Однако при таком подходе для обеспечения максимального ускорения необходимо интенсивно переключаться в интервале с 1-й по 5-ю передачу, всего за несколько секунд. Это касается и автомобилей, поскольку необходимость в столь частом переключении, как правило, предопределяет работу двигателя в неоптимальном режиме, особенно у неопытного водителя.

      Всех этих недостатков лишены так называемые бесступенчатые типы трансмиссий, которые позволяют плавно изменять передаточные отношения, в зависимости от выбранного режима езды. К таким конструкциям относят, прежде всего, вариаторы, однако на сегодняшний день механизма, способного передавать огромный крутящий момент и оперативно подстраиваться под разгонную динамику спортивных моделей, пока не создано. Но прогресс не стоит на месте и непрерывная работа по совершенствованию таких агрегатов уже сделала их широко распространённым решением.

      Расчет на прочность планетарных передач

      Прочностной расчёт планетарных передач проводят как для цилиндрических зубчатых передач. Вычисляют каждое зацепление:

      • внешнее — между солнцем и планетными колёсами;
      • внутреннее — между планетами и короной.

      Если колёса изготовлены из одного материала, а силы в зацеплении равны, рассчитывают наименее прочное соединение — внешнее.

      Алгоритм расчёта следующий:

      1. Выбирают схему редуктора.
      2. Определяют исходные данные: передаточное число i, крутящий момент Твых и частоту вращения выходного вала Uвых.
      3. Подбирают число зубьев с проверкой условий сборки и соседства планетных шестерней.
      4. Рассчитывают угловые скорости колёс.
      5. Вычисляют КПД и моменты выходных валов.
      6. Рассчитывают прочность зацепления.

      

      В расчёте момента учитывают количество планетных колёс и неравномерное нагружение их зубьев. Вводят поправочный коэффициент η =1,5…2, если меры выравнивания отсутствуют:

      • повышенная точность изготовления;
      • радиальная подвижность солнца, короны или водила;
      • применение упругих элементов.

      Расчёт зубчатых передач выполняют по двум критериям:

      • контактная прочность, т.е. выносливость рабочих поверхностей зубьев под нагрузкой;
      • напряжение на изгиб, усталостный излом.

      

      Расчёт контактной прочности сводится к проверке условия, что напряжение σн не превышает допустимого значения. Вычисления проводят по формуле Герца для цилиндрических поверхностей, добавляя уточняющие коэффициенты. В результате получают значение межосевого расстояния — главную геометрическую характеристику зубчатой передачи:

      где K — вспомогательный коэффициент для прямозубых колёс, МПа;

      η — коэффициент неравномерности;

      Т — вращающий момент, Н×мм;

      Kн — коэффициент нагрузки;

      Ψ — коэффициент ширины колеса равный 0,75;

      i — передаточное число;

      [σн] — допускаемое контактное напряжение, МПа. Определяется коэффициентом долговечности и пределом выносливости.

      После определения геометрии передачи проверяют условие прочности:

      σн= ×√ (T×Kн(i+1)^3)/(Ψ×d) ≤ [σн]

      

      При расчёте на изгиб принимают условие, что вся нагрузка передаётся одной паре зубьев и приложена к его вершине. Расчётное напряжение не должно превышать допускаемое:

      где М — изгибающий момент;

      W — осевой момент сопротивления;

      b, s — размеры зуба в сечении;

      [σf] — допускаемое напряжение изгиба. Зависит от предела выносливости, шероховатости, погрешности изготовления зубьев.

      Процесс переключения

      При прямолинейном движении и во время поворота водителю требуется менять текущую скорость, выставленную на механике.

      Делается это по определенному алгоритму, который можно представить в следующем виде:

      • Плотным движением левой ногой выжимается в пол педаль сцепления;
      • одновременно с этим необходимо отпустить ногу с педали газа;
      • плавно, но быстро выбирайте на коробке нужную передачу;
      • при прохождении рычага сначала возвращаетесь в нейтраль, а затем уже в необходимую скорость;
      • далее сцепление отпускается;
      • параллельно начинается работа педалью газа, чтобы не терять скорость и обороты;
      • после полного отпускания сцепления прибавляется хороший газ.

      Каких-то строгих и жестких ограничений в плане последовательности перехода на скорости нет. Никто не заставляет переключаться в строго заданном порядке, от 1 и до последней передачи.

      

      Но если вы будете пропускать скорости, тогда на разгон придется тратить больше времени и обороты начнут падать.

      Классификация видов КПП

      Опытные автомобилисты привыкли классифицировать коробки переключения передач по нескольким признакам. К ним можно отнести:

      • Вариант передачи оттока мощности (механические КПП, планетарные, с соосными валами, вариатор, гидромеханические);
      • Количество валов (двухвальные, трехвальные, многовальные с различным числом зацеплений);
      • По способу управления (автоматические, роботизированная, ручное включение).

      Самая распространенная классификация разделяет КПП по принципу действия:

      1. Механические КПП. Прославились высоким КПД при минимальном весе. Считается, что механическая коробка обеспечивает лучший динамичный разгон транспортного средства при относительно экономичном расходе топлива.
      2. Автоматические. Отличаются простотой в эксплуатации. Тем не менее отмечается, что во многих случаях увеличивают расход топлива автомобиля и неспешно переключают передачи.
      3. Роботизированные КПП. Являются симбиозом механики и автомата. Если простым языком, то роботизированная коробка очень схожа с механической КПП, но с электронным управлением работы сцепления. Отзывы говорят, что подобный вариант значительно уступает автоматической коробке.
      4. Вариаторы или бесступенчатые КПП. Относительно новый тип коробки передач, отличается непосредственным отсутствием передач. Передаточное число в вариаторе меняется плавно, без динамичных ступеней. На сегодняшний день вариаторы только приобретают широкое распространение, поскольку особенности конструкции бесступенчатых КПП не совершенны. Во многих случаях ремень передачи не способен выдержать мощность двигателей современных автомобилей, что быстро выводит систему из строя.

      Распространенные ошибки

      Ошибка новичков обычно стандартная, и заключается она в несогласованном действии рычага механики и педали сцепления. В итоге машина теряет скорость, а порой глохнет.

      Автомобилисты, которые лишь недавно сели за руль, часто легко идентифицируются не только по значку У на стекле, и по рассеянному и резкому переключению.

      Когда авто трогается, неопытные водители регулярно рано бросают сцепление. Как итог, машина дергается, а сама коробка постепенно выходит из строя.

      Учитывая диапазоны скоростей, актуальных для переключаемых передач, многие считают, что когда машина не едет более 40 км/час, переходить со 2 на 3 передачу не нужно. Но запомните, что повышенная передача не обязательно требует повышения скорости. Вы можете смело выжимать третью, но ехать при этом установленные ограничительным знаком 40 километров.

      

      Повышенная передача лишь позволяет ехать быстрее. То есть при выборе 3 скорости вам будет проще с 40 разогнаться до 80-100 километров в час, на это уйдет меньше времени и двигатель будет лучше себя вести, нежели при разгоне со второй скорости. Наличие возможности ускориться не обязывает вас ускоряться.

      Типтроник

      Первопроходцами автомобильной промышленности в области Tiptronic стала компания Porshe. В 1990 производитель представил КПП схожую с механикой, но с возможностью электронного контроля. Интеллектуальная коробка предполагает как автоматическое переключение передач, так и ручное.

      При автоматическом контроле оборотов, типтроник ведет себя как АКПП с системой DSP. Переход в ручной режим позволит самостоятельно понижать или повышать передачу. Тем не менее блок управления может самостоятельно перейти в автоматический режим при необходимости.

      В современных системах предусмотрен режим «спорт», который позволяет значительно увеличить тягу и оценить мощность машины, оставляя частоту оборотов выше. Однако типтроник даже в ручном режиме оставляет задержку переключения передачи на уровне от 0,1 до 0,7 секунды.

      Признаки неисправности редуктора

      Многие неисправности РЗМ можно диагностировать по изменившемуся звуку работающей машины и появлению посторонних шумов. Если со стороны редуктора при движении раздаётся стук, хруст и другие шумы, это говорит о неисправности или выходе из строя какой-либо детали агрегата. При появлении постороннего шума в заднем мосту следует обратить внимание на уровень масла в редукторе и проверить, насколько правильно отрегулирован РЗМ (особенно если он после ремонта или вновь установленный).

      Хруст при движении

      Услышав хруст от редуктора при движении автомобиля, следует незамедлительно принимать меры, чтобы не допустить ещё больших неисправностей. Появление скрежета и хруста говорит о том, что, скорее всего, придётся менять подшипники или шестерни. Если подшипники ещё не вышли из строя, но уже сильно изношены и плохо вращаются, со стороны РЗМ будет слышен гул, которого нет при работе исправного агрегата. Чаще всего причинами появления треска и гула со стороны редуктора во время движения автомобиля являются:

      • недопустимый износ или полное разрушение шестерён или подшипников главной передачи;
      • неотрегулированное зацепление шестерён;
      • разбитое отверстие под ось сателлитов в коробке дифференциала;
      • низкий уровень масла в редукторе.

      
      Причиной постороннего шума в редукторе могут быть разрушенные шестерни

      Заклинило колесо

      Причиной того, что заклинило одно из задних колёс автомобиля, также может быть неисправность РЗМ. Если водитель проигнорировал появление посторонних шумов, которые были вызваны выходом из строя подшипников дифференциала, следствием этого может оказаться деформация полуосей и заклинивание колёс.

      Способы ускоренной адаптации автомата «под себя»

      Мало кто знает, но при необходимости адаптация АКПП может быть проведена в ускоренном режиме (естественно, речь идёт о задании постоянного режима работы автомату, который формируется в течение длительной эксплуатации автомобиля). Подобная мера не должна казаться чем-то ненужным, ибо её проведение вполне резонно, если:

      • К автомобилисту в эксплуатацию попала АКПП, ранее адаптированная под другого человека, и требуется её перенастройка;
      • Автомат стал работать некорректно, пинаться и часто «тупить», но с его технической составляющей всё отлично;
      • После капитального ремонта коробка сбросила привычные настройки или просто отказывает адаптироваться под новый стиль вождения.

      Как видите, ситуаций для принудительного обучения АКПП под новый лад работы особо придумывать не стоит, все они лежат на поверхности. Но как адаптировать автомат качественно и быстро? На самом деле есть несколько способов:

      • Вариант первый – отдаём автомат на перепрошивку. Тут всё предельно просто. Автомобилист говорит мастерам, под какой режим вождения хочет адаптировать АКПП, а они в свою очередь заново программируют её чип;
      • Вариант второй – проводим принудительную адаптацию. Здесь же всё посложнее, ибо придётся найти техническую документацию на обучаемую АКПП. Как правило, для принудительного обучения требуется сначала обнулить имеющуюся адаптацию, а затем «залить» новую. У разных коробок подобное обучение проводится по-разному. Для примера рассмотрим принудительную адаптацию автомата от Мерседес. Зачастую проводится она так:
        Машина прогревается, глушится на 5-10 секунд, снова заводится (повторяем два-три раза);
    • Затем нажимается тормоз, АКПП переводится в режим ручного управления, по очереди включаются режимы и передачи (в таком порядке, в котором они должны работать в будущем);
    • После этого машина заводится, плавно разгоняется до 40 км/ч, глушится, снова заводится, плавно разгоняется до 80 км/ч, глушится, снова заводится и на автомобиле откатывается 5-7 километров.

    На этом адаптация завершена. К слову, подобной настройкой можно сделать работу адаптивной коробки более спортивной или же, напротив, более мягкой.

    Если же времени у вас вдоволь, то прибегать к принудительной адаптации автомата бессмысленно. Намного проще проехать в своём стиле несколько сотен километров и дать АКПП привыкнуть самой.

    

    Пожалуй, на этом повествование об обучении автомата можно завершать. Надеемся, сегодняшняя статья была для вас полезна и дала ответы на интересующие вопросы. Удачи на дорогах!

    Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

    Зубчатые передачи. Их достоинство и недостатки. область применение, классификации.

    Существует достаточно большое количество различных механизмов, предназначенных для передачи усилия и вращения. Довольно большое распространение получила зубчатая передача. Подобный механизм выступает в качестве промежуточного элемента, который изготавливается при применении металла с различными эксплуатационными характеристиками. Рассмотрим особенности подобного механизма подробнее.

    

    Общее описание

    Стандартная ременная передача предусматривает использование промежуточного элемента, в качестве которого выступает ремень. Зубчатое зацепление характеризуется наличием поверхности зацепления и сопряжения зубьев. Основные элементы зубчатой передачи следующие:

    1. Ведущее и ведомое колесо.
    2. Вал, который предназначен для непосредственного крепления колес.
    3. Подшипники, обеспечивающие подвижность колес.
    4. Шпонка, исключающая вероятность проворачивания колеса на валу.

    Параметры зубчатой передачи могут существенно отличаться. Для начала отметим, что между ведомым и ведущим колесом предусмотрено наличие технологического зазора, который обеспечивает скольжение и возможность теплового расширения, а также смазывание основных элементов для исключения вероятности заклинивания механизма.

    

    Детали машин изготавливаются при применении самых различных металлов, в большинстве случаев это углеродистая сталь. Скорость вращения механизма зависит от точности шестерен, а также некоторых ее других параметров. Принцип работы устройства позволяет использовать его при создании самых различных механизмов, к примеру, насосов или передач.

    Плюсы и минусы передачи

    Широкое применение реечных передач в различных областях помогло выявить основные плюсы и минусы такого решения.

    К плюсам можно отнести:

    • способность выдерживать большие нагрузки;
    • скромные габаритные размеры;
    • возможность создания реек неограниченной длины;
    • передаточное число остается постоянным в любом случае;
    • простота и надежность;
    • долговечность.

    К сожалению, за такие преимущества приходится платить наличием некоторого количества недостатков, среди которых выделяют:

    • сложность в изготовлении (особенно характерно для устройств повышенной точности);
    • изрядные шумы при работе на высоких оборотах;
    • невозможность уменьшить или хоть как-то скомпенсировать динамические нагрузки на передачу, ввиду высокой жесткости;
    • возникновение погрешностей;
    • скапливание грязи между зубьями;
    • передаточное число всегда равно единице, что приводит к невозможности использования передачи для увеличения скоростей и оборотов.

    Конструкция передач

    Классическая схема зубчатой передачи применяется уже на протяжении длительного периода. Рассматриваемая конструкция имеет следующие особенности:

    1. В качестве основы применяется корпус. Зачастую он изготавливается из чугуна или других коррозионностойких сталей. Корпус обеспечивает надежное крепление основных элементов, а также является контейнером для смазки. Существует просто огромное количество различных корпусов, все зависит от области применения механизма.
    2. Основным элементом является вал, который передает зубчатым зацеплением вращение. Как правило, вал получает вращение от электрического привода или других элементов. Для их крепления устанавливаются подшипники. Вал подбирается под посадочное отверстие зубчатых колес, может иметь ступенчатую форму.
    3. Садятся шестерни на валы методом прессования. За счет этого исключается вероятность проворачивания элементов, которые находятся в зацеплении. Кроме этого, фиксация обеспечивается за счет шпонки.
    4. Расстояние между валами зубчатого зацепления выбирается с учетом диаметра колес, а также их других параметров.
    5. Форма шестерен может существенно отличаться. Зачастую боковая сторона имеет небольшие выступы, а рабочая поверхность представлена сочетанием зубьев. Количество зубьев, их направление и многие другие параметры могут существенно отличаться. Характеристики выбираются в зависимости от области применения механизма.

    

    В целом можно сказать, что рассматриваемое устройство довольно просто, за счет чего обеспечивается длительный срок эксплуатации. Разновидностью зубчатой передачи также является винтовой механизм или рейка. Сегодня чертеж винтовой передачи при необходимости можно сказать с интернета.

    Классифицируют зубчатые передачи по довольно большому количеству различных признаков. Только при правильном выборе наиболее подходящего варианта исполнения можно обеспечить длительный срок эксплуатации и требуемые характеристики.

    Классификация зубчатых передач

    Бывают самые различные виды зубчатых передач. Классификация проводится по большому количеству различных признаков:

    1. Относительное расположение осей, на которых крепятся колеса. По этому признаку выделяют механизмы с параллельными осями, пересекающимися или скрещивающимися. Проще всего в изготовлении самая распространенная цилиндрическая зубчатая передача, так как в этом случае механизм характеризуется высокой надежностью и длительным сроком эксплуатации. Если нужно изменять направление вращения, то применяется другая конструкция. Зубчатые передачи с параллельными и пересекающимися осями применяются в самых различных случаях, к примеру, при создании насосов и приводом различных устройств.
    2. Расположение зуба на поверхности изделия относительно посадочного отверстия. По этому признаку выделяют передачи с внутренним и наружным зацеплением. Кроме этого, в некоторых механизмах есть реечная конструкция: прямая рейка подходит для преобразования вращений в прямолинейное движение.
    3. По форме профиля. Чаще всего устанавливается эвольвентная зубчатая передача, но также применяются неэвольвентные механизмы. Проводится классификация зубчатых колес в зависимости от расположения теоретической линии зуба. По этому признаку выделяют прямозубые устройства и с косым расположением. Кроме этого, есть шевронная зубчатая передача и с винтовым расположением. Современная косозубая передача получила широкое распространение, так как за счет подобного расположения зуба снижается износ и степень шума. Именно поэтому подобные варианты исполнения устанавливаются в случае, когда нужно передать высокую скорость или сделать бесшумное устройство. Конические зубчатые передачи могут изготавливаться и с прямым зубом, но подобные механизмы не предназначены для длительной работы, так как зуб при работе контактирует по всей площади.
    4. Классификация проводится по конструктивному оформлению корпуса. Выделяют закрытые и открытые передачи. Первый вариант исполнения могут работать исключительно при подаче смазывающего вещества, второй работает и на сухом ходу.
    5. Передача бывает понижающая и повышающая. Выбор проводится в зависимости от того, нужно ли увеличить количество оборотов или повысить передаваемое усилие.
    6. По величине окружности выделяют тихоходные, среднескоростные и быстроходные устройства. Выбор проводится в зависимости от того, каким свойствами должно обладать полученный механизм.

    

    Заготовки для получения основных элементов получаются путем литья или штамповки. После этого проводится дальнейшая обработка. Процесс обработки предусматривает применение дисковых и пальцевых фрез, а также шлифовальных кругов для получения требуемого качества поверхности. Другими особенностями обработки отметим следующие моменты:

    1. Подобные изделия нельзя изготовить методом чистовой прорезки выбранной фрезы. Эта технология применяется только на первоначальном этапе обработки.
    2. Следующий шаг предусматривает механическую обработку путем обкатки при непосредственном зацеплении. Для этого применяется специальное колесо, которое изготавливается при применении высокопрочного металла.
    3. В качестве основания часто применяется углеродистая сталь. Для улучшения основных качеств проводится цементация, закалка, цианирование, а также азотирование. Для получения низкокачественных изделий улучшение проводится уже после нарезки зубьев, после чего поверхность доводится до готового варианта путем шлифования или обкатки.

    

    Цилиндрические зубчатые колёса

    Как видно из таблицы прямозубыми могут быть как цилиндрические, так и конические колёса.

    1) при невысоких и средних окружных скоростях,

    2) при большой твёрдости зубьев (когда динамические нагрузки от неточностей изготовления невелики по сравнению с полезными),

    3) также применяются в открытых и планетарных передачах.

    в) шевронное колесо

    Хотя максимальные окружные скорости прямозубых колёс могут доходить до 15 м/с, наиболее часто применяются скорости до 5 м/с. Одним из достоинств прямозубой передачи является отсутствие осевых усилий.

    Косозубая передача используется обычно в следующих случаях:

    1) если нельзя подобрать цилиндрическую прямозубую пару со стандартным модулем при заданных межосевом расстоянии и передаточном отношении;

    2) в случае необходимости иметь малое колесо с небольшим числом зубьев при одновременно высоких требованиях к плавности и равномерности передачи;

    3) при повышенных окружных скоростях колёс (при средних и высоких скоростях) и требованиях в отношении бесшумности передачи;

    4) при больших передаточных отношениях

    Косозубые и шевронные зубчатые колёса в зависимости от качества изготовления могут применяться при окружных скоростях до 30 м/с. Косозубые передачи иногда используются при малых окружных скоростях. Это объясняется некоторыми их преимуществами перед прямозубыми: одновременно в зацеплении находится несколько зубьев, передача вращения происходит более плавно, уменьшаются динамические нагрузки, возникающие вследствие неточности изготовления колёс. Кроме того, изготовление косозубых колёс не требует специального оборудования и оснастки. Одним из недостатков косозубых колёс является наличие осевого усилия, что вызывает необходимость усиления подшипниковых узлов и вала. Поэтому при больших осевых усилиях при передачи больших мощностей рационально применение более сложных шевронных передач, в которых осевые усилия скомпенсированы.

    Вариант с пересекающимися осями колёс возможен в следующих случаях.

    1. Оси колёс скрещиваются под углом 90º. В этом случае угол наклона зубьев ведущего колеса больше, чем у ведомого.

    2. Оси скрещиваются под углом не равным 90º. В этом случае угол наклона зубьев ведущего колеса больше, чем угол наклона зубьев ведомого колеса. Возможны три сочетания колёс:

    а) ведущее колесо винтовое, ведомое — прямозубое;

    б) зубья обоих колес винтовые одного направления;

    в) зубья обоих колес винтовые разного направления.

    Цилиндрические передачи с внутренним зацеплением

    По сравнению с передачами наружного зацепления цилиндрические передачи с внутренним зацеплением имеют во много раз меньшее относительное скольжение рабочих поверхностей зубьев, меньшее удельное давление между рабочими поверхностями зубьев и меньшие размеры при сравнительно большом передаточном отношении и малом межцентровом расстоянии. Однако они не получили большого распространения, поскольку они более сложны в изготовлении и при их применении не обеспечивается достаточная жесткость валов вследствие консольного расположения колеса и шестерни.

    Корригирование цилиндрических зубчатых колёс

    Цилиндрические зубчатые колёса могут быть как со смещением исходного контура, так и без смещения исходного контура. Эвольвентное зубчатое зацепление обладает ценным свойством: допускает успешную работу передачи и при изменении расстояния между центрами. Возможно три положения шестерни по отношению к колесу: нормальное, сближенное и раздвинутое. Таким образом, эвольвентное зацепление допускает использование для образования профиля зубьев различных участков эвольвенты, что даёт возможность осуществлять сдвиги профиля как при неизменном расстоянии между центрами (высотная коррекция), так и при раздвинутых или сближенных центрах (угловая коррекция).

    Смещение исходного контура является одним из видов модификации профилей зубьев (корригирования). Преимущества эвольвентного зацепления при использовании корригирования:

    — уменьшается минимально допустимое число зубьев (увеличивается модуль при том же диаметре шестерни);

    — повышается прочность (особенно изгибная, так как зуб утолщается у основания);

    — повышается плавность эвольвентных передач.

    К недостаткам коррегирования можно отнести уменьшение коэффициента перекрытия.

    Геометрические параметры зубчатых колес

    Для обеспечения качественного зацепления и условий для передачи большого усилия создается особая геометрия зубчатого колеса. Она характеризуется следующими особенностями:

    1. Боковые грани на момент работы механизма соприкасаются. Пятно контакта обеспечивается специальной криволинейной формой.
    2. Наибольшее распространение получил эвольвентный профиль.
    3. Создается угол зацепления таким образом, чтобы даже при несущественном смещении не происходило заклинивание механизма. Параметры зубчатых колес указываются на чертежах.

    Основным элементом передачи можно считать зубчатые колеса. Их основными параметрами назовем следующие моменты:

    1. Делительная окружность. Она указывается на всех чертежах. Под этим параметром понимают соприкасающиеся окружности, катящиеся одна по другой без скольжения.
    2. Шаг расположения зубьев-расстояние между профильными поверхностями соседних зубьев. Этот параметр указывается для всех передач и механизмов в спецификации и на чертежах.
    3. Длина делительной окружности или модуль также является важным параметром, который нужно учитывать.
    4. Высота делительной головки.
    5. Зуб является важным элементом каждого колеса. Он характеризуется довольно большим количеством различных характеристик, среди которых отметим высоту ножки, самого зуба и делительной головки.
    6. Диаметр окружности вершин и впадин зубьев.

    Некоторые их приведенных выше параметров рассчитываются при проектировании передачи, другие выбираются по табличным данным. Прямозубая передача проще всего в проектировании и изготовлении, но она характеризуется менее привлекательными эксплуатационными характеристиками. Крутящий момент и другие параметры выбираются в зависимости от поставленной задачи при проектировании конструкции.

    Применение зубчатых передач

    Области применения зубчатых передач весьма обширны. Сегодня подобные механизмы применяются в различных отраслях промышленности. Проведенные исследования указывают на то, что в год изготавливается несколько миллионов экземпляров подобных изделий. Рассматривая применение и назначение отметим нижеприведенные моменты:

    1. Цилиндрическая передача используется для повышения или понижения передаваемого усилия. Примером их применения можно назвать двигатели внутреннего сгорания или коробки передач, буровые и металлургические установки, оборудование горнодобывающей промышленности.
    2. Конические передачи применяют намного реже. Это прежде всего связано с тем, что они довольно сложны в производстве. Область применения – сложная механическая передача с переменными углами и изменением нагрузки. Примером можно назвать ведущие мосты транспортных средств, а также конвейеры и другие устройства, применяемые в агропромышленном комплексе.

    

    Область применения зависит от конструктивных особенностей механизма, а также типа применяемого материала при производстве.

    На момент работы слышен монотонный умеренный шум. Если появляются посторонние звуки, то это может указывать на появление существенных проблем, к примеру, сильного износа поверхности. Техническое обслуживание проводится следующим образом:

    1. Визуальный осмотр требуется для того, чтобы исключить вероятность наличия трещин или сколов на поверхности.
    2. Особое внимание уделяется тому, чтобы при работе колеса правильно зацеплялись. Слишком большой зазор может привести к сильному износу и другим проблемам, так как нагрузка распределяется неравномерно. Изменение зазора проводится путем регулировки положения вала и подшипников.
    3. На момент работы уделяется внимание тому, чтобы не возникало торцевое биение или другая неравномерность хода.
    4. Для определения правильности хода на зубья наносятся отметки при помощи специальной краски. До момента их полного засыхания валы проворачивают несколько раз. Форма отпечатка определяет то, насколько правильно соединение.
    5. После высыхания краски уделяется внимание тому, чтобы точка касания была в средней части высоты зуба. Изменить положение можно путем установки специальных подкладок под подшипники.
    6. На момент обслуживания проводится добавление требующегося количества смазывающего вещества. Как ранее было отмечено, без него существенно увеличивается степень износа поверхности.

    Обслуживание

    При нормальной работе зубчатый механизм работает плавно, а процесс сопровождается монотонным умеренным шумом. Наличие посторонних звуков и неравномерность вращения свидетельствуют об износе поверхностей, входящих в зацепление, или нарушении регулировки.

    Во время проведения технического обслуживания при осмотре проверяют отсутствие трещин, поломок зубьев или их сколов. Особое внимание обращается на правильность зацепления колесных пар и отсутствие зазоров. При работе проверяют торцевое биение и контролируют поверхности трения.

    Правильность зацепления определяют нанесением краски на зубья передачи. Пока она не засохла, валы проворачивают несколько раз и осматривают места соприкосновения рабочих поверхностей. По форме отпечатка (он должен быть в форме эллипса) определяют общее состояние передачи.

    Обращают внимание на точки касания. Они должны быть приблизительно в средней части высоты зуба. Пятно краски должно занимать 70 – 80% его длины. Регулировка в основном сводится к увеличению или уменьшению толщины прокладок под подшипниками.

    В зависимости от типа узла смазка открытого механизма может проводиться периодически вручную пластичным материалом. Для закрытых конструкций она осуществляться принудительно разбрызгиванием или окунанием части венца рабочего колеса в ванну со смазкой.

    Достоинства и недостатки

    Рассматриваемое устройство характеризуется довольно большим количеством достоинств и недостатков, которые во многом определяют область применения. К преимуществам отнесем следующие моменты:

    1. Длительный эксплуатационный срок и высокая надежность. Применение стали в качестве основного материала при изготовлении механизма определяет то, что оно может прослужить в течение длительного периода. Поверхность зуба дополнительно закаливается для снижения степени износа.
    2. При правильном и своевременном обслуживании эксплуатационный срок существенно увеличивается. Примером можно назвать применение смазывающего масла, его подачу в зону контакта.
    3. Устройство характеризуется небольшими размерами. За счет этого повышается КПД зубчатой передачи.
    4. Передача может применяться для изменения скорости в достаточно большом диапазоне.
    5. При правильном выборе колес можно исключить вероятность воздействия на поверхность чрезмерной нагрузки.

    Коэффициент КПД может варьировать в достаточно большом диапазоне, зачастую он ниже 70%.

    Недостатков у зубчатой передачи также довольно много. Основными можно назвать следующие моменты:

    1. При высокой скорости вращения появляется сильный шум, который может создавать массу дискомфорта.
    2. Устройство не может быстро реагировать на изменение нагрузок.
    3. Основные элементы дороги в изготовлении, получить их можно только при применении специального оборудования.

    В заключение отметим, что привод угловой зубчатой передачей зачастую является незаменимым устройством. В большинстве случаев основные элементы зубчатой передачи изготавливаются в зависимости от того, какое устройство нужно получить. Большая доля производственной деятельности машиностроительных заводов связана с непосредственным производством зубчатых колес различного типа.

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

    Плюсы и минусы прямозубых и косозубых шестерней.

    Прежде всего, хотелось бы отметить, что говорить о преимуществах и недостатках прямозубых передач по сравнению с косозубыми не совсем корректно, поскольку прямозубая и косозубая – это скорее характеристики шестерен, которые могут входить в состав любой передачи.

    Ниже на рисунке приведены наиболее распространённые схемы передач с прямым и косым зубом.

    Итак, начнём с прямого зуба;

    • схема А – цилиндрическая прямозубая, самая простая из возможных, реализована в вертикальных крановых редукторах ВК-350, ВК-475 и ВК-550,
    • схема D – нечто подобное можно наблюдать во всех планетарных редукторах и мотор-редукторах,
    • схема E – коническая прямозубая, крайне редко встречается в коническо-цилиндрических редукторах КЦ2-500 и КЦ2-750.
    • схема В – цилиндрическая косозубая, пожалуй, самая распространённая в машиностроении. Применима в редукторах РМ-650, РМ-850, РМ-1000 и многих других,
    • схема С – шевронное зацепление, реализована в крановых редукторах Ц2-250, Ц2-300, Ц2-350, Ц2-400 и Ц2-500,
    • схема F – коническая передача, применяется в коническо-цилиндрических редукторах КЦ1-200, КЦ1-250, КЦ1-300, КЦ1-400 и КЦ1-500.

    Преимущества применения прямозубых шестерен:

    • простота в изготовлении, и, как следствие, дешевизна производства,
    • из-за меньшего пятна контакта снижается нагрев при работе, что позволяет менее требовательно относится к системе смазки,
    • отсутствие осевых нагрузок при работе допускает базирование всей передачи на более дешёвых шариковых подшипниках.

    Недостатки шестерней с прямым зубом:

    • в зацепление при работе входит весь зуб целиком, что вызывает повышенный шум и увеличивает вибрацию,
    • меньшее пятно контакта не позволяет передавать большие мощности.

    Окончательный выбор определяют конкретные условия работы редуктора – нагрузка на него, допустимая шумность в помещении, возможность осуществлять качественную смазку редуктора.

    Подавляющее большинство механических передач имеет в своей основе зубчатые зацепления. Другими словами, в зубчатой передаче усилие передается благодаря зацеплению пары зубчатых колес (зубчатой пары). Зубчатые передачи активно используются, позволяя изменять скорость вращения, направление, моменты.

    Основной задачей является преобразования вращательного движения, а также изменение расположения элементов трансмиссии и ряд других функций, которые необходимы для работы узлов, агрегатов и механизмов. Далее мы рассмотрим типы зубчатых передач, их особенности, а также достоинства зубчатых передач и их недостатки.

    Читайте в этой статье

    Мифы о реечной передаче

    Передача рейка-шестерня — весьма древний механизм превращения вращательного движения в поступательное. Однако, вокруг этого вида передачи часто возникают различные заблуждения, особенно сейчас, в век линейных двигателей и сервоприводов.

    Миф №1. Реечная передача устарела — с ней недостижима высокая точность, которая требуется в современных системах с ЧПУ. На самом деле: Реечная передача действительно очень старая технология. Но старое — не обязательно плохое. Во-первых, далеко не в каждом приложении требуется высокая точность. Задачи плазменного раскроя, обработки дерева весьма лояльны к низкой точности, требования же столь распространенная в складской логистике задачи по перемещению грузов вообще очень низки в этом плане. Во-вторых, технологии металлообработки существенно продвинулись вперед за последнее время, что отозвалось радикальным увеличением точности изготовления элементов передачи — зубчатых реек и шестеренок. В настоящее время производятся рейки почти всех классов точности по JIS, вплоть до 1. А также производятся безлюфтовые реечные передачи и т.д. В настоящее время реечная передача в целом не уступает по точности позиционирования приводным винтам, и в большинстве случаев превосходит ременную передачу.

    Миф №2. Люфт у реечной передачи велик, и избавиться от него можно только сильным прижимом шестерни На самом деле: У кремальеры есть теоретическое расстояние от центра шестерни до делительной линии рейки, при котором зацепление работает оптимальным образом. Прижимая шестерню к рейке, можно снизить люфт, но это повлияет на зацепление зубцов, что может привести к повышенному износу и стиранию передачи. Большой люфт свидетельствует о невысоком качестве передачи. Лучший способ уменьшить люфт — это использовать качественную рейку и шестерни с высоким уровнем исполнения, а — также улучшить качество взаимного монтажа. А полностью устранить люфт поможет разрезная или двойная шестерня.

    Миф №3. Реечная передача «боится» грязи и не может применяться в станках, которые дают пыль и стружку. На самом деле: Реечная передача как правило не закрывается гофрой или иной защитой, поэтому не защищена от попадания инородных частиц в область зацепления, что может привести к повреждению зубцов. Однако, от этого же не застрахованы и винтовые передачи. Кроме того, расположение рейки зубцами в сторону или вниз минимизирует этот риск, и такая система гораздо более защищена, чем станки с классическим расположением обычных шарико-винтовых передач.

    Миф №4. Место стыковки двух отрезков рейки является источником дополнительной погрешность. На самом деле: Поскольку рейка обычно производится короткими отрезками, для достижения необходимой длины оси её приходится стыковать. Стыковка действительно может увеличить погрешность, но её можно свести практически к нулю, используя кусок этой же рейки как кондуктор, вставив его зуб в зуб стыкуемым отрезкам.

    Миф: Реечная передача неспособна продемонстрировать уровень производительности, сравнимый с ШВП или зубчато-роликовой передачей. На самом деле: ШВП эффективно только в приводах осей, в которых требуется точное позиционирование и высокая повторяемость. Достигается эффект за счет малого люфта и небольшой погрешности, в отдельных случаях люфт может быть устранен совершенно путем использования специальных гаек с преднатягом. Однако, реечная передача также может быть точной и повторяемой. В случаях использование закаленной и доведенной затем в допуски шлифовкой рейки, аналогично можно достичь малого люфта и погрешности шага. А использование половинчатых или сдвоенных зубчатых колес позволяет полностью устранить люфт. А в длинных и массивных осях с ЧПУ, таких, как раскроечные комплексы, передача рейка-шестерня на самом деле значительно превосходит ШВП, которая ограничена по длине из-за провисания и вибрации винта, а также по скорости перемещений.

    Зубчато-роликовая передача — система привода, использующая ролики вместо зубцов шестерни для зацепления с рейкой. Такая передача позиционируется как безлюфтовая, т.к. несколько роликов участвуют в зацеплении одновременно. Однако, зубчато-роликовая передача требует тщательного создания натяга, в противном случае зацепление будет происходить неоптимальным образом, преднатяг будет «плавать» в зависимости от точности установки рейки, на передаче могут появиться выработки, преднатяг может ослабнуть или исчезнуть, что приведет к появлению люфта. Если, наоборот, создать избыточный преднатяг, передача может вибрировать и гудеть, что приведет к раннему отказу привода. В передаче рейка-шестерня с натягом выборка люфта осуществляется механически(разрезное зубчатое колесо) или электрически(двойное колесо), при этом натяг присутствует постоянно, и не зависит от точности монтажа рейки. Кроме того, в приложениях с большой нагрузкой классическая зубчатая передача существенно превосходит ролико-зубчатую — последней не хватает жесткости и грузоподъемности.

    Миф: У реечной передачи ограничен спектр применения На самом деле: Реечная передача может применяться в любом оборудовании, где требуется преобразовать вращательное движение в поступательное — начиная с самых простых, не прецизионных до самых высокоточных станков можно подобрать и применить соответствующую пару зубчатая рейка-шестерня, и получить требуемые параметры, не жертвуя ни одним ради других. Типичный список оборудования, где применяются зубчатые рейки:портальные станки с ЧПУ, установщики SMD-компонентов, промышленные роботы, сварочные установки с ЧПУ, козловые краны и конструкции, кран-балки и многое другое.
    Автор: Алексей Воробьев, Darxton.ru.

    Виды зубчатых передач

    Как уже было сказано, зубчатые зацепления (передачи зацеплением) позволяют эффективно реализовать передачу вращательного движения, которое поступает от двигателя.

    Параллельно осуществляется преобразование движения, изменяется частота вращения, величина крутящего момента, направление осей вращения и т.д. Чтобы выполнять такие задачи, существуют разные виды передач. Прежде всего, их принято классифицировать согласно особенностям расположения осей вращения.

    Цилиндрическая передача. Такая передача состоит из пары, которая обычно имеет разное количество зубьев, а оси зубчатых колес цилиндрической передачи являются параллельными. Также отношение чисел зубьев принято называть передаточным отношением. Меньшее по размеру зубчатое колесо называется шестерней, тогда как большое называют зубчатым колесом.

    Основные особенности

    Реечная передача представляет собой конструкцию, состоящую из шестеренки и зубчатой рейки. Именно эта рейка и дала название редукторам, основанным на ее действии. В отличие от стандартной зубчатой передачи, реечная передача выполняет функцию преобразования вращательного движения в прямолинейное. Ротор вращает шестеренку, которая в свою очередь заставляет двигаться рейку в нужном направлении.

    Длина рейки может быть любой. В этом одно из преимуществ передачи. Можно практически до бесконечности наращивать длину, сохраняя при этом работоспособность редуктора. Самое главное, чтобы в местах соединения реек сохранялся модуль. Добиться этого можно при использовании специальных накладок с зубьями.

    Как и другие, реечные передачи могут быть прямозубыми и косозубыми.

    Стоит отметить, что косозубые передачи способны передавать большее усилие.

    Из чего изготавливаются зубчатые колеса и шестерни

    Как правило, в основе зубчатого колеса лежит сталь. При этом шестерня должна иметь большую прочность, так как сами колеса могут иметь разные характеристики по прочности.

    По этой причине шестерни изготавливаются из разных материалов, а также такие изделия проходят дополнительную термическую обработку и/или комплексную химическую и температурную обработку.

    Например, шестерни, которые выполнены из легированной стали, также проходят процесс упрочнения поверхности, в рамках которого может быть использован метод, позволяющий добиться желаемых характеристик (азотирование, цементация или цианирование). Если для изготовления шестерни используется углеродистая сталь, такой материал проходит поверхностную закалку.

    Сами зубчатые колеса выполняются из заготовки, полученной методом литья или штамповки. Затем применяется метод нарезки зубьев. Нарезка осуществляется путем использования методов копирования, обкатки. Метод обкатки дает возможность изготовить зубья разной конфигурации при помощи одного инструмента (долбяк, червячные фрезы, рейка).

    Чтобы осуществить нарезку методом копирования, требуются пальцевые фрезы. После нарезки выполняется термическая обработка. Если же нужно зацепление высокой точности, после такой термообработки дополнительно выполняется шлифовка и обкатка.

    Материал изготовления

    Практически все зубчатые передачи подвергаются интенсивному износу. По этой причине необходимо использовать высокопрочные сплавы, которые бы справлялись с работой в тяжелых условиях. Непосредственно колесо шеврона или шестерня изготавливаются из стали, а вот зубья предпочтительно должны быть бронзовыми. Но если использовать бронзу в чистом виде, то это слишком дорого. По этой простой причине зубья выплавляются из высоколегированной стали с бронзовым напылением.

    Нередко бывает так, что узел подвергается преждевременному износу. Случается это по разным причинам:

    • биение в передаче;
    • перегрев колеса и шестерни;
    • недостаточное количество смазки.

    В большинстве таких случаев его не меняют на новый, а ремонтируют путем наплавления зубьев. Данный метод используется практически во всех механических передачах, если это возможно и целесообразно.

    Достоинства и недостатки зубчатых передач

    Прежде всего, среди достоинств зубчатой передачи можно выделить:

    • высокую надежность с учетом расширенного диапазона нагрузок и скоростей;
    • компактность, большой ресурс и высокий КПД;
    • относительно небольшие нагрузки на валы и подшипники;
    • постоянное передаточное число (отношение);
    • простота изготовления и обслуживания;

    Также выделяют и недостатки зубчатой передачи:

    • повышенные требования к качеству изготовления и точности установки;
    • при высокой скорости вращения возникает шум по причине возможных неточностей при изготовлении шага и профиля зубьев;
    • повышенная жесткость не позволяет эффективно компенсировать динамические нагрузки, в результате чего возникает разрушение и пробуксовки, появляются дефекты;

    Также проверяется само зацепление и его качество (часто используется краска, которая наносится на зубья). Нанесение краски позволяет изучить величину пятна контакта, а также расположение относительно высоты зуба. Для регулировки зацепления применяются прокладки, которые ставятся в подшипниковые узлы.

    Шевронные зубчатые передачи и все о них

    Как мы уже разобрались, данный вид зацепления относится к зубчатым. Определимся немного с конструктивными особенностями данной передачи. От классической зубчатой мы имеем существенные отличия. Во-первых, венец состоит из зубьев, направленных в разные стороны. Соответственно по одной стороне венца они имеют наклон в одну, с обратной — в другую стороны.

    

    Можно смело говорить о том, что шевронные передачи обладают огромным количеством преимуществ. К примеру, отсутствие осевой нагрузки на подшипник, что позволяет продлить срок службы узла. Помимо этого, данный тип передачи позволяет существенно увеличить угол наклона зубьев, который приблизительно равен 25-40 градусам. В то время как в обычном косозубом колесе пределом является 18 градусов.

    Конечно, есть и свои нюансы. Во-первых, высокая сложность и дороговизна изготовления шеврона. Так как используется данный вид зацепления для передачи большой мощности и скорости при отсутствии осевых нагрузок, то точность изготовления должна быть очень высокой, а следовательно и себестоимость такого колеса получается высокой. Во-вторых, необходимость использования плавающего вала в конструкции. По этой простой причине инженеры стараются применять косозубую передачу, где это возможно, и только потом использовать шевронную.

    Источники:

    https://nzmetallspb.ru/prochee/modul-zubev-zubchatogo-kolesa-raschet-standartnye-opredelenie.html
    https://shesternimsk.ru/shesterni-zubchatie-zaceplenija-izgotovlemie-shesterni/
    https://ufa-zapchasti.ru/ustrojstvo/o-zubchatoj-remennoj-tsepnoj-chervyachnoj-i-planetarnoj-peredachah.html
    https://prometey96.ru/ustrojstvo-avto/peredatochnye-chisla-kpp.html
    https://reforever.ru/ustrojstvo-motora/zubchatye-peredachi-dostoinstva-i-nedostatki-2.html