Posted in: Разное

Виды передач: Передаточное число: расчет, формула, определение

Содержание

Передаточное число: расчет, формула, определение

Любое подвижное соединение, передающее усилие и меняющее направление движения, имеет свои технические характеристики. Основным критерием, определяющим изменение угловой скорости и направления движения, является передаточное число. С ним неразрывно связано изменение силы – передаточное отношение. Оно вычисляется для каждой передачи: ременной, цепной, зубчатой при проектировании механизмов и машин.

Перед тем как узнать передаточное число, надо посчитать количество зубьев на шестернях. Затем разделить их количество на ведомом колесе на аналогичный показатель ведущей шестерни. Число больше 1 означает повышающую передачу, увеличивающую количество оборотов, скорость. Если меньше 1, то передача понижающая, увеличивающая мощность, силу воздействия.

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 = U1×U2 × … ×Un;

Где:

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.

Как рассчитать передаточное число

Шестерня и колесо имеют разное количество зубов с одинаковым модулем и пропорциональный размер диаметров. Передаточное число показывает, сколько оборотов совершит ведущая деталь, чтобы провернуть ведомую на полный круг. Зубчатые передачи имеют жесткое соединение. Передающееся количество оборотов в них не меняется. Это негативно сказывается на работе узла в условиях перегрузок и запыленности. Зубец не может проскользнуть, как ремень по шкиву и ломается.

Расчет без учета сопротивления

В расчете передаточного числа шестерен используют количество зубьев на каждой детали или их радиусы.

u12 = ± Z2/Zи u21 = ± Z1/Z2,

Где u12 – передаточное число шестерни и колеса;

Z2 и Z1 – соответственно количество зубьев ведомого колеса и ведущей шестерни.

Знак «+» ставится, если направление вращения не меняется. Это относится к планетарным редукторам и зубчатым передачам с нарезкой зубцов по внутреннему диаметру колеса. При наличии паразиток – промежуточных деталей, располагающихся между ведущей шестерней и зубчатым венцом, направление вращения изменяется, как и при наружном соединении. В этих случаях в формуле ставится «–».

При наружном соединении двух деталей посредством расположенной между ними паразитки, передаточное число вычисляется как соотношение количества зубьев колеса и шестерни со знаком «+». Паразитка в расчетах не участвует, только меняет направление, и соответственно знак перед формулой.

Обычно положительным считается направление движения по часовой стрелке. Знак играет большую роль при расчетах многоступенчатых редукторов. Определяется передаточное число каждой передачи отдельно по порядку расположения их в кинематической цепи. Знак сразу показывает направление вращения выходного вала и рабочего узла, без дополнительного составления схем.

Вычисление передаточного числа редуктора с несколькими зацеплениями – многоступенчатого, определяется как произведение передаточных чисел и вычисляется по формуле:

u16 = u12×u23×u45×u56 = z2/z1×z3/z2×z5/z4×z6/z5 = z3/z1×z6/z4

Способ расчета передаточного числа позволяет спроектировать редуктор с заранее заданными выходными значениями количества оборотов и теоретически найти передаточное отношение.

Зубчатое зацепление жесткое. Детали не могут проскальзывать относительно друг друга, как в ременной передаче и менять соотношение количества вращений. Поэтому на выходе обороты не изменяются, не зависят от перегруза. Верным получается расчет скорости угловой и количества оборотов.

КПД зубчатой передачи

Для реального расчета передаточного отношения, следует учитывать дополнительные факторы. Формула действительна для угловой скорости, что касается момента силы и мощности, то они в реальном редукторе значительно меньше. Их величину уменьшает сопротивление передаточных моментов:

  • трение соприкасаемых поверхностей;
  • изгиб и скручивание деталей под воздействием силы и сопротивление деформации;
  • потери на шпонках и шлицах;
  • трение в подшипниках.

Для каждого вида соединения, подшипника и узла имеются свои корректирующие коэффициенты. Они включаются в формулу. Конструктора не делают расчеты по изгибу каждой шпонки и подшипника. В справочнике имеются все необходимые коэффициенты. При необходимости их можно рассчитать. Формулы простотой не отличаются. В них используются элементы высшей математики. В основе расчетов способность и свойства хромоникелевых сталей, их пластичность, сопротивление на растяжение, изгиб, излом и другие параметры, включая размеры детали.

Что касается подшипников, то в техническом справочнике, по которому их выбирают, указаны все данные для расчета их рабочего состояния.

При расчете мощности, основным из показателей зубчатых зацепления является пятно контакта, оно указывается в процентах и его размер имеет большое значение. Идеальную форму и касание по всей эвольвенте могут иметь только нарисованные зубья. На практике они изготавливаются с погрешностью в несколько сотых долей мм. Во время работы  узла под нагрузкой на эвольвенте появляются пятна в местах воздействия деталей друг на друга. Чем больше площадь на поверхности зуба они занимают, тем лучше передается усилие при вращении.

Все коэффициенты объединяются вместе, и в результате получается значение КПД редуктора. Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Он определяется соотношением мощности на входном и выходном валах. Чем больше зацеплений, соединений и подшипников, тем меньше КПД.

Передаточное отношение зубчатой передачи

Значение передаточного числа зубчатой передачи совпадает передаточным отношением. Величина угловой скорости и момента силы изменяется пропорционально диаметру, и соответственно количеству зубьев, но имеет обратное значение.

Чем больше количество зубьев, тем меньше угловая скорость и сила воздействия – мощность.

При схематическом изображении величины силы и перемещения шестерню и колесо можно представить в виде рычага с опорой в точке контакта зубьев и сторонами, равными диаметрам сопрягаемых деталей. При смещении на 1 зубец их крайние точки проходят одинаковое расстояние. Но угол поворота и крутящий момент на каждой детали разный.

Например, шестерня с 10 зубьями проворачивается на 36°. Одновременно с ней деталь с 30 зубцами смещается на 12°. Угловая скорость детали с меньшим диаметром значительно больше, в 3 раза. Одновременно и путь, который проходит точка на наружном диаметре имеет обратно пропорциональное отношение. На шестерне перемещение наружного диаметра меньше. Момент силы увеличивается обратно пропорционально соотношению перемещения.

Крутящий момент увеличивается вместе с радиусом детали. Он прямо пропорционален размеру плеча воздействия – длине воображаемого рычага.

Передаточное отношение показывает, насколько изменился момент силы при передаче его через зубчатое зацепление. Цифровое значение совпадает с переданным числом оборотов.

Передаточное отношение редуктора вычисляется по формуле:

U12 = ±ω12=±n1/n2

где U12 – передаточное отношение шестерни относительно колеса;

ω1 и ω2 – угловые скорости ведущего и ведомого элемента соединения;

n1 и n2 – частота вращения.

Отношение угловых скоростей можно считать через число зубьев. При этом направление вращения не учитывается и все цифры с положительным знаком.

Зубчатая передача имеет самый высокий КПД и наименьшую защиту от перегруза – ломается элемент приложения силы, приходится делать новую дорогостоящую деталь со сложной технологией изготовления.

геометрические параметры, достоинства и недостатки

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.

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 передачи получили самое широкое распространение. Также может устанавливаться эвольвентная разновидность устройства. Для создания особых механизмов применяются планетарные передачи, которые характеризуются более сложной конструкцией.

Многие встречаются с рассматриваемым механизмом в виде редуктора, представленного цилиндрической передачей. Их распространение можно связать со следующим моментами:

  1. Технология изготовления подобных зубчатых колес достаточно проста, было создано просто огромное количество различного оборудования, которое предназначено для производства подобного изделия.
  2. В большинстве случаев вращение передается между двумя валами, которые расположены параллельно.
  3. Редуктор также имеет специальный корпус закрытого типа. Он предназначен для защиты механизма от воздействия окружающей среды, а также накопления масла.
  4. Изменение передаваемого усилия проводится за счет изменения диаметрального размера изделий.

Многие при эксплуатации передачи не уделяют должного внимания смазке. Именно эта причина приводит к существенному износу рабочих элементов. Своевременная подача смазывающей жидкости существенно снижается трение в зоне контакта, а также снижает вероятность появления коррозии на поверхности.

Конические передачи получили также весьма широкое распространение. Их ключевой особенностью можно назвать расположение осей под углом 90 градусов относительно друг друга. Конструктивными особенностями этого варианта исполнения назовем следующие моменты:

  1. Шестерни представлены формой срезанного конуса, которые могут соприкасаться друг с другом. Боковыми сторонами. За счет этого усилие передается под углом 90 градусов и поверхность соприкосновения достаточно большая.
  2. Профиль каждого зуба характеризуется тем, что он больше у снования и меньше возле вершины.
  3. Зубчатые венцы изготавливаются с прямой, криволинейной и тангенциальной нарезкой.
  4. Выделяют также гипоидный вариант исполнения. Он характеризуется высокой плавностью хода и низким уровнем шума на момент работы. Устанавливается подобное устройство в случае, когда усилие передается на протяжении длительного периода. При применении гипоидного варианта исполнения рекомендуется смазывать зону контакта при применении специального вещества, которое также выступает в качестве охлаждения.

В отличии от цилиндрических вариантов исполнения, рассматриваемый способен передавать всего 85% несущей способности. Потери можно связать с тем, что проводится перенаправление передаваемого усилия под большим углом.

Реечные передачи также получили весьма широкое распространение. Их непосредственное предназначение заключается в преобразовании вращения в возвратно-поступательное движение. Среди особенностей подобного варианта исполнения отметим следующие моменты:

  1. Реечная передача довольно проста в изготовлении и с ее монтажом, как правило, не возникает серьезных трудностей.
  2. Высокая надежность и хорошие нагрузочные способности также определили широкое распространение реечной передачи.
  3. Область применения довольно обширна: долбежные станки, транспортировочные механизмы, передачи других промышленных механизмов.

Разновидностью рассматриваемого варианта исполнения можно назвать зубчато-ременные передачи. Эта гибридная модель характеризуется свойствами, которые присущи обоим устройствам. К ключевым особенностям можно отнести:

  1. Тихая работа. Большинство звездочек характеризуется тем, что металл при соприкосновен на большой скорости становится причиной появления шума. Это может создавать довольно много дискомфорта.
  2. Отсутствие эффекта проскальзывания. За счет этого существенно повышается показатель КПД и область применения всего механизма.
  3. Стабильная работа при высоких оборотах достигается за счет применения гибких ремней со специальным сердечником.

Подобный механизм чаще других применяется в качестве привода электрического двигателя.

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.

Периодическое обслуживание позволяет существенно увеличить эксплуатационный срок устройства. На момент осмотра устройства уделяется внимание также состоянию вала, подшипников и других элементов, которые обеспечивают стабильную и надежную работу. К примеру, незначительный изгиб вала становится причиной повышенного износа определенной части колеса. В самых сложных случаях происходит его обрыв.

Механические передачи.

Механические передачи



Общие понятия и определения

Передачей, в общем случае, называется устройство, предназначенное для передачи энергии из одной точки пространства в другую, расположенную на некотором расстоянии от первой.

В зависимости от вида передаваемой энергии передачи делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и т.п.
Курс «Детали машин» изучает механические передачи, предназначенные для передачи механической энергии.

Механической передачей называют устройство (механизм, агрегат), предназначенное для передачи энергии механического движения, как правило, с преобразованием его кинематических и силовых параметров, а иногда и самого вида движения (вращательного в поступательное или сложное и т. п.).
Наибольшее распространение в технике получили передачи вращательного движения, которым в курсе деталей машин уделено основное внимание (далее под термином передача подразумевается, если это не оговорено особо, именно передача вращательного движения).

В общем случае в любой машине можно выделить три составные части: двигатель, передачу и исполнительный элемент.
Механическая энергия, приводящая в движение машину или отдельный ее механизм, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя, которая передается к исполнительному элементу посредством механической передачи или передаточного устройства. Передачу механической энергии от двигателя к исполнительному элементу машины осуществляют с помощью различных передаточных механизмов (в дальнейшем – передач): зубчатых, червячных, ременных, цепных, фрикционных и т. п.

***

Функции механических передач

Передавая механическую энергию от двигателя к исполнительному элементу (элементам), передачи одновременно могут выполнять одну или несколько из следующих функций.

Понижение (или повышение) частоты вращения от вала двигателя к валу исполнительного элемента.
Понижение частоты вращения называют редуцированием, а закрытые передачи, понижающие частоты вращения, — редукторами.

Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мультипликаторами.
В технике и машиностроении наибольшее применение получили понижающие передачи , поэтому в курсе Детали машин им уделяется преимущественное внимание. Впрочем, принципиальная разница в расчетах редуцирующих передач и ускорителей невелика.

Изменение направления потока мощности.
Примером может служить зубчатая передача (редуктор) заднего моста автомобиля. Ось вращения вала двигателя у большинства автомобилей составляет с осью вращения колес прямой угол. Для изменения направления потока мощности в данном случае применяют коническую зубчатую передачу.

Регулирование частоты вращения ведомого вала.
С изменением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент. Для регулирования частоты вращения ведомого вала применяют коробки передач и вариаторы.

Коробки передач обеспечивают ступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала в зависимости от числа ступеней и включенной ступени.
Вариаторы обеспечивают бесступенчатое в некотором диапазоне изменение частоты вращения ведомого вала.

Преобразование одного вида движения в другой (вращательного в поступательное, равномерного в прерывистое и т. д.).

Реверсирование движения — изменение направления вращения выходного вала машины в ту или иную сторону в зависимости от функциональной необходимости.

Распределение энергии двигателя между несколькими исполнительными элементами машины.
Так, любой сельскохозяйственный комбайн вмещает несколько механизмов, выполняющих самостоятельные технологические операции по уборке урожая, при этом каждый из этих механизмов приводит в движение собственный исполнительный элемент (ходовую часть, жатку, молотилку, очистку и т. п.). Поскольку комбайн, как правило, оснащен одной силовой установкой (двигателем), при помощи передач его энергия распределяется между каждым из обособленных механизмов.

***



Классификация механических передач

В зависимости от принципа действия механические передачи разделяют на две основные группы:

  • передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные);
  • передачи трением (фрикционные, ременные).

Каждая из указанных групп передач подразделяется на две подгруппы:

  • передачи с непосредственным контактом передающих звеньев;
  • передачи с гибкой связью (цепь, ремень) между передающими звеньями.

Кроме этих основных классификационных признаков передачи подразделяют по некоторым другим конструктивным характеристикам: расположению валов, характеру изменения вращающего момента и угловой скорости, по количеству ступеней и т. д.

Классификация механических передач по различным признакам представлена ниже.

1. По способу передачи движения от входного вала к выходному:

       1.1. Передачи зацеплением:
            1.1.1. с непосредственным контактом тел вращения — зубчатые, червячные, винтовые;
            1.1.2. с гибкой связью — цепные, зубчато-ременные.
       1.2. Фрикционные передачи:
            1.2.1. с непосредственным контактом тел вращения – фрикционные;
            1.2.2. с гибкой связью — ременные.

2. По взаимному расположению валов в пространстве:
      2.1. с параллельными осями валов — зубчатые с цилиндрическими колесами, фрикционные с цилиндрическими роликами, цепные;
      2.2. с пересекающимися осями валов — зубчатые и фрикционные конические, фрикционные лобовые;
      2.3. с перекрещивающимися осями — зубчатые — винтовые и гипоидные, червячные, лобовые фрикционные со смещением ролика.

3. По характеру изменения угловой скорости выходного вала по отношению к входному: редуцирующие (понижающие) и мультиплицирующие (повышающие).

4. По характеру изменения передаточного отношения (числа): передачи с постоянным (неизменным) передаточным отношением и передачи с переменным (изменяемым или по величине, или по направлению или и то и другое вместе) передаточным отношением.

5. По подвижности осей и валов: передачи с неподвижными осями валов — рядовые (коробки скоростей, редукторы), передачи с подвижными осями валов (планетарные передачи, вариаторы с поворотными роликами).

6. По количеству ступеней преобразования движения: одно-, двух-, трех- и многоступенчатые.

7. По конструктивному оформлению: закрытые и открытые (безкорпусные).

Наибольшее распространение в технике получили следующие виды механических передач:

  • Зубчатые (цилиндрические, конические, гипоидные, волновые, планетарные и т. п.);
  • Ременные (плоскоременные, клиноременные, круглоременные и т. п.);
  • Червячные;
  • Фрикционные (постоянной передачи, реверсы и вариаторы);
  • Винтовые передачи.

Зубчато-ременные передачи можно выделить в отдельную группу передач с промежуточной гибкой связью, поскольку они способны передавать мощность и посредством трения, и посредством зацепления.

***

Основные характеристики механических передач

Главными характеристиками передачи, необходимыми для ее расчета и проектирования, являются передаваемые мощности (по величине и направлению) и скорости вращения валов – входных (ведущих), промежуточных, выходных (ведомых).
В технических расчетах вместо угловых скоростей обычно используются частоты вращения валов — nвх и nвых, измеряемые в оборотах за минуту. Соотношение между угловой скоростью ω (рад/сек) и частотой вращения n (об/мин):

ω ≈ πn/30

Еще важный параметр механической передачи – коэффициент полезного действия (КПД), характеризующий потери мощности при передаче от двигателя к исполнительному элементу.

***

Фрикционные передачи


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Презентация по техническому оснащению на тему «Виды передач»

Инфоурок › Другое ›Презентации›Презентация по техническому оснащению на тему «Виды передач»

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Описание слайда:

Виды передач Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Шарьинский политехнический техникум Костромской области»

2 слайд Описание слайда:

Передачей называется механическое устройство, передающее вращательное движение от вала электродвигателя к рабочим органам: зубчатая червячная ременная фрикционная

3 слайд Описание слайда:

Зубчатая передача Состоит из 2-х зубчатых колес, сцепленных между собой. Они бывают цилиндрические, конические и планетарные и делятся с внешним и внутренним зацеплением.

4 слайд Описание слайда:

Червячная передача Состоит из винта (червяк) со специальной резьбой и зубчатого колеса с зубьями соответствующей формы. Эти передачи компактны, бесшумны.

5 слайд Описание слайда:

Фрикционная передача Состоит из двух катков, насажанных на валы и прижатых один к другому. Вращение передается от ведущего катка ведомому за счет трения.

6 слайд Описание слайда:

Цепная передача Состоит из двух закрепляемых на валах звездочек и шарнирной гибкой цепи, которая надевается на звездочки и служит для их связи.

7 слайд Описание слайда:

Ременная передача Состоит из 2-х шкивов закрепленных на ведущем и ведомых валах, надетого на эти шкивы ремня. Вращение передается посредством трения, между шкивом и ремнем.

8 слайд Описание слайда:

Редуктор – Это одноступенчатая или многоступенчатая передача заключенная в корпус с масляной ванной. Преобразование электрической энергии в механическую происходит из электромеханического устройства в электрическом приводе. Он состоит из электродвигателя, аппаратуры управления и передаточного устройства

9 слайд Описание слайда:

Электрический аппарат Называют устройство для управления регулирования и защиты электроцепей и машин, а так же регулирования и контроля технологических процессов.

Курс профессиональной переподготовки

Педагог-библиотекарь

Курс повышения квалификации

Курс профессиональной переподготовки

Специалист в области охраны труда

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала: ДБ-973305

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Виды передач , применяемых в на металлорежущих станках

Зубчатая и червячная передачи. Зубчатая передача является связующим звеном двух или более валов, либо вала с рейкой. Зубчатая передача от ведущего вала к ведомому служит для того, чтобы крутящие моменты и угловые скорости этих валов находились в требуемом отношении по величине и направлению. Зубчатая передача от вала к рейке служит для преобразования вращательного движения под действием крутящего момента в поступательное движение и наоборот.

К зубчатым передачам относятся: цилиндрические с параллельными осями валов, имеющие три основные формы зубьев зубчатых колес — прямые, винтовые и шевронные; конические, с пересекающимися осями валов , и винтовыезубчатые колеса, применяющиеся для передачи вращения валов со скрещивающимися осями.

Ременные передачи. Ременная передача (рис. 17, а) осуществляется при помощи двух шкивов, закрепленных на валах, и надетого на эти шкивы с натяжением бесконечного ремня, имеющего прямоугольное, трапециевидное и реже круглое сечение (плоские, клиновые и круглые ремни, рис. 17, в, г, д). Наибольшее распространение получили плоские ремни — кожаные, хлопчатобумажные, пропитанные резиной, или хлопчатобумажные тканые. В процессе работы плоские ремни растягиваются и происходит проскальзывание шкивов, а следовательно, число оборотов ведомого вала 2 (рис. 17, а) будет уменьшаться при неизменном числе оборотов ведущего вала 1. Проскальзывание приводит также к преждевременному износу ремня. Для создания и поддержания натяжения ремня в плоскоременной передаче применяют натяжной ролик, качающийся на рычаге около неподвижной оси и прижимаемый к ремню пружиной или грузом

Клиноременные передачи обычно составляют из нескольких ремней. Ременная передача имеет следующее преимущество по сравнению с зубчатой: а) может осуществлять вращение шкивов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга; б) эластичность привода, смягчающая колебания нагрузки и предохраняющая от значительных перегрузок вследствие скольжения; в) плавность хода и бесшумность работы передачи; г) незначительная стоимость, д) простота ухода и обслуживания.

Цепная передача. Применяемые в станках цепи по характеру выполняемой работы делятся на три основные группы: приводные, грузовые и тяговые. Приводные цепи в большинстве случаев осуществляют передачу от источника движения или какого-либо передаточного механизма к приемному узлу станка. Цепи могут работать с большими скоростями (до 30 м/сек), как при малых, так и при больших межцентровых расстояниях. Приводные цепи имеют ту особенность, что одной цепью можно соединить и приводить в движение одновременно несколько валов. К п. д. цепных передач η = 0,87 ÷ 0,98. На рис. 18 показана втулочно-роликовая передача. Колеса 1 в цепной передаче называются звездочками, зубья последних имеют форму, обеспечивающую плавное зацепление с цепью. Цепь состоит из наружных 2 и внутренних 3 звеньев. Поворот в шарнире осуществляется в результате поворота валика 5 во втулке 6. Наличие ролика 4 предохраняет зубья звездочки от износа

Фрикционная передача. Фрикционные передачи нашли применение в приводах главного движения и приводах подачи универсальных станков. Фрикционные передачи обладают следующими достоинствами: а) простотой конструкций; б) равномерностью передачи движения и бесшумностью работы; в) удобством применения при необходимости регулирования передаточного отношения. Изменение скорости главного движения и подачи при использовании фрикционных передач можно производить во время работы станка без остановки его для переключения.

 

 

22.Муфты и тормозные устройства в металлорежущих станках. Область использования.

Муфты служат для соединения валов между собой, а также валов со смонтированными на них деталями. Для соединения валов, которые во время работы не разделяются, применяются постоянные муфты. Постоянная муфта, соединяющая два соосно установленных вала.

В металлорежущих станках чаще всего валы соединяют сцепными муфтами — кулачковыми и зубчатыми, допускающими периодическое соединение и разъединение валов. В качестве сцепных муфт часто используются соответственно обработанные торцы соединяемых зубчатых колес.

Недостатком зубчатых и кулачковых муфт является невозможность включения их на ходу. В тех случаях, когда необходимо включать передачу на ходу, применяют фрикционные муфты. Вращение полумуфт осуществляется за счет трения конусов .

Чтобы не сломался вал или другая деталь при перегрузке механизма станка, на ведущем валу этого механизма ставится предохранительная муфта. На рис. 63, г показана такая муфта со шпилькой. Диаметр шпильки рассчитывают так, чтобы при превышении предельно допустимого крутящего момента шпилька срезалась.

пружинно-шариковая предохранительная, которая автоматически восстанавливает нарушенное соединение валов, когда передаваемый крутящий момент снижается до установленного предела.

В механизмах ускоренной подачи при холостых ходах применяются муфты обгона . Вал муфты жестко связан с корпусом муфты . При рабочей подаче происходит заклинивание трех роликов , которые перемещаются подпружиненными плунжерами , и втулка , посаженная на вал , начинает вращаться, увлекая за собой вал. Если вал от другого привода начнет вращаться в ту же сторону с большей скоростью, то ролики расклиниваются и валы будут вращаться независимо друг от друга.

 



Читайте также:

 

виды, материалы для изготовления, способы обработки и расчёты зацеплений

Большинство механических передач включает в себя зубчатые зацепления. Зубчатые передачи используются для изменения скоростей вращательного движения, направлений вращения и моментов. Они служат для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот, для изменения пространственного расположения элементов трансмиссии и осуществления многих других функций, необходимых для работы машин и механизмов.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

  1. Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
  2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
  3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
  4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
  5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
  6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

Форма зуба

Зацепления различаются по профилю и типу зубьев. По форме зуба различают эвольвентные, круговые и циклоидальные зацепления. Наиболее часто используемыми являются эвольвентные зацепления. Они имеют технологическое превосходство. Нарезка зубьев может производиться простым реечным инструментом. Эти зацепления характеризуются постоянным передаточным отношением, не зависящим от смещения межцентрового расстояния. Но при больших мощностях проявляются недостатки, связанные с небольшим пятном контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Это может приводить к поверхностным разрушениям и выкрашиванию материала поверхностей.

В круговых зацеплениях выпуклые зубья шестерни сцепляются с вогнутыми колесами и пятно контакта значительно увеличивается. Недостатком этих передач является то, что появляется трение в колёсных парах. Виды зубчатых колёс:

  1. Прямозубые. Это наиболее часто используемый вид колёсных пар. Контактная линия у них параллельна оси вала. Прямозубые колёса сравнительно дешевы, но максимальный передаваемый момент у них меньше, чем у косозубых и шевронных колёс.
  2. Косозубые. Рекомендуется применять при больших частотах вращения, они обеспечивают более плавный ход и уменьшение шума. Недостатком является повышенная нагрузка на подшипники из-за возникновения осевых усилий.
  3. Шевронные. Обладают преимуществами косозубых колёсных пар и не нагружают подшипники осевыми силами, так как силы направлены в разные стороны.
  4. Криволинейные. Применяются при больших передаточных отношениях. Менее шумные и лучше работают на изгиб.

Прямозубые колёсные пары имеют наибольшее распространение. Их легко проектировать, изготавливать и эксплуатировать.

Материалы для изготовления

Основной материал для изготовления колёсных пар — это сталь. Шестерня должна иметь более высокие прочностные характеристики, поэтому колёса часто изготавливают из разных материалов и подвергают разной термической или химико-термической обработке. Шестерни, изготовленные из легированной стали, подвергают поверхностному упрочнению методом азотирования, цементации или цианирования. Для углеродистых сталей используется поверхностная закалка.

Зубья должны обладать высокой поверхностной прочностью, а также более мягкой и вязкой сердцевиной. Это предохранит их от излома и износа поверхности. Колёсные пары тихоходных машин могут быть изготовлены из чугуна. В различных производствах применяются также бронза, латунь и различные пластики.

Способы обработки

Зубчатые колёса изготавливаются из штампованных или литых заготовок методом нарезания зубьев. Нарезание производится методами копирования и обкатки. Обкатка позволяет одним инструментом вырезать зубья различной конфигурации. Инструментами для нарезания могут быть долбяки, червячные фрезы или рейки. Для нарезания методом копирования используются пальцевые фрезы. Термообработка производится после нарезки, но для высокоточных зацеплений после термообработки применяется ещё шлифовка или обкатка.

Обслуживание и расчёт

Техобслуживание заключается в осмотре механизма, проверке целостности зубьев и отсутствия сколов. Проверка правильности зацепления производится при помощи краски, наносимой на зубья. Изучается величина пятна контакта и его расположение по высоте зуба. Регулировка производится установкой прокладок в подшипниковых узлах.

Сначала надо определиться с кинематическими и силовыми характеристиками, необходимыми для работы механизма. Выбирается вид передачи, допустимые нагрузки и габариты, затем подбираются материалы и термообработка. Расчёт включает в себя выбор модуля зацепления, после этого подбираются величины смещений, число зубьев шестерни и колеса, межосевое расстояние, ширина венцов. Все значения можно выбирать по таблицам или использовать специальные компьютерные программы.

Главными условиями, необходимыми для длительной работы зубчатых передач, являются износостойкость контактных поверхностей зубьев и их прочность на изгиб.

Достижению хороших характеристик и уделяется основное внимание при проектировании и изготовлении зубчатых механизмов.

типов шестерен | Бесплатная инструкция по передаче

Что такое шестерня?

Зубчатая передача — это элемент механизма, в котором зубья нарезаны вокруг цилиндрических или конусообразных поверхностей с равным интервалом. Зацепляя пару этих элементов, они используются для передачи вращений и сил от ведущего вала к ведомому валу. Шестерни можно разделить по форме на эвольвентные, циклоидальные и трохоидальные. Кроме того, они могут быть классифицированы по положению валов как шестерни с параллельными валами, шестерни с пересекающимися валами и шестерни с непараллельными и непересекающимися валами.История шестеренок давняя, и использование шестерен уже появилось в Древней Греции до нашей эры. в сочинении Архимеда.


Ящик с образцами различных типов шестерен

Типы шестерен


Различные типы шестерен

Существует много типов зубчатых колес, таких как прямозубые, косозубые, конические, червячные, зубчатые рейки и т. Д. Их можно в целом классифицировать, глядя на положения осей, таких как параллельные валы, пересекающиеся валы и непересекающиеся валы. .

Необходимо точно понимать различия между типами зубчатых колес, чтобы обеспечить передачу необходимой силы в механических конструкциях. Даже после выбора общего типа важно учитывать такие факторы, как: размеры (модуль, количество зубьев, угол наклона спирали, ширина лица и т. Д.), Стандарт класса точности (ISO, AGMA, DIN), необходимость шлифования зубьев. и / или термообработка, допустимый крутящий момент и эффективность и т. д.

Помимо этой страницы, мы представляем более подробную техническую информацию о редукторе в разделе «Знание передач» (отдельная страница PDF).В дополнение к приведенному ниже списку, каждый раздел, например червячная передача, реечная шестерня, коническая передача и т. Д., Имеет свое собственное дополнительное объяснение относительно соответствующего типа шестерни. Если PDF-файл просматривать сложно, обратитесь к этим разделам.

Лучше всего начать с общих знаний о типах шестерен, как показано ниже. Но помимо них есть и другие типы, такие как торцовая шестерня, шестеренчатая шестерня (двойная косозубая шестерня), коронная шестерня, гипоидная передача и т. Д.

  • Цилиндрическая шестерня

    Шестерни с цилиндрическими делительными поверхностями называются цилиндрическими шестернями.Цилиндрические зубчатые колеса относятся к группе зубчатых колес с параллельными валами и представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с прямой линией зубьев, параллельной валу. Цилиндрические зубчатые колеса являются наиболее широко используемыми зубчатыми колесами, которые могут обеспечить высокую точность при относительно простых производственных процессах. Они обладают отсутствием нагрузки в осевом направлении (осевая нагрузка). Большая из пары зацеплений называется шестерней, а меньшая — шестерней.
    Щелкните здесь, чтобы выбрать цилиндрические зубчатые колеса
    Эскиз прямозубой шестерни
  • Helical Gear

    Цилиндрические зубчатые колеса используются с параллельными валами, аналогично цилиндрическим зубчатым колесам, и представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с кривыми зубьями.У них лучшее зацепление зубьев, чем у прямозубых шестерен, они обладают превосходной бесшумностью и могут передавать более высокие нагрузки, что делает их пригодными для применения на высоких скоростях. При использовании косозубых шестерен они создают осевую силу в осевом направлении, что требует использования упорных подшипников. Косозубые шестерни бывают с правым и левым скручиванием, требуя встречных шестерен для зацепляющейся пары.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать косозубые шестерни
    Эскиз косозубой шестерни
  • Зубчатая рейка

    Зубья одинакового размера и формы, нарезанные на равные расстояния вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой ​​рейкой.Зубчатая рейка — это цилиндрическая передача с бесконечным радиусом шагового цилиндра. За счет зацепления с цилиндрической шестерней он преобразует вращательное движение в поступательное. Зубчатые рейки можно разделить на прямые зубчатые рейки и косозубые зубчатые рейки, но обе имеют прямые линии зубьев. Обрабатывая концы зубчатых реек, можно стыковать зубчатые рейки встык.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать зубчатую стойку
    Эскиз зубчатой ​​рейки
  • Коническая шестерня

    Коническая шестерня имеет форму конуса и используется для передачи усилия между двумя валами, которые пересекаются в одной точке (пересекающиеся валы).Коническая шестерня имеет конус в качестве передней поверхности, а ее зубья нарезаны по конусу. Типы конических зубчатых колес включают прямые конические зубчатые колеса, косозубые конические зубчатые колеса, спирально-конические зубчатые колеса, косозубые зубчатые колеса, угловые конические зубчатые колеса, коронные зубчатые колеса, конические зубчатые колеса с нулевым диаметром и гипоидные зубчатые колеса.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать конические шестерни
    Эскиз конической шестерни
  • Спирально-коническая шестерня

    Спирально-коническая шестерня — это коническая шестерня с изогнутыми зубьями. Благодаря более высокому коэффициенту контакта зубьев они превосходят прямые конические шестерни по эффективности, прочности, вибрации и шуму.С другой стороны, их труднее производить. Кроме того, поскольку зубья изогнуты, они вызывают силы тяги в осевом направлении. В спирально-конических зубчатых колесах зубчатые колеса с нулевым углом закручивания называются коническими зубчатыми колесами с нулевым углом поворота.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать спиральные конические шестерни
    Эскиз спирально-конической шестерни
  • Винтовая шестерня

    Винтовая шестерня — это пара одинаковых ручных косозубых шестерен с углом поворота 45 ° на непараллельных, непересекающихся валах.Поскольку контакт зубьев является точечным, их грузоподъемность мала, и они не подходят для передачи большой мощности. Поскольку мощность передается за счет скольжения поверхностей зубьев, необходимо обращать внимание на смазку при использовании винтовых передач. Нет никаких ограничений по сочетанию количества зубов.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать винтовые шестерни
    Эскиз винтовой передачи
  • Miter Gear

    Miter Gear — конические шестерни с передаточным числом 1.Они используются для изменения направления передачи мощности без изменения скорости. Есть прямая и спирально-угловая шестерни. При использовании спирально-угловых шестерен необходимо рассмотреть возможность использования упорных подшипников, поскольку они создают осевую силу в осевом направлении. Помимо обычных косозубых шестерен с углами вала 90 °, косозубые шестерни с любыми другими углами вала называются угловыми косозубыми шестернями.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать Miter Gears
    Эскиз митры шестерни
  • Червячная передача

    Винт, вырезанный на валу, является червяком, сопряженная шестерня — червячным колесом, а вместе на непересекающихся валах называется червячной передачей.Червяки и червячные колеса не ограничиваются цилиндрическими формами. Есть песочные часы, которые могут увеличить коэффициент контакта, но производство становится более сложным. Из-за скользящего контакта поверхностей шестерен необходимо уменьшить трение. По этой причине для червяка обычно используется твердый материал, а для червячного колеса — мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность из-за скользящего контакта, вращение происходит плавно и тихо. Когда угол подъема червяка мал, он создает функцию самоблокировки.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать червячные передачи
    Эскиз червячной передачи
  • Внутренняя шестерня

    Внутренняя шестерня имеет зубья, нарезанные внутри цилиндров или конусов, и соединена с внешними шестернями. В основном внутренние шестерни используются для планетарных зубчатых передач и зубчатых муфт валов. Существуют ограничения на количество разностей зубьев между внутренними и внешними зубчатыми колесами из-за эвольвентного натяга, трохоидного натяга и проблем триммирования.Направления вращения внутреннего и внешнего зубчатых колес в зацеплении одинаковы, тогда как они противоположны, когда два внешних зубчатых колеса находятся в зацеплении.
    Нажмите здесь, чтобы выбрать внутренние шестерни
    Эскиз внутренней шестерни


Обзор шестерен

(Важная терминология и номенклатура передач на этом рисунке)

  • Червь
  • Червячное колесо
  • Внутренняя шестерня
  • Зубчатая муфта
  • Шестерня винтовая
  • Эвольвентные шлицевые валы и втулки
  • Угловая шестерня
  • Цилиндрическая шестерня
  • Цилиндрическая шестерня
  • Трещотка
  • Собачка
  • Стеллаж
  • Шестерня
  • Шестерня прямая коническая
  • Спирально-коническая шестерня

Есть три основных категории шестерен в соответствии с ориентацией их осей

Конфигурация:

  1. Параллельные оси / прямозубая шестерня, косозубая шестерня, зубчатая рейка, внутренняя шестерня
  2. Пересекающиеся оси / угловая шестерня, прямая коническая шестерня, спирально-коническая шестерня
  3. Непараллельные, непересекающиеся оси / винтовая передача, червячная передача, червячная передача (червячное колесо)
  4. Другое / Эвольвентный шлицевой вал и втулка, зубчатая муфта, собачка и трещотка

Разница между шестерней и звездочкой

Проще говоря, шестерня зацепляется с другой шестерней, в то время как звездочка зацепляется с цепью, а не шестерней.Помимо звездочки, предмет, который чем-то похож на шестеренку, является храповым механизмом, но его движение ограничено одним направлением.

Классификация типов зубчатых колес с точки зрения позиционных соотношений присоединяемых валов

  1. Когда два вала шестерен параллельны (параллельные валы)
    Цилиндрическая шестерня, реечная, внутренняя шестерня, косозубая шестерня и т. Д.
    Как правило, они имеют высокий КПД передачи.
  2. Когда два вала шестерен пересекаются друг с другом (пересекающиеся валы)
    Коническая шестерня относится к этой категории.
    Обычно они обладают высокой эффективностью передачи.
  3. Когда два вала шестерен не параллельны или не пересекаются (смещенные валы)
    Червячная передача и винтовая передача относятся к этой группе.
    Из-за скользящего контакта эффективность передачи относительно низкая.

Класс точности шестерен

Когда типы шестерен группируются по точности, используется класс точности. Класс точности определяется стандартами ISO, DIN, JIS, AGMA и т. Д.Например, JIS определяет погрешность шага каждого класса точности, погрешность профиля зуба, отклонение спирали, погрешность биения и т. Д.

Наличие шлифовального круга

Наличие шлифовки зубьев сильно влияет на работоспособность шестерен. Поэтому при рассмотрении типов шестерен шлифование зубьев является важным элементом, который следует учитывать. Шлифовка поверхности зубьев делает шестерни более тихими, увеличивает пропускную способность и влияет на класс точности. С другой стороны, добавление процесса шлифования зубьев увеличивает стоимость и подходит не для всех шестерен.Чтобы добиться высокой точности, кроме шлифовки, существует процесс, называемый бритьем с использованием бритвенных ножей.

Виды формы зуба

Чтобы широко классифицировать типы зубчатых колес по их форме зуба, различают эвольвентную форму зуба, циклоидную форму зуба и трохоидную форму зуба. Среди них чаще всего используется эвольвентная форма зуба. Их легко производить, и они обладают способностью правильно соединяться даже при небольшом отклонении межосевого расстояния. Циклоидная форма зуба в основном используется в часах, а трохоидная форма зуба — в насосах.

Создание шестерен

Эта статья воспроизводится с разрешения автора.
Масао Кубота, Хагурума Нюмон, Токио: Ohmsha, Ltd., 1963.

Шестерни — это колеса с зубьями, которые иногда называют зубчатыми колесами.

Шестерни — это механические компоненты, которые передают вращение и мощность от одного вала к другому, если каждый вал имеет выступы (зубья) соответствующей формы, равномерно распределенные по его окружности, так что при вращении следующий зуб входит в пространство между зубьями другого. вал.Таким образом, это элемент машины, в котором вращательная сила передается поверхностью зуба первичного двигателя, толкающей поверхность зуба ведомого вала. В крайнем случае, когда одна сторона представляет собой линейное движение (это можно рассматривать как вращательное движение вокруг бесконечной точки), это называется стойкой.

Существует множество способов передачи вращения и мощности от одного вала к другому, например, посредством трения качения, передачи намотки и т. Д. Однако, несмотря на простую конструкцию и относительно небольшой размер, шестерни имеют много преимуществ, таких как надежность передачи, точное угловое соотношение скорости, длительный срок службы и минимальные потери мощности.

От небольших часов и прецизионных измерительных приборов (приложения для передачи движения) до больших шестерен, используемых в морских системах передачи (приложения для передачи энергии), шестерни широко используются и считаются одним из важных механических компонентов наряду с винтами и подшипниками.

Есть много типов шестерен. Однако самые простые и часто используемые шестерни — это те, которые используются для передачи определенного передаточного числа между двумя параллельными валами на определенном расстоянии.В частности, наиболее популярными являются шестерни с зубьями, параллельными валам, как показано на рис. 1.1, так называемые цилиндрические зубчатые колеса.


[Рисунок 1.1 Цилиндрические зубчатые колеса]

Самый простой способ передачи определенного передаточного отношения угловой скорости между двумя параллельными валами — это привод трения качения. Это достигается, как показано на рисунке 1.2, за счет наличия двух цилиндров с диаметрами, обратными передаточному отношению, находящихся в контакте и вращающихся без проскальзывания (если два вала вращаются в противоположных направлениях, контакт находится снаружи; и если они вращаются в одном направлении направление, контакт внутри).То есть вращение достигается за счет силы трения в контакте качения. Однако избежать некоторого проскальзывания невозможно и, как следствие, нельзя надеяться на надежную передачу. Для получения большей передачи мощности требуются более высокие контактные силы, что, в свою очередь, приводит к высоким нагрузкам на подшипники. По этим причинам такое устройство не подходит для передачи большого количества энергии. В результате была изобретена идея создания подходящей формы зубьев, равномерно расположенных на поверхностях качения цилиндров таким образом, чтобы по меньшей мере одна пара или более зубцов всегда находились в контакте.Сдвигая зубья ведущего вала зубцами ведущего вала, обеспечивается надежная передача. Это называется цилиндрической шестерней, а контрольный цилиндр, на котором вырезаны зубья, является цилиндром шага. Прямозубые цилиндрические шестерни — это один из видов цилиндрических шестерен.


[Рисунок 1.2 Шаговые цилиндры]

Когда два вала пересекаются, ориентирами для нарезания зубьев являются конусы, контактирующие при качении. Это конические шестерни, как показано на рисунке 1.3, где основной конус, на котором вырезаны зубья, называется продольным конусом. (Рисунок 1.4).


[Рисунок 1.3 Конические шестерни]


[Рисунок 1.4 Шаговые конусы]

Когда два вала не параллельны и не пересекаются, искривленных поверхностей, контактирующих с качением, не существует. В зависимости от типа шестерен, зубья создаются на паре опорных контактирующих вращающихся поверхностей. Во всех случаях необходимо настроить профиль зуба таким образом, чтобы относительное движение контактирующих поверхностей шага совпадало с относительным движением зацепления зубьев на контрольных криволинейных поверхностях.

Когда шестерни рассматриваются как твердые тела, для того, чтобы два тела могли поддерживать заданное передаточное отношение угловой скорости, находясь в контакте на поверхностях зубьев, не сталкиваясь друг с другом и не разделяясь, необходимо, чтобы общие нормальные составляющие скорости передачи две шестерни в точке контакта должны быть равны. Другими словами, в этот момент нет относительного движения поверхностей зубчатых колес в направлении общей нормали, а относительное движение существует только вдоль контактной поверхности в точке контакта.Это относительное движение есть не что иное, как скольжение поверхностей шестерен. Поверхности зубьев, за исключением особых точек, всегда имеют так называемую передачу скользящего контакта.

Для того, чтобы формы зуба удовлетворяли условиям, как объяснено выше, использование огибающей поверхности может привести к желаемой форме зуба в качестве общего метода.

Теперь укажите одну сторону поверхности шестерни A как криволинейную поверхность FA и задайте обеим шестерням заданное относительное вращение.Затем в системе координат, прикрепленной к шестерне B, рисуется группа последовательных положений поверхности шестерни FA. Теперь подумайте об огибающей этой группы кривых и используйте ее как поверхность FB зубьев шестерни B. Тогда из теории огибающих поверхностей ясно, что две поверхности зубчатых колес находятся в постоянном линейном контакте, и эти две шестерни будут иметь желаемое относительное движение.

Также возможно привести к форме зубов следующим методом. Рассмотрим, помимо пары шестерен A и B с заданным относительным движением, третью воображаемую шестерню C в зацеплении, где A и B находятся в зацеплении, и придайте ей поверхность FC произвольной формы (изогнутая поверхность только без тела зуба) и соответствующее относительное движение.

Теперь, используя метод, как и раньше, из воображаемого зацепления шестерни A с воображаемой шестерней C, получите форму зуба FA как огибающую формы зуба FC. Обозначим линию соприкосновения поверхностей зубьев FA и FC как IAC. Аналогичным образом получают контактную линию IBC и поверхность FB зубьев из воображаемого зацепления шестерни B и воображаемой шестерни C. Таким образом, поверхности FA и FB зубьев получаются посредством FC. В этом случае, если линии контакта IAC и IBC совпадают, шестерни A и B находятся в прямом контакте, а если IAC и IBC пересекаются, шестерни A и B будут иметь точечный контакт на этом пересечении.

Это означает, что с помощью этого метода можно получить как формы зубьев точечного контакта, так и формы зубьев линейного контакта.

Однако существуют ограничения для геометрически полученных форм зубьев, как объяснено выше, особенно когда тела зубьев поверхностей FA и FB вторгаются друг в друга или когда эти области не могут использоваться в качестве зубных форм. Это вторжение одного тела зуба в другой называется интерференцией профилей зубов.

Как ясно из приведенного выше объяснения, теоретически существует множество способов изготовления зубных форм, которые создают заданное относительное движение.Однако в действительности учет зубчатого зацепления, прочности формы зуба и сложности нарезания зуба ограничит использование таких форм зубьев до нескольких.

Технические данные Free Gear доступны в формате PDF.

KHK предлагает бесплатно книгу «Технические данные редуктора» в формате PDF. Эта книга очень полезна для изучения шестерен и передач. В дополнение к типам зубчатых колес и терминологии зубчатых колес в книгу также включены разделы, касающиеся профиля зуба, расчетов размеров, расчетов прочности, материалов и термической обработки, идей о смазке, шума и т. Д.Из этой книги вы узнаете много нового о снаряжении.

Способы использования шестерен в ситуациях механического проектирования

Шестерни в основном используются для передачи энергии, но, исходя из идей, они могут использоваться в качестве элементов машин по-разному. Ниже представлены некоторые способы.

  1. Захватывающий механизм
    Используйте две прямозубые цилиндрические шестерни одинакового диаметра в зацеплении, чтобы при реверсировании ведущей шестерни ведомая шестерня также менялась. Используя это движение, вы можете получить механизм захвата заготовки.За счет регулировки угла раскрытия захватного кулачка можно разместить заготовки различных размеров, что обеспечивает универсальную конструкцию захватного механизма.
  2. Механизм прерывистого движения
    Существует Женевский механизм в качестве механизма прерывистого движения. Однако из-за потребности в специализированных механических компонентах он стоит дорого. Используя шестерни с отсутствующими зубьями, можно получить недорогой и простой прерывистый механизм.
    Под шестерней с отсутствующими зубьями мы понимаем шестерню, в которой любое количество зубьев шестерни удалено от корней.Шестерня, которая сопряжена с шестерней с отсутствующими зубьями, будет вращаться до тех пор, пока она находится в зацеплении, но остановится, как только встретит часть с отсутствующими зубьями ведущей шестерни. Однако его недостаток состоит в том, что он переключается при приложении внешней силы, когда шестерни выключены. В этих случаях необходимо поддерживать его положение, например, с помощью фрикционного тормоза.
  3. Специальный механизм передачи мощности
    Установив одностороннюю муфту (механизм, позволяющий вращательное движение только в одном направлении) на одной ступени зубчатой ​​передачи редуктора скорости, вы можете создать механизм, который передает движение в одном направлении, но на холостом ходу. задом наперед.
    Используя этот механизм, вы можете создать систему, которая управляет двигателем, когда электроэнергия включена, но когда мощность отключается, он перемещает выходной вал за счет силы пружины.
    За счет внутренней установки пружины (спиральной пружины кручения или спиральной пружины), которая наматывается в направлении вращения в зубчатой ​​передаче, редуктор скорости приводится в действие по мере наматывания пружины. Как только пружина полностью заведена, двигатель останавливается, и встроенный в двигатель электромагнитный тормоз удерживает это положение.
    Когда электричество отключается, тормоз отпускается, и сила пружины приводит в движение шестерню в направлении, противоположном тому, когда двигатель работал.Этот механизм используется для закрытия клапанов при отключении питания (аварийный) и называется «аварийным запорным клапаном с пружинным возвратом».

Почему сложно получить необходимые шестерни?

Нет стандарта на саму шестерню

Шестерни используются во всем мире с древних времен во многих областях и являются типичными компонентами элементов машин. Однако, что касается класса точности шестерен, в различных странах существуют промышленные стандарты, такие как AGMA (США), JIS (Япония), DIN (Германия) и т. Д.С другой стороны, нет стандартов в отношении факторов, которые в конечном итоге определяют [саму шестерню], таких как его форма, размер, диаметр отверстия, материал, твердость и т. Д. В результате нет единого подхода, но это сбор фактических спецификаций зубчатых колес, выбранных отдельными разработчиками, которые подходят для дизайна их машин или тех, которые определены отдельными производителями зубчатых колес.

Существует множество спецификаций передач

Как упоминалось выше, существует множество спецификаций передач.За исключением очень простых шестерен, не будет преувеличением сказать, что существует столько же видов, сколько и мест, где используются шестерни. Например, среди многих зубчатых колес, когда угол давления, шаг зуба и количество зубьев совпадают, существует много других спецификаций, которые определяют зубчатые колеса, такие как размер отверстия, ширина торца, термообработка, окончательная твердость, шероховатость поверхности после шлифования, наличие вала и т. д. Можно сказать, что вероятность того, что две шестерни будут совместимы, мала.Это одна из причин, почему (например, при поломке шестерни) трудно получить замену.

Невозможно получить желаемую передачу

Иногда бывает, что вы не можете получить замену изношенной или сломанной шестерни в том месте, где используется машина. В этом случае в большинстве случаев нет проблем, если есть руководство или список деталей для машины, который содержит чертеж, необходимый для изготовления шестерни. Также нет проблем, если есть возможность связаться с производителем станка и что производитель может поставить необходимое оборудование.К сожалению, во многих случаях:
— В руководстве к машине не показан чертеж шестерни как таковой.
— Невозможно получить только шестерню от производителя станка и т. Д.
По этим причинам трудно получить необходимую снаряжение. В этих случаях возникает необходимость составить производственный чертеж сломанной шестерни. Это часто бывает сложно без специальных знаний в области техники. Ситуация часто бывает такой же сложной для производителей зубчатых передач из-за недостатка данных о них.Кроме того, для создания рисунка из сломанного механизма требуется много инженерных кадров, и это поднимает вопрос о том, кто будет нести эти затраты.

Когда требуется только одна передача, стоимость производства высока

Когда машина, использующая шестерню, производится серийно, то также и шестерня, которая изготавливается для определенного размера партии, что позволяет распределять удельную стоимость шестерни за счет экономии на масштабе. С другой стороны, пользователи, использующие машину после ее изготовления, и когда одна или две шестерни нуждаются в замене, они часто сталкиваются с высокими производственными затратами, из-за чего стоимость окончательного ремонта иногда бывает очень высокой.Короче говоря, разница в двух методах производства (массовое или мелкосерийное) сильно влияет на стоимость снаряжения. Например, покупка 300 зубчатых колес за один выстрел для проекта по производству нового оборудования (изготовление 300 зубчатых колес одной партией) по сравнению с покупкой одного запасного зубчатого колеса позже (с производственной партией из 1 штуки) имеет огромную разницу в стоимости единицы продукции. Такая же ситуация на этапе проектирования новой машины, когда для прототипа требуется одна шестерня с такой же высокой стоимостью.

Возможность использования стандартных передач

При разработке новой машины, если характеристики используемых шестерен могут быть согласованы со спецификациями стандартных шестерен изготовителя шестерен, упомянутые выше проблемы могут быть решены. Таким способом:

  • Вы можете избежать этапа конструирования новых шестерен при конструировании станка
  • Вы можете использовать 2D / 3D модели САПР, чертежи деталей для печати, расчеты прочности и т. Д., Предоставленные производителем зубчатых колес.
  • Даже если вам нужна только одна шестерня в качестве пробной, стандартные шестерни обычно производятся производителем серийно по разумной цене.
Вот некоторые из удобств, которыми вы можете воспользоваться.

Кроме того, когда зубчатая передача в используемом механизме нуждается в замене, если ее технические характеристики аналогичны характеристикам редуктора, ее можно заменить на стандартную передачу отдельно или на стандартную передачу с дополнительной работой. В этой ситуации также можно избежать неудобств, связанных с выполнением следующих задач:

  • Посмотреть чертежи
  • Создание новых чертежей
  • Ищите подрядчика для изготовления шестерни
  • Примите высокую стоимость штучного производства

Ссылки по теме:
Знать о типах шестерен и соотношениях между двумя валами
Номенклатура шестерен
Калькулятор шестерен
Типы и характеристики шестерен
Типы шестерен и терминология
Зубчатая рейка и шестерня

Типы и характеристики передач | KHK Gears

1.Типы передач и характеристики

На следующих страницах мы представляем три основные категории зубчатых передач, соответствующие классификации стандартных зубчатых передач KHK.

Категории зубчатых колес — зубчатые колеса с параллельными осями


Типы зубчатых колес: цилиндрические зубчатые колеса

КПД (%) — 98,0-99,5
Стандартные зубчатые колеса KHK — MSGA, SSG, SS, SUS, PS

Типы зубчатых колес: косозубые

КПД (%) — 98,0-99,5
Стандартные зубчатые колеса KHK — KHG, SH

Типы шестерен: реечные и косозубые

КПД (%) — 98.0−99,5
Стандартные шестерни KHK — KRG (F) (D), SRFD, SUR (F) (D), PR (F), KRHG (F)

Типы зубчатых колес: внутреннее зубчатое колесо

КПД (%) — 98,0-99,5
Стандартные зубчатые колеса KHK — SI, SIR

Категории зубчатых колес — зубчатые колеса с пересекающимися осями


Типы зубчатых колес: угловая зубчатая передача

КПД (%) — 98,0-99,0
Стандартные зубчатые колеса KHK — MMSG, SMSG, MM, SUM, PM

Типы зубчатых колес: прямая коническая зубчатая передача

КПД (%) — 98,0-99,0
Стандартные зубчатые колеса KHK — SB и SBY, SB, SUB, PB, DB

Типы шестерен: спирально-коническая шестерня

КПД (%) — 98.0-99.0
Зубчатые колеса ХК — MBSG, SBSG, MBSA (B), SBS

Категории зубчатых колес — непараллельные и непересекающиеся оси


Типы зубчатых колес: винтовые (перекрестно-косозубые)

КПД (%) — 70,0-95,0
Стандартные зубчатые колеса KHK — SN, SUN, AN, PN

Типы зубчатых колес: червячное колесо

КПД (%) — 30,0−90,0
Стандартные зубчатые колеса KHK — KWGDL (S) и AGDL, KWG и AGF, SWG & AG, SW & BG и CG, SW и PG

Типы зубчатых колес подразделяются на 3 категории, как правило, по направлениям монтажных валов.Здесь, в этом разделе, мы представляем характеристики шестерен, способы их использования и технические советы (подсказки).

Шестерни с параллельными осями 1-1

Зубчатые колеса, включающие две оси, которые параллельны друг другу, называются зубчатыми колесами с параллельными осями. Для передачи вращения / мощности по параллельной оси обычно используются цилиндрические, косозубые и внутренние шестерни. Это наиболее часто используемые шестерни с широким спектром применения в различных отраслях промышленности.

Цилиндрическая зубчатая передача

Цилиндрическая шестерня — это шестерня цилиндрической формы, зубья которой параллельны оси.Это это наиболее часто используемая передача с широким спектром применения, и ее легче всего производство.

Характеристики / Технические советы:
— Самая простая в изготовлении передача.
— Зубчатая передача, которая проста в использовании и не создает осевых осевых сил.
— Нет ограничения по количеству зубьев шестерни парных шестерен.

Передаточное число:
На рисунке 1.1 пара зубчатых колес в одноступенчатой ​​зубчатой ​​передаче. Как видите, направление вращения парных шестерен противоположно друг другу.Если шестерня 1 вращается по часовой стрелке, то шестерня 2 вращается против часовой стрелки. Также, если у парных шестерен другое количество зубьев, скорость будет увеличиваться / уменьшаться; Если передача 1 является ведущей, скорость снижается. Если Gear 2 является ведущей, скорость увеличивается.
Передаточное число
= Число зубьев ведомой шестерни (z2) / Число зубцов ведущей шестерни (z = 1)
= Вращение ведущей шестерни (n1) / Вращение ведомой шестерни (n2)

(1,1)


Рис 1.1 Цилиндрическая зубчатая передача

Пример расчета:
Количество зубьев ведущей шестерни 1: 20
Вращение шестерни: 400 об / мин
Число зубьев ведомой шестерни 2: 80, одноступенчатая зубчатая передача.
Передаточное число этой зубчатой ​​передачи: 80 ÷ 20 = 4
Вращение Gear2: 400 ÷ 4 = 100 об / мин

Цилиндрическая шестерня

Прямозубая цилиндрическая шестерня со спиральными зубьями (геликоидными зубьями) называется косозубой шестерней. Цилиндрические шестерни выдерживают больше нагрузки, чем прямозубые, и работают более тихо. Они также широко используются в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение и промышленное оборудование.

Характеристики и технические советы:
— Больше прочности, чем прямозубая шестерня того же размера; бесшумно передает вращательную силу / мощность.
— Подходит для использования при высоких скоростях вращения.
— Создает осевую осевую силу, необходимо справляться с этими дополнительными силами.
— Не существует ограничений на комбинацию числа зубьев шестерен парных шестерен.

Направление вращения и сила тяги в зацепленных косозубых зубчатых колесах показаны на рисунке 1.2. Упорный подшипник воспринимает силу тяги. Направление вращения такое же, как у прямозубых цилиндрических зубчатых колес.


Рис. 1.2 Направление вращения и сила тяги

(важная терминология и номенклатура зубчатых передач на рис.2)

Парная шестерня вращается в противоположных направлениях. Передаточное число такое же, как и для прямозубых шестерен.

Передаточное число двухступенчатой ​​зубчатой ​​передачи:
Если шестерня 1 является ведущей шестерней, передаточное отношение (i) для этой двухступенчатой ​​зубчатой ​​передачи рассчитывается, как показано ниже.

Передаточное число (i)
= z2 / z1 x z4 / z3
= n1 / n2 x n3 / n4

(1,3)


Рис. 1.3 Двухступенчатая зубчатая передача

Gear 1 и Gear 4 вращаются в одном направлении.Количество зубьев шестерни 1/2/3/4 равно 10/24/12/30 соответственно, тогда передаточное число для этой зубчатой ​​передачи равно 6.

Внутренняя шестерня

Это шестерня цилиндрической формы, но с зубьями внутри круглого кольца и может зацепляться с цилиндрической шестерней. Внутренние шестерни часто используются в планетарных зубчатых передачах или зубчатых муфтах.

Характеристики / Технические советы:
— Более сложное производство по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.
— Использование планетарных зубчатых передач позволяет создать компактную зубчатую передачу, подходящую для высокого передаточного числа.
— Для пары внутренних и внешних зубчатых колес могут возникать следующие 3 столкновения:
(a) Эвольвентное вмешательство (b) Трохоидное вмешательство (c) Взаимодействие при обрезке
— Нет ограничений на комбинацию количества зубьев шестерни, парные шестерни.

Передаточное число:
В простейшем примере зацепления внешней шестерни 1 (шестерни) с внутренней шестерней 2 как внешняя шестерня 1, так и внутренняя шестерня 2 вращаются в одном направлении, как показано на рис. 1.4

Рис.1.4 Цилиндрическая и внутренняя шестерня

Передаточное число
= Число зубьев ведомой шестерни / Число зубьев ведущей шестерни
(1,3)

Планетарные редукторы:
Планетарные редукторы состоят из 4 основных элементов;
Солнечная шестерня (A), планетарная шестерня (B), внутренняя шестерня (C) и носитель (D)
В системе, показанной на рис. 1.5, используются 4 планетарных шестерни.
Разделение нагрузки, разделяемое многими шестернями, позволяет создать компактную систему. Передаточное число или направление вращения в системе планетарной передачи различаются в зависимости от фиксированного коэффициента.

(a) Планетарный тип
Если солнечная шестерня является входной, а несущая шестерня — выходной, а внутренняя шестерня является фиксированной;
Соотношение скоростей
= Zc / Za + 1
(1,4)

(b) Солнечная шестерня типа
— фиксированная.

(c) Несущая шестерня типа Star
исправлена.


Рис. 1.5 Пример планетарной системы

(важная терминология зубчатых колес и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.5)

  • A Солнечная шестерня
  • B Планетарная передача
  • C Внутренняя шестерня
  • D Carrier


Фиг.1.6 Механизм планетарной передачи
Левая — планетарная / Центральная — Солнечная / Правая — Звездочка

1-2 передачи с линейным перемещением

Зубчатые колеса

с линейным перемещением классифицируются как зубчатые колеса с параллельной осью, но есть особые типы «линейного перемещения», которые не связаны с сопряженными валами. Чтобы преобразовать вращательное движение в линейное или наоборот, стойки и шестерни используются в комбинации. Шестерни цилиндрической формы с бесконечным радиусом, называемые стеллажами, обычно используются на конвейерах.

Стойка шпоры

Это шестерня линейной формы с прямолинейным профилем зуба и может входить в зацепление с цилиндрической шестерней. Цилиндрическую зубчатую рейку можно рассматривать как часть прямозубой шестерни с бесконечным радиусом, при этом несколько зубчатых колес могут быть объединены в линию.

Характеристики / Технические советы:
— Легче в производстве и использовании, чем спиральные стойки.
— Может зацепляться с цилиндрической шестерней с любым количеством зубьев.

Что касается зубчатой ​​рейки и шестерни, расстояние перемещения при однократном повороте шестерни рассчитывается из числа зубьев, умноженного на шаг.Шаг обозначает расстояние между соответствующими точками на соседних зубах. Стойки CP предназначены для удобного размещения. (Рисунок 1.7)


Рис.1.7 Разница между CP10 и м3
Перемещение за один цикл шестерни CP10-30 на стойке CP по сравнению с SS3-30 (м3) на стойке м3.

Винтовая стойка

Это шестерня линейной формы, которая входит в зацепление с косозубой шестерней. Винтовую рейку можно рассматривать как часть косозубой шестерни с бесконечным радиусом.

Характеристики / Технические подсказки:
— Создает силу тяги; следует учитывать копирующий механизм
— Вращается и передает мощность более тихо, чем винтовая рейка того же размера
— Подходит для использования при высокоскоростном вращении
— Может зацепляться с косозубой шестерней с любым числом зубьев

Создает осевое усилие за счет спирали зубчатого колеса.На рисунке 1.8 показано направление вращения и сила тяги.


Рис. 1.8 Направление вращения и сила тяги

(Важная терминология зубчатых колес и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.8)

  • Реечная тяга
  • Тяга шестерни

1-3 пересекающиеся осевые шестерни

Зубчатые колеса, в которых две оси пересекаются в одной точке, называются шестернями с пересекающимися осями; общие применения включают вращение / передачу мощности конических шестерен.Конические шестерни с передаточным числом 1 называются угловыми шестернями. Конические шестерни классифицируются как прямо-конические или спирально-конические, в зависимости от формы зуба.

Прямая коническая шестерня

Это шестерня, зубья которой имеют конические конические элементы, направление которых совпадает с направлением базовой линии делительного конуса (образующей). Прямая коническая шестерня является самой простой в производстве и наиболее широко применяемой в семействе конических зубчатых колес.

Характеристики / Технические советы:
— Легче в производстве, чем спиральные конические шестерни.
— Простота использования, не создает силы тяги в отрицательном направлении.
— Комбинация количества зубьев парных шестерен важна. Эти шестерни, произведенные в комбинации, не входят в зацепление с другими коническими шестернями.

Спирально-коническая шестерня

Коническая шестерня со спиральными зубьями с косым углом, более сложная. для производства, но предлагает преимущества более высокой прочности и меньшего шума.

Характеристики / Технические советы:
— Подходит для использования при высокой нагрузке / вращении.Лучше, чем прямые конические зубчатые передачи
— Следует тщательно учитывать осевую осевую силу
— Передает вращательное усилие / мощность более тихо, чем прямые конические зубчатые колеса.
— Поскольку эти шестерни производятся парными, в соответствии с количеством зубьев они не входят в зацепление с другими шестернями, даже если они имеют одинаковые модули или углы давления.


Рис. 1.10 Контактная поверхность спирально-конических шестерен

(важная терминология зубчатых колес и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.10)

  • Вогнутая поверхность
  • Выпуклая поверхность

Передаточное число:
Передаточное число
= Число зубьев ведомой шестерни / Число зубьев ведущей шестерни
(1.5)

Сила тяги на спирально-конической шестерне:
На рисунке справа показано направление вращения и сила тяги для зацепления спирально-конической шестерни с передаточным числом более 1,57. Если шестерня входит в зацепление с выпуклой поверхностью зуба, она создает силу тяги в отрицательном направлении.


Рис.1.11 Направление вращения и сила тяги
Зеленый : правый / желтый : левый / синий : положительная сила тяги / красный : отрицательная сила тяги

Прямая и спиральная угловая передача

Шестерни, которые используются в паре с одинаковым количеством зубьев, называются угловыми шестернями.Есть два типа угловых шестерен; одно угловое зубчатое колесо прямолинейных конических зубчатых колес, а другое — угловое зубчатое колесо спирально-конических зубчатых колес. Как правило, они имеют угол вала 90 градусов, однако KHK предлагает стандартизированные угловые косозубые шестерни с углом вала 45, 60 и 120 градусов.

Характеристики / Технические советы:
— Коническая шестерня с передаточным числом 1 считается Miter Gear
— Используется для изменения направления вращения или оси

Усилие осевого усилия на спиральной угловой передаче:
Рисунок 1.12 показано направление вращения и сила тяги спиральных угловых шестерен. Если они создают осевое усилие как в отрицательном, так и в положительном направлении, подшипники необходимо устанавливать осторожно, чтобы они могли равномерно воспринимать силы.


Рис. 1.12 Направление вращения и сила тяги
Зеленый : правый / желтый : левый / синий : положительная сила тяги / красный : отрицательная сила тяги

Угловые угловые и угловые шестерни:

Рис. 1.13 Углы вала стандартных шестерен KHK
Слева направо: угол вала 45 ° / угол вала 60 ° / угол вала 90 ° / угол вала 120 °

1-4 Непараллельные и непересекающиеся шестерни

Шестерни с двумя осями, которые не пересекаются или параллельны, называются шестернями с непараллельными и непересекающимися осями.Обычно они используются как червячные или винтовые передачи. Эти шестерни передают вращательную силу / мощность за счет относительного проскальзывания между поверхностями зубьев шестерни.

Винтовая шестерня (косозубая шестерня)

Это косозубая шестерня с углом наклона спирали 45 градусов. Пара шестерен, непараллельных и непересекающихся с одинаковыми винтами, называется винтовой передачей. Они работают очень тихо, но могут использоваться только для легких нагрузок.

Характеристики / Технические советы:
— При смазке необходимо соблюдать осторожность.Скольжение сетчатых граней передает вращательную силу / мощность. Отсутствие надлежащей смазки может вызвать быстрый износ.
— КПД низкий по сравнению с шестернями с параллельными / пересекающимися осями.
— Используется в трансмиссии малой мощности
— Нет ограничений на количество зубьев парных шестерен. (в отличие от конических шестерен)

Направление вращения и сила тяги для комбинаций правостороннего (R) / левостороннего (L) винта показаны на рисунке 1.14.

Рис. 1.14 Направление вращения и сила тяги

(важная терминология и номенклатура зубчатых передач на рис.14)

Передаточное число:
Эта формула для передаточного числа такая же, как и для прямозубых шестерен.
Передаточное число
= Число зубьев ведомой шестерни / Число зубьев ведущей шестерни
(1,6)

Пара червячных шестерен

Пара червячных шестерен — это набор шестерен, где одна шестерня представляет собой червяк с резьбой, а другая — червячное колесо с зацеплением. Червячные зубчатые пары часто используются в передачах мощности с высоким редукционным или большим крутящим моментом.

Передаточное число:
Передаточное число
= количество зубьев червячного колеса / резьбы червяка
(1.7)

Направление вращения и осевые силы на правосторонней (R) / левосторонней (L) червячной сетке показаны на рисунке 1.15.

Рис. 1.15 Направление сил вращения и тяги

(важная терминология зубчатых колес и номенклатура зубчатых колес на рис. 1.15)

Характеристики / Технические советы:
— Большое передаточное число может быть получено с помощью одноступенчатой ​​передачи
— КПД низкий по сравнению с шестернями с параллельными осями или шестернями с перекрестными осями
— Пары червячных шестерен должны проектироваться и производиться как пара .Зубообрабатывающее нарезание производится станком селективной резки в соответствии с базовым диаметром зацепляющего червяка.
— Как и в случае винтовых передач, проскальзывание происходит на поверхности зубьев шестерен в зацеплении. Следует соблюдать осторожность при смазке. Отсутствие надлежащей смазки может вызвать быстрый износ.

Пример расчета:
Резьба червяка z1 = 2, Количество зубьев червячного колеса z2 = 40
Передаточное число
= 40/2
= 20

Ссылки по теме:
Знать о направлениях вращения и количестве оборотов шестерен
Знать о типах шестерен и соотношениях между двумя валами
Знать крутящий момент зубчатой ​​передачи
Типы шестерен
Характеристики шестерен
Типы шестерен и терминология
Типы и механизмы Редукторы
齿轮 的 种类 及 特长 — 中文 页

Типы передач и терминология | KHK Gears

Шестерни различаются по разным типам, и есть много специальных технических слов для их определения.В этом разделе представлены эти технические слова, а также часто используемые шестерни и их особенности.

1.1 Типы шестерен

Наиболее распространенный способ классификации шестерен — по типу категории и ориентации осей.
Шестерни подразделяются на 3 категории; шестерни с параллельными осями, шестерни с пересекающимися осями и шестерни с непараллельными и непересекающимися осями.
Прямозубые шестерни а также косозубые шестерни — шестерни с параллельными осями.Конические шестерни пересекающиеся оси шестерен. Винтовой или перекрестно-винтовой, червячный редуктор а гипоидные передачи относятся к третьей категории. В таблице 1.1 перечислены типы шестерен по ориентации осей.

Таблица 1.1 Типы шестерен и их категории

  • Категории шестерен
    Параллельные оси
  • Типы шестерен
    Цилиндрическая шестерня
    Стойка шпора
    Внутренняя шестерня
    Цилиндрическая шестерня
    Винтовая стойка
    Двойная косозубая шестерня
  • КПД (%)
    98.0–99,5
  • Категории шестерен
    Пересекающиеся оси
  • Типы шестерен
    Шестерня прямая коническая
    Спирально-коническая шестерня
    Коническая шестерня Zerol
  • КПД (%)
    98,0 — 99,0
  • Категории шестерен
    Непараллельные и непересекающиеся
  • Типы шестерен
    Винтовая передача (КПД 70.0 — 95,0%)
    Червячная передача (КПД 30,0 — 90,0%)

Кроме того, в таблице 1.1 приведен теоретический диапазон КПД различных типов шестерен. Эти цифры не включают потери подшипников и смазочного материала.

Поскольку зацепление парных шестерен с параллельными осями или шестерен с пересекающимися осями связано с простыми движениями качения, они производят относительно минимальное проскальзывание и их эффективность высока.
Непараллельные и непересекающиеся шестерни, такие как винтовые шестерни или червячные шестерни, вращаются с относительным проскальзыванием и за счет передачи мощности, что приводит к трению и снижает эффективность по сравнению с другими типами шестерен.
КПД шестерен — это величина, полученная при точной установке и работе шестерен. В частности, для конических зубчатых колес предполагается, что эффективность будет снижаться при неправильной установке из положения на вершине конуса.

(1) Шестерни с параллельными осями

1 прямозубая шестерня

Рис. 1.1 Цилиндрическая зубчатая передача
Это шестерня цилиндрической формы, у которой зубья параллельны оси. Это наиболее часто используемый механизм с широким спектром применения и самый простой в изготовлении.

2 зубчатая рейка

Рис. 1.2 Зубчатая рейка
Это шестерня линейной формы, которая может зацепляться с цилиндрической шестерней с любым количеством зубьев. В зубчатая рейка представляет собой часть прямозубой шестерни с бесконечным радиусом.

3 Внутренняя шестерня

Рис. 1.3 Внутренняя шестерня и прямозубая шестерня
Это шестерня цилиндрической формы, но с зубьями внутри круглого кольца. Он может сцепляться с цилиндрической шестерней.Внутренние шестерни часто используются в планетарных передачах.

4 цилиндрической зубчатой ​​передачи

Рис. 1.4 Цилиндрическая шестерня
Это шестерня цилиндрической формы с геликоидальными зубьями. Цилиндрические шестерни могут выдерживать большую нагрузку, чем прямозубые, и работают более тихо. Они широко используются в промышленности. Недостаток — осевой толчок сила, вызванная формой спирали.

5 Винтовая стойка

Фиг.1.5 Винтовая стойка
Это шестерня линейной формы, которая входит в зацепление с косозубой шестерней. Винтовая стойка может рассматриваться как часть косозубой шестерни с бесконечным радиусом.

6 Двойная косозубая шестерня

Рис. 1.6 Двойная косозубая шестерня
Шестерня с левым и правым косозубыми зубьями. Двойная спиральная форма уравновешивает присущие осевые силы.

(2) Пересекающиеся оси

1 прямая коническая шестерня

Фиг.1.7 Прямая коническая шестерня
Это шестерня, в которой зубья имеют конические конические элементы, которые имеют то же направление, что и основная линия делительного конуса (образующая). Прямая коническая шестерня является самой простой в производстве и наиболее широко применяемой в семействе конических зубчатых колес.

Коническая шестерня с двумя спиральными зубьями

Рис.1.8 Спирально-коническая шестерня
Это коническая шестерня с косым углом спиральных зубьев. Его гораздо сложнее изготовить, но он отличается большей прочностью и меньшим уровнем шума.

3 Zerol коническая шестерня

Рис. 1.9 Коническая шестерня Zerol
Это особый тип спирально-конической шестерни, у которой угол спирали равен нулю. Он имеет характеристики как прямой, так и спирально-конической зубчатой ​​передачи. Силы, действующие на зуб, такие же, как у прямолинейной конической передачи.

(3) Шестерни непараллельных и непересекающихся осей

1 пара червячной передачи

Рис. 1.10 Пара червячной передачи
Червячная пара — это название червячного колеса с червячной передачей.Отличительной особенностью является то, что он предлагает очень большое передаточное число в одном зацеплении. Он также обеспечивает тихую и плавную работу. Однако эффективность передачи оставляет желать лучшего.

2-винтовая шестерня (косозубая шестерня)

Рис. 1.11 Винтовая шестерня
Пара цилиндрических шестерен, используемых для привода непараллельных и непересекающихся валов, у которых зубья одного или обоих элементов пары имеют форму винта. Винтовые передачи используются в комбинации винтовая передача / винтовая передача или винтовая передача / прямозубая шестерня.Винтовые шестерни обеспечивают плавную и бесшумную работу. Однако они не подходят для передачи большой мощности.

(4) Прочие специальные передачи

1 Face Gear

Рис. 1.12 Торцевая шестерня
Псевдоконическая шестерня с ограничением по осям пересечения 90 °. Торцевая шестерня представляет собой круглый диск с зубчатым венцом на боковой поверхности; отсюда и название Face Gear.

Пара огибающих шестерен

Фиг.1.13 Огибающая зубчатая пара
В этом червячном наборе используется червяк особой формы, который частично охватывает червячную передачу, если смотреть в направлении оси червячной передачи. Его большим преимуществом перед стандартным червяком является более высокая грузоподъемность. Однако червячная передача очень сложна в проектировании и производстве.

3 Гипоидная передача

Рис. 1.14 Гипоидная передача
Эта шестерня представляет собой небольшое отклонение от конической шестерни, которая возникла как специальная разработка для автомобильной промышленности.Это позволило приводу к задней оси быть непересекающимся и, таким образом, позволило опустить кузов автомобиля. Он очень похож на спирально-коническую шестерню. Однако его сложно спроектировать и сложнее всего изготовить на генераторе с конической зубчатой ​​передачей.

1.2 Символы и терминология

Символы и технические слова, используемые в этом каталоге, перечислены в таблицах 1.2–1.4. Ранее использовавшиеся стандарты JIS B 0121 и JIS B 0102 были изменены на JIS B 0121: 1999 и JIS B 0102: 1999 в соответствии со стандартом Международной организации по стандартизации (ISO).В соответствии с пересмотром мы унифицировали использование слов и символов, соответствующих стандарту ISO.

Таблица 1.2 Линейные и круглые размеры

Термины и символы

* ПРИМЕЧАНИЕ 1.
«Осевой люфт» не является термином, определенным JIS.

Таблица 1.3 Угловые размеры

Термины и символы

ПРИМЕЧАНИЕ 2. Угол наклона спиральной конической шестерни был определен как угол наклона спирали согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 3.Это должен быть угол тангажа согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 4. Это должен быть угол наклона в соответствии с JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 5. Это должен быть корневой угол согласно JIS B 0102.

Таблица 1.4 Прочее

Термины и символы

Цифровой индекс используется для различения «шестерни» от «шестерни» (Примеры z1 и z2), «червяка» от «червячного колеса», «ведущей шестерни» от «ведомой шестерни» и так далее. (Чтобы найти пример, см. Следующую страницу Рис.2.1).

В таблице 1.5 указан греческий алфавит, международный фонетический алфавит.

Таблица 1.5 Греческий алфавит

Ссылки по теме:
Знать направления вращения и числа вращения шестерен
Типы и характеристики передач — Страница «Азбуки шестеренок» — B
Базовая терминология и расчет зубчатых колес — Страница «Азбуки шестеренок» — B
Типы передач — Страница «Введение в Gears»
Характеристики шестерен — Страница «Введение в Gears»
Терминология Gear — Страница «Введение в Gears»
Номенклатура передач

Типы шестерен

и их применение — Блог CLR

Аэронавтика, горнодобывающая промышленность, производственные цепочки в автомобильном секторе, фармацевтическая промышленность, текстильная промышленность … секторов и областей, в которых вы можете найти машин, в которых используются различные типы шестерен , изобилуют.

Постепенная замена старых ремней и шкивов шестернями обусловлена ​​более высокой производительностью , которую они обеспечивают .

Шестерни, основная работа которых основана на соединении между короной и шестерней в качестве звездочек, изготавливаются из различных материалов и с разной шириной зуба, шириной поверхности, окружностью головки и шагом окружности.

В этой статье мы расскажем о наиболее важных модальностях различных типов зубчатых колес

Типы зубчатых колес на рынке

Далее мы рассмотрим несколько подтипов, которые могут быть сделаны из различных типов зубчатых колес. шестерни, которые сегодня используются наиболее часто.

По зубьям: параллельная ось и перпендикулярная ось

Основное различие типов зубчатых колес, имеющихся на рынке, заключается в положении и форме зубьев . В этом смысле они подразделяются на шестерни с параллельными осями и непараллельные оси.

Шестерни с параллельными осями
  • Цилиндрические цилиндрические зубчатые колеса. Они создают радиальные реактивные нагрузки на оси и передают мощность через параллельные валы. Этот тип редуктора является самым простым и обычно используется для малых и средних скоростей , так как он создает шум при увеличении скорости.
  • Цилиндрические цилиндрические шестерни. Передача мощности происходит так же, как и в предыдущем типе шестерен, но теперь ось может быть непараллельной (шнек-коронка) или параллельной . Их зубья наклонены относительно оси вращения, и они передают больше движения и с более высокой скоростью , чем цилиндрические цилиндрические шестерни. Они более плавные и бесшумные, но вместо этого требуют больше смазки и быстрее изнашиваются.
  • Двойные косозубые шестерни или шестерни в елочку. Они сочетают в себе правую и левую спираль. Симметричная ветвь создает противоположную и равную тягу. Они устраняют осевое усилие , что означает, что подшипники и опоры больше не должны его поглощать.

Шестерни с параллельными осями включают прямозубые, косозубые и двойные косозубые цилиндрические шестерни.

Непараллельные осевые шестерни
  • Винтовые шестерни (перекрестно-косозубые шестерни). Они выполняют движение клина или винта , что приводит к высокому скольжению на боковых сторонах зуба.Легко собираемые, они должны иметь одинаковые нормальные диаметральные ступеньки, чтобы шестерня была адекватной. Они могут идти в том же направлении или в противоположном.
  • Прямозубые или прямые конические шестерни. Мало используемые в настоящее время, они передают движение оси , которые разрезаются в той же плоскости , обычно под прямым углом, посредством конических зубчатых поверхностей. Зубцы сходятся на пересечении осей. Они часто используются для замедления с осями, расположенными под углом 90 градусов, и являются шумными.
  • Спиральные конические шестерни. Их контактная поверхность больше на по сравнению с прямолинейными коническими зубчатыми колесами. Они могут передавать движение оси, которая режется и используется для снижения скорости на валах на 90 градусов.
  • Гипоидные шестерни. Их шестерня атаки смещена от центра по отношению к оси короны. Они отличаются длительным сроком службы и низким уровнем шума , которые они производят, хотя для них требуются масла с экстремальным давлением. Они используются в лодках и промышленных машинах.
  • Червячные колеса и червячные винты У них есть червячный винт, который выполняет функцию проводника, и заводную головку, приводимую в движение им. Винт перемещает заводную головку своим поворотом . Хотя обычно угол между осями составляет 90 градусов, он может быть другим.

Дополнительная информация: косозубые или прямозубые шестерни?

Типы шестерен для специального применения

  • Внутренние или кольцевые шестерни. Они похожи на прямозубые шестерни , хотя их зубья шлифуются не снаружи, а на внутренней стороне колеса или кольца с ободом.Шестерня приводит в движение внутренние шестерни и поддерживает направление угловой скорости.
  • Планетарные передачи. Также называется планетарной шестерней , это зубчатая передача , в которой центральная шестерня имеет одну или несколько внешних шестерен вокруг нее. Обычно они используются в автомобильных трансмиссиях.
  • Рейка и шестерня. Используемые в токарных станках для перемещения продольной каретки, они не имеют передаточного числа, а имеют отношение длины .В этом случае это называется расстоянием между осями, поскольку рейка относится к категории шестерен бесконечного диаметра.

Материалы, используемые для изготовления шестерен

Закаленная сталь является одним из наиболее распространенных материалов для различных типов шестерен, а также алюминия . Другие используемые материалы:

  • Высокопрочные стали
  • Кованые нержавеющие стали
  • Сплавы на медной основе
  • Литые или кованые алюминиевые сплавы
  • Чугун или серый чугун
  • Магниевые сплавы

Что касается пластических материалов , которые обладают самозатухающими свойствами , выделяются поликарбонат (ПК), полиамид или ПВХ, а также ацетальные смолы.Кроме того, среди нетопливных материалов наиболее часто используются полиэфирэфиркетон (PEEK), политетрафторэтилен (PTFE) и жидкокристаллические полимеры (LCP).

Это может вас заинтересовать: Зачем улучшать механизмы безопасности с помощью негорючего пластика

Применения и утилиты зубчатых колес

Различные типы зубчатых колес присутствуют во многих секторах , например:

  • сельскохозяйственный сектор , в котором они играют ключевую роль в выполнении механизированных задач, таких как посев, вспашка или орошение, а также в самих тракторах.
  • В автомобильной области их функция обычно состоит в том, чтобы действовать как передатчики сил и регулировать скорость.
  • Что касается военно-морских транспортных средств , механизмы работают на рыболовных судах, подводных лодках, рабочих катерах или яхтах.
  • В генерации ветряной электростанции шестерни увеличивают скорость генераторов, эта функция также используется в цементной промышленности. Вальцовые станы используются для транспортировки слябов и для прокатных станов.

Кроме того, существует четыре наиболее характерных применения шестерен , , которые применяются в бесчисленных секторах и областях:

1.Гидравлический насос

Преобразует вращательной механической энергии в гидравлическую энергию . Он состоит из пары сцепленных шестерен и имеет ведомый вал и привод, который приводится в движение валом двигателя.

Этот вал из-за смещения, вызванного контактом зубьев шестерен, вращает ведомый вал.

2. Редуктор скорости

В них используются пары круглых и зубчатых передач для эффективного и безопасного снижения скорости двигателя. Кроме того, они используют шестерни самого разного диаметра, чтобы снизить скорость вращения.

3. Дифференциал

Широко используется в автомобильной отрасли , он упрощает вращение двух ведущих колес транспортного средства с разной скоростью по сравнению с другими.

Дифференциал состоит из двух планетарных шестерен , прикрепленных к концам полуосей колес, и двух других сателлитов или конических шестерен , расположенных на концах их несущей оси оси.

4. Коробка передач

Он соединяет двигатель с системой трансмиссии с помощью различных передаточных чисел.Также снижает частоту вращения двигателя .

Некоторые шарикоподшипники поддерживают валы шестерен. Он соединен с маховиком двигателя через муфту или гидротрансформатор.

Как и где найти подходящие типы редукторов

Выбор правильного типа редуктора очень важен для предотвращения простоев и дорогостоящего ремонта в любой промышленной среде.

Эффективность этих механизмов определяется несколькими факторами , такими как конструкция, контактное усилие, прочность на изгиб или вибрация, создаваемая различными соединениями между шестернями..

Ссылки по теме: Советы, которые следует учитывать при покупке передач

CLR (Levantine Gear Company) предлагает консультационные услуги по разработке и дизайну интегральных прототипов, а также широкий каталог механических компонентов и установленную опыт работы в отрасли, со специализацией более 25 лет.

Все это привело к тому, что CLR позиционирует себя в качестве эталона в производстве мотор-редукторов и коробок передач , что позволяет гарантировать полное удовлетворение качеством своей продукции.

Руководя командой инженеров, использующих новейшие технологии, CLR является полноправным партнером в области логистики, производства и обслуживания клиентов , что позволяет удовлетворять самые высокие требования и предоставлять полный спектр консультационных услуг.

Вам нужно найти подходящий компонент для ваших приводных проектов? Свяжитесь с нами, и мы поможем вам.

Типы зубчатых колес ~ Машиностроение

1) Цилиндрическая шестерня -Параллельные и параллельные валы, соединенные шестернями, называются цилиндрическими зубчатыми колесами.Такое расположение называется прямозубым зацеплением.


Цилиндрические шестерни с прямыми зубьями расположены параллельно оси колеса. Прямозубые шестерни — наиболее распространенный тип шестерен. Преимуществами цилиндрических зубчатых колес являются простота конструкции, экономичность изготовления и обслуживания, а также отсутствие концевой тяги. Они накладывают на подшипники только радиальные нагрузки.

Прямозубые шестерни известны как низкоскоростные шестерни. Если шум не является серьезной проблемой конструкции, прямозубые цилиндрические шестерни можно использовать практически на любой скорости.

2) Helical Gear — Винтовые шестерни имеют зубцы, наклоненные к оси валов в форме спирали, отсюда и название косозубые шестерни.

Эти шестерни обычно считаются высокоскоростными. Цилиндрические шестерни могут выдерживать более высокие нагрузки, чем прямозубые цилиндрические шестерни аналогичного размера. Движение косозубых шестерен плавнее и тише, чем движение прямозубых шестерен.

Одиночные косозубые шестерни создают как радиальные нагрузки, так и осевые нагрузки на свои подшипники, и поэтому требуют использования упорных подшипников. Угол наклона спирали как на шестерне, так и на шестерне должен быть одинаковым по величине, но противоположным по направлению, то есть правая шестерня входит в зацепление с левой шестерней.


3) Шестерня «в елочку» — Шестерни в виде «елочки» напоминают две косозубые шестерни, расположенные рядом. Их часто называют «двойными спиралями». В конструкции двойных косозубых шестерен силы тяги уравновешены. В таких двойных косозубых передачах отсутствует осевая нагрузка на подшипники.
4) Коническая / угловая шестерня — Пересекающиеся, но копланарные валы, соединенные шестернями, называются коническими шестернями. Такое расположение известно как коническая передача.Прямые конические шестерни можно использовать на валах под любым углом, но наиболее распространенным является прямой угол. Конические шестерни имеют конические заготовки. Зубья прямозубых конических шестерен имеют коническую форму как по толщине, так и по высоте.

Спирально-конические шестерни: В этих спирально-конических зубчатых колесах зубцы расположены под углом. Спирально-конические шестерни работают тише и могут воспринимать большую нагрузку по сравнению с прямыми коническими шестернями.

Зубчатая передача с нулевой конической зубчатой ​​передачей: Зубчатая передача с нулевой конической зубчатой ​​передачей аналогичны прямым коническим зубчатым колесам, но их зубья изогнуты вдоль.Эти криволинейные зубья конических шестерен с нулевым углом наклона расположены таким образом, что эффективный угол спирали равен нулю.


5) Червячная передача — Червячные передачи используются для передачи мощности под углом 90 ° и там, где требуются высокие редукции. Оси валов червячных передач пересекаются в пространстве. Валы червячных передач расположены в параллельных плоскостях и могут быть перекошены под любым углом от нуля до прямого угла. В червячных передачах одна шестерня имеет резьбу. Благодаря этому червячные передачи работают тихо, не вибрируют и обеспечивают плавную работу.Червячные шестерни и валы червячных шестерен почти всегда расположены под прямым углом.
6) Рейка и шестерня — Рейка — это зубчатый стержень или стержень, который можно представить как секторную шестерню с бесконечно большим радиусом кривизны. Крутящий момент можно преобразовать в линейную силу путем зацепления рейки с шестерней: шестерня вращается; стойка движется по прямой. Такой механизм используется в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение рулевой тяги слева направо.Стойки также используются в теории геометрии зубчатых колес, где, например, форма зуба сменного набора зубчатых колес может быть указана для зубчатой ​​рейки (бесконечный радиус), а формы зуба для зубчатых колес конкретных фактических радиусов затем могут быть определены из этого. Реечная передача используется в зубчатой ​​железной дороге.
7) Внутренняя и внешняя шестерня — Наружная шестерня — это зубчатая передача, зубья которой расположены на внешней поверхности цилиндра или конуса. И наоборот, внутренняя шестерня — это зубчатая передача, зубья которой сформированы на внутренней поверхности цилиндра или конуса.Для конических шестерен внутренняя шестерня — это шестерня с углом наклона более 90 градусов. Внутренние шестерни не вызывают изменения направления. 8) Торцевые шестерни — Торцевые шестерни передают мощность под (обычно) прямыми углами при круговом движении. Торцевые зубчатые передачи не очень распространены в промышленном применении.
9) Звездочки — Звездочки используются для работы цепей или ремней. Обычно они используются в конвейерных системах.

Шестерни также можно классифицировать по положению оси вала:

a.Параллельный

1. Цилиндрическая шестерня

2. Цилиндрическая шестерня

3. Рейка и шестерня

b. Пересечение

Коническая шестерня

c. Непересекающиеся и непараллельные

червячные и червячные передачи



5 различных типов зубчатых колес и их применение

Во введении к нашей серии передач мы писали о люфте и передаточных числах. Теперь, когда у вас есть дополнительная справочная информация о шестернях, мы можем выделить пять типов шестерен, а также некоторые преимущества и недостатки.Начнем с наиболее часто используемой шестерни: цилиндрической шестерни.

Цилиндрическая шестерня

Преимущества Недостатки
  • Эффективный и простой в сборке
  • Прямые зубы, легко выравниваемые
  • Минимальные потери мощности из-за проскальзывания
  • Громко на высоких скоростях
  • Должен использоваться параллельно
  • Не такая прочная, как другие шестерни

Преимущества использования цилиндрических зубчатых колес в вашем приложении могут быть очевидны.Эффективность и простота сборки позволят сэкономить время и свести к минимуму время простоя, но как насчет недостатков? Например, шум на высоких скоростях возникает из-за люфта и мгновенной силы, которую испытывают зубья шестерен при первом зацеплении. Сила может со временем привести к износу, что может снизить эффективность шестерен.

Возможное решение этой проблемы — пластиковые прямозубые цилиндрические зубчатые колеса, которые используются в легких приложениях и приложениях, где шум должен быть минимальным.Подобно пластиковой прямозубой шестерни, пластиковая прямозубая шестерня с сердечником из углеродистой стали и зубьями MC Nylon также помогает снизить уровень шума.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, заключается в том, что прямозубые цилиндрические шестерни могут правильно войти в зацепление, только если они используются параллельно, из-за их прямого профиля зуба и расположения отверстия. В примере ниже используются две прямозубые цилиндрические шестерни для перемещения заготовки справа налево.

Подшипник типа встроенной шестерни позволяет синхронизировать направление вращения между двумя противоположными шестернями, как показано на рисунке.Другой особый тип шестерни — прямозубая шестерня без ключа. Шпоночная прямозубая шестерня доступна в трех различных типах: E, F и G.

  • E ​​Тип: Цилиндрическая прямозубая шестерня без ключа имеет форму, аналогичную шестерне типа A, но имеет втулку, прикрепленную к внешней стороне шестерни.
  • F Тип: Имеет ту же форму, что и шестерня типа A, но с втулкой, прикрепленной к внутренней части ширины шестерни.
  • G Тип: Прямозубая цилиндрическая шестерня без ключа аналогична нашей шестерне типа B, но имеет втулку, прикрепленную к внешней стороне шестерни.

Винтовая шестерня

Преимущества Недостатки
  • Тихий и гладкий
  • Можно установить параллельно или перекрестно
  • Менее эффективен, чем цилиндрические шестерни
  • Потери мощности из-за проскальзывания

Рисунок 1: Цилиндрическая шестерня

Цилиндрические шестерни имеют диагональный профиль зубьев, что позволяет им работать тише и плавнее, чем прямозубые шестерни, поскольку зубья входят в зацепление более плавно.Цилиндрические зубчатые колеса можно устанавливать параллельно или перекрестно. Когда шестерни скрещены, вы должны выбрать Same Handed Gears, Both Right или Both Left. Некоторые из недостатков косозубых шестерен в том, что они менее эффективны, чем прямозубые шестерни, из-за проскальзывания зубьев. Диагональный профиль зубьев — это то, что вызывает проскальзывание, а также приводит к осевому давлению на вал. Важно выбрать подшипник, который выдержит осевое усилие, создаваемое шестернями.

Фаска

Конические шестерни используются для пересечения валов и имеют изменяемый рабочий угол благодаря своей форме.Некоторые из недостатков конической шестерни — ее сложность в сборке из-за изменяемого рабочего угла. На валы также действует большая сила, поэтому, как и в косозубых зубчатых колесах, важно убедиться, что подшипник выдерживает эту силу. В зависимости от производителя, конические шестерни бывают двух типов; Прямой тип и спиральный тип.

  • Прямой Тип: Подобен цилиндрическим зубчатым колесам и подвержен люфту и чрезмерному шуму.
  • Спираль Тип: Подобен косозубым зубчатым колесам из-за схожей ориентации зубьев, более тихий, чем спираль, но склонен к проскальзыванию зубьев.

* Важно отметить, что спирально-конические зубчатые колеса гарантированно входят в зацепление только с зубчатыми колесами того же производителя, и их всегда следует покупать парами.

Рисунок 2: Цилиндрическая зубчатая передача прямого типа

Рисунок 3: Цилиндрическая шестерня спирального типа

Стойка и червяк

Другой тип снаряжения — Rack Gear, его можно найти в двух разных стилях; плоский тип и круглый тип. Преимущества реечной передачи заключаются в том, что она соединена с цилиндрической шестерней или шестерней; они могут преобразовывать вращательное движение в линейное движение.Недостатком является то, что они не могут работать непрерывно, так как стойка в конечном итоге закончится.

Приятной особенностью плоских реечных передач является количество ориентаций монтажных отверстий. В зависимости от того, как вы планируете их устанавливать, вы можете использовать либо боковые резьбовые отверстия, либо нижние резьбовые отверстия, либо боковые отверстия с зенковкой.

Червячная передача состоит из двух частей: червячной передачи и червячной передачи. Червячные передачи являются самоблокирующимися и тихими, но страдают от больших потерь мощности и большой осевой нагрузки на червяк.

Независимо от ваших требований к конструкции, помните, что доступно множество шестерен, каждая из которых имеет уникальные преимущества.Кроме того, существуют решения как для линейного, так и для вращательного движения. Надеюсь, эта разбивка по типам передач заставит вас задуматься о новых разработках приложений или о том, как решить проблемы в существующих. А пока следите за частью 3 этой серии!

Не можете дождаться выхода третьей части этой серии статей или у вас есть конкретные вопросы, на которые вы хотите ответить? Оставьте комментарий ниже или посетите нас на www.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.