Механизмы из шестеренок: виды и типы, достоинства и недостатки, область применения, назначение, общие сведения, из чего состоят, где применяются, характеристики, определение, принцип действия

виды и типы, достоинства и недостатки, область применения, назначение, общие сведения, из чего состоят, где применяются, характеристики, определение, принцип действия

08.07.2020

Огромное количество устройств с механическими деталями использует принцип переноса силового усилия, вращательного момента, направления давления посредством особого способа. И именно его мы сегодня и затронем в обзоре. Мы разберем типы и виды, применение и назначение, преимущества зубчатых передач. А также рассмотрим смежные моменты.

Общее описание

Для того чтобы передать усилия, ранее использовался повсеместно лишь один метод — ременный, который имел важное промежуточное звено — ремень. В нашем же случае способ меняется. Ненужный переходник исключается, вместо него появляется сцепление между элементами.

Таким образом, увеличивается не только уровень надежности и минимизируется размер всей системы, но также достигается и еще одно важное преимущество. Снижается расход энергии, необходимый для активации всей конструкции.

Существует масса ключевых факторов, которые определяют эффективность, сферу применения механизма. Разумеется, важным аспектом становятся габариты, материал производства и точность.

Если говорить про общие сведения о зубчатых передачах, нужно знать, что в хорошем продукте между зубьями всегда присутствует зазор. Они не располагаются вплотную. Иначе скольжение будет невозможным по определению. А также будет крайне неудобно смазывать подвижные части. Эксплуатационный срок, равно как и эффективность применения будет значительно снижена. Не нужно забывать, что многие типы производства подразумевают образование высоких температур на производственных площадках. А сами механические детали во время работы ввиду банальной силы трения разогреваются. Значит, металл будет расширяться, незначительно увеличиваться в размерах. И без зазора зубья просто встанут, упираясь друг в друга и заблокировав дальнейший ход.

Поэтому выбор конечного продукта всегда стоит останавливать на том, что точно не подведет. Именно поэтому мы в компании «Сармат» всегда внимательно относимся к деталям. И любая часть наших станков и иной продукции отвечает не только всем требованиям нормативной документации, но и желаниям наших клиентов.

Элементы конструкции зубчатой передачи

Данное устройство по своей сути является довольно простым. В нем используется минимальное количество составных частей. Соответственно, это значительный плюс в пользу эксплуатационного срока. Как бы далеко ни шагнула наука и прогресс — чем проще механизм, тем реже он ломается. Это факт, с которым невозможно спорить.

Хотя, говоря о герое нашего обзора, в первую очередь в воображении предстает колесо, но это лишь вершина айсберга. Посмотрим более подробно:

• • Практически во всех моделях присутствует корпус. Он необходим для надежной фиксации всех частей в условиях одной системы. А также не позволяет смазочным материалам утекать, тратиться впустую. Габариты и форма конуса допускается различная. Конкретика опирается на задачу, которую и должен выполнять инструмент.
• • Колеса. Разбирая разновидности, какие передачи называют зубчатыми в принципе, в голову сразу приходят шестерни. Их по стандарту две штуки. Если не подразумевается посредников, всегда есть ведущее и ведомое. Первое получает импульс силы, поворачивается по своей оси, заставляет двигаться второе. Крутящий момент зависит от качества сцепления между ними.
• • Вал. Главный двигатель, который и содержит в себе импульс. Получает он его уже непосредственно источника. В большинстве случаев таковым выступает привод на электрике. Крепится данная часть уже на само колесо. А значит, его форма также подбирается исходя из всей системы в целом. Допускается ступенчатые варианты при необходимости.
• • Подшипники. Характеристики и определение зубчатых передач подразумевает подвижность колес. Но для обеспечения подобного необходимо крепить вал не напрямую, а с помощью промежуточных переходников. Ими и становятся подшипники. Поскольку в этом месте происходит толчок подвижности, его тоже нужно регулярно обрабатывать смазочными материалами.

Стоит также осознавать, что основа для любой шестерни – это зубья. Они и подарили название всей системе. Величина, количество, периодика расположения отличает виды друг от друга. Наклон тоже может существенно меняться в различных моделях.

Важно уточнить, что эти шестерни устанавливаются на вал через прессование. В результате общая конструкция обладает изрядной прочностью, а холостой поворот колеса исключается по определению. А это означает, что будет меньше потерь энергии. В большей части случаев снижается расход электрического тока, служащего источников для движения вала.

Как классифицируются зубчатые передачи

Сложно выделить единую градацию, на которую бы опирался каждый производитель. Существует значительное количество разнообразных факторов, становящихся фундаментальными в зависимости от задач на производстве. Поэтому и используется несколько вариаций группировки.

Посмотрим, по каким аспектам разделяют эти инструменты на подвиды:

• • Основываясь на расположении осей по сравнению друг с другом. Так появляются параллельные типы, а также пересекающиеся. Отдельной строкой идут перекрещивающиеся. Разумеется, первый вариант – самый простой. И чаще всего выбирается именно он. Но существуют нетипичные задачи, где приходится использовать иные способы. Под осями подразумеваются механизмы, которые крепят колеса.
• • Также некоторые классы опираются на расположение зубьев. Так у нас появляются внутренние и наружные варианты. Эффективность их напрямую опирается на всю систему. Панацеи нет. Им сказать, кто лучше не получится. Используются чаще наружные, но нельзя утверждать, что они результативнее.
• • Корпус тоже имеет значение. Мы уже уточнили, зачем он нужен. Но пока не рассказали, что существуют модели с открытым типом оболочки. И что примечательно, такой вариант работает в принципе без внешней смазки. Сухой ход, как это принято называть. А закрытая модель – ближе к стандарту.
• • Следует внимательно относиться и к размеру. Корректнее – к протяженности окружности. Чем она длиннее, тем больший путь проходит точка при одиночном повороте колеса. Соответственно, выделяют тихоходные и скоростные. Но стоит понимать, что динамика все же зависит от вала. Какой импульс он передаст. А форма лишь подскажет, сможет ли колесо справиться с ним и применить его по назначению.

Основные достоинства и недостатки зубчатых передач

Ключевые преимущества видны невооруженным взглядом. Это:

• • Длительный срок эксплуатации. Мы уже пояснили, что простой инструмент редко ломается. А в обозначенном случае мы имеем дело с крепким металлом, отсутствием ломких деталей, закаленной частью, соприкасающейся с партнером (зубьями). Поэтому такой механизм по праву можно считать долгожителем.
• • Простая регулировка скорости. Масса вариантов настройки, установки.
• • Высочайший уровень КПД при небольших затратах.
• • Компактность. Что особенно важно. Ведь минимальный размер всего механизма позволяет сэкономить место в устройстве. Как пример, зубчатая передача позволяет сделать более компактный насос, сохраняя высокую мощность.

Но и минусы тоже существуют:

• • Динамически во время работы невозможно сменить темп.
• • Дороговизна, а также сложность. Выполнить кустарными методами, как муфту или что-то схожее, не выйдет. Необходимо обращаться к профессиональным производителям. И одним из лучших вариантов будет «Сармат». Где при эталонном качестве продукта не задираются расценки выше среднерыночных. Что редкость для современной экономической ситуации.
• • Шумовой эффект. Избавиться от аспекта не получится, и чем выше скорость, тем сильнее будет сопровождающий работу звук. Вращательное движение не может быть беззвучным, зацепление зубьев делает свое дело. Такой способ является очень надежным, но и весьма шумным.

Типы

А теперь пройдемся по конкретным представителям своего жанра. Сначала остановимся на наиболее общих группах. А после уже перейдем к узким нишам.

Конические

Название говорят за себя. Основа колеса имеет форму конуса. Оси в таком варианте всегда перекрещиваются. Есть и иные отличительные стороны. Как непрямые зубья. Хотя, в принципе существует и аналог с прямыми, просто это менее распространенный выбор.

Примечательно, что в результате форму позволяет увеличить площадь соприкосновения между элементами. А угол достигает 90 градусов. Поэтому фиксация, по заверению экспертов, становится более надежной. Также интересно то, что зубья утолщаются от основания к вершине. А значит, после зацепа они весьма надежно держатся за партнеров. И соскальзывание почти полностью исключается.

Понятие, принцип действия зубчатой передачи конической формы строится на надежности. Но нельзя сказать, что это экономичный вариант. Ведь он неотвратимо теряет в среднем 15% импульса, который передает ему вал. Прямой угол просто не позволяет сохранить всю прилагаемую силу.

С переменным передаточным отношением

Это относительно новое веяние в сфере. Смысл строится на том, что в стандартном механизме положение полюса зацепления всегда остается неизменным, статичным. А в этом прогрессивном виде оно «гуляет», изменяется под среду и нужды. Нельзя сказать, что это очень популярная разновидность, но в определенных случаях он показывает весьма завидные результаты.

Планетарные

Их еще можно назвать подвижными. В этом варианте ось колеса может перемещаться. Чтобы было яснее, в механизме шестерни не крутятся на месте, а более мелкое «бегает» по крупному. Движением становится намного разнообразнее, приходится пройти весь круг. И ось должна двигаться по траектории, меняя свое положение постоянно.

Разновидности колес

А теперь разберем основные виды, параметры зубчатых передач в зависимости от колес. Это самая популярная градация, на которой основываются чаще всего.

Цилиндрические

Наиболее распространенный способ. Используется два колеса с различным количественным фактором зубьев. Характеризуются постоянным передаточным отношением, никаких «плавающих» переменных. Оси по традиции параллельные. Существуют две вариации реализации такого механизма, с повышающим и понижающим фактором. В первом случае отношение количества зубьев больше единицы, во втором, соответственно, меньше.

Коническая

Об этой вариации мы уже немного поговорили. Смысл заключается в наличии угла между элементами. Разумеется, такой подход снижает КПД. Но для пущей надежности, особенно если подразумеваются высокие скорости вращения – это идеальное решение.

Червячная

Особый тип. В этом случае используется скрещивание осей. И принцип работы зубчатой передачи строится на заходах, каждый из которых немного тормозит движение. Меньшее колесо описывает от одного до четырех кругов по крупному собрату. Ход в обратную сторону, кстати, в такой конструкции не допускается. Сила трения слишком велика, она просто не позволит пойти назад. Зачастую к общему набору составных частей добавляются еще и редукторы.

Механизмы

Помимо описанных вариаций, есть еще парочка, которые являются более редкими, но все столь же результативными. В первую очередь, реечная. Используется не для передачи крутящего момента. Напротив, здесь вращательное движение проходит преобразование с помощью рейки. И на выходе мы видим поступательное. Возможен и обратный процесс.

А также существуют винтовые. Они весьма точны и надежны, поэтому реализуются в различных компактных приборах. Но есть и негативная сторона. Проседает эксплуатационный срок, соприкосновение почти без зазоров, а значит, поверхность просто стирается при работе.

Форма и характеристика зуба

Мы уже пояснили, из чего состоит зубчатая передача. И главным фактором колеса являются зацепы. Поэтому конструкция так и называется. Но им пока уделили недостаточно внимания. А ведь у них есть свои отличительные стороны и видовое разнообразие.

Это:

• • Прямые. Используется повсеместно, нет отклонений по оси.
• • Косые. Значительно повышает уровень сцепления. Но начинает страдать КПД. Да и срок службы снижается.
• • Шевронные. Смысл кроется в снижении нагрузок на подшипник. Оси не давят на элемент, что выгодно при длительной работе.
• • Внутренние. Прекрасно функционируют на изгиб. А также практически единственный тип, который не создает сильный шумовой эффект при эксплуатации.

Материалы

Чаще всего используется сталь. Но более мягкая и дешевая в вале и подшипниках. И максимально жесткая в колесах. Ведь они постоянно контактируют, трутся, давят. Поэтому применяется не только легированная сталь или углеродная, но и специальные методы обработки. Азотирование как вариант, а также цементирование. Закалка поверхностного уровня.

Любопытно, что в середине зацепы куда мягче, чем на поверхности. Ведь если сделать их твердыми по всему объему, они начнут ломаться при постоянных нагрузках, станут хрупкими. А если учитывать сферы, где применяются зубчатые передачи, особенности использования – такого допускать нельзя.

Геометрические параметры колес

Есть определенные нюансы конструкционного плана. Боковые стороны всегда соприкасаются. Это главная точка поверхности, передающая импульс. А угол всегда подбирается с учетом смещения, чтобы при некорректной работе не заблокировались шестерни.

Поэтому важно учитывать: диаметр, длину окружности, размер зацепов, периодику, частоту. Все эти параметры указываются в сопутствующей документации. И должны точно соответствовать требованиям нормативов.

Методы обработки

Для пущей надежности каждая деталь после производства и обкатки проходит еще термическую закалку. И это обязательный процесс для продукта, который прослужит долго. В большей части случаев термообработки хватает, но есть некоторые детали, которые используются в высокоточных приборах. И тогда уже понадобится еще шлифовать каждый продукт.

Области применения

Существует масса промышленных сфер, где с успехом нашли свое отражение такие конструкции. Проще найти отрасль, где их нет. От точных приборов до гигантских буровых установок. Используются в двигателях внутреннего сгорания, а значит, почти в каждом виде транспорта на земле: станки, конвейеры на фабричном производстве и в цехах. Даже в небольших элитных наручных часах применяется все тот же принцип. Просто без электрического привода.

Изучив классификацию и область применения зубчатых передач, остается только пожелать вам подобрать грамотный продукт для своего производства. И гидом, помогающим обойти все перипетии современного рынка, станет компания «Сармат».

Кто в масле катается

Недавно европеец Оскар Ван Девентер напечатал на 3D-принтере редуктор с экстремально высоким передаточным числом — 11373076. В этом механизме изобретатель соединил два планетарных редуктора. При увеличении количества зубцов шестеренок, использованных в механизме, передаточное число можно увеличить и до 1141624705. Чем такой редуктор может быть полезен, Ван Девентер не объяснил, рассказав только, что при его помощи обычной стоматологической бормашиной можно сдвинуть локомотив. Правда, с очень небольшой скоростью. Вдохновившись разработкой европейца мы решили разобраться в основных типах механических редукторов.

Редуктор представляет собой механизм, позволяющий передавать и преобразовывать крутящий момент с одного вала на другой. Если такой механизм преобразует высокую угловую скорость ведущего вала в более низкую ведомого, его называют демультипликатором, а если наоборот — мультипликатором. Впрочем, так сложилось, что термин демультипликатор используется крайне редко, а устройство, понижающее угловую скорость, называют просто редуктором. В зависимости от типа такой механизм может состоять из нескольких типов шестерен, червяков и валов.

Основными характеристиками редукторов являются передаваемая мощность, угловые скорости и количество валов, а также передаточное число. Любые редукторы уменьшают передаваемую мощность за счет потерь на механическую передачу крутящего момента — из-за трения, массивности конструкции, нагрузок на валах. Угловые скорости на ведущем валу и ведомом могут различаться в десятки, сотни и тысяч раз благодаря передаточному числу редуктора.

Передаточным числом называется соотношение количества зубьев шестеренки на ведущем валу к их числу у шестеренки на ведомом. Оно записывается целым или дробным числом и фактически обозначает, сколько именно раз должен провернуться ведущий вал, чтобы ведомый совершил один полный оборот. В случае с редуктором Ван Девентера, ведущий вал необходимо повернуть 11 миллионов 373 тысячи 76 раз. Только тогда ведомый вал совершит один полный оборот.

В целом редукторы позволяют увеличить усилие на ведомом валу, при этом потратив часть мощности на ведущем и уменьшив скорость вращения. Эту особенность используют тогда, когда необходимо работать с большими нагрузками, например, при помощи относительно маломощного мотора приводить в движение большой по массе транспорт. Например, двигатель седельного тягача КамАЗ-65225 мощностью 400 лошадиных сил может через коробку передач (многоступенчатая разновидность редуктора) сдвигать автопоезд полной массой до 75 тонн.

Сегодня редукторы используются во многих отраслях: на автомобилях, в самолетах и вертолетах, в поездах, станках, велосипедах, то есть везде, где нужно передавать вращательный момент с одного агрегата на другой. Механизмы, позволяющие передавать крутящий момент с одного вала на другой, принято делить на пять наиболее распространенных основных классов: цилиндрические, конические, червячные, планетарные и комбинированные. В последних могут сочетаться несколько типов редукторов.

Цилиндрический редуктор

Иллюстрация: Чабанный Александр / edu.ascon.ru

Цилиндрический редуктор представляет собой механизм, в котором ведущий вал и ведомый находятся в параллельных плоскостях. Передача в них осуществляется с большей шестеренки с прямыми или косыми зубцами на меньшую, по своей форме напоминающую цилиндр. Такие редукторы делятся на несколько подтипов: вертикальные (валы находятся друг над другом) и горизонтальные. Цилиндрические редукторы бывают одно-, двух-, трех- и четырехступенчатыми в зависимости от количества шестерен, установленных между ведущим и ведомым валами.

Цилиндрические редукторы имеют очень высокий коэффициент полезного действия, который может достигать 98 процентов, то есть потеря мощности при передаче вращательного момента с одного вала на другой будет относительно небольшой. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия в цилиндрических редукторах практически отсутствует эффект рассеивания передаваемой энергии, а значит рабочие элементы редуктора практически не нагреваются.

Такие механизмы используются преимущественно в различных металлорежущих станках, станках для обработки древесины, измельчителях и бетономешалках, на мельницах. Цилиндрические редукторы малочувствительны к рывковым нагрузкам, выдерживают большое количество пусков и остановок. При этом они лишены самоторможения, то есть, приложив определенное усилие на ведомый вал, можно провернуть ведущий. При этом конструкция таких редукторов достаточно шумная, а сами они обладают низким передаточным числом.

Конический редуктор

Иллюстрация: Manuel Neuer / grabcad.com

Конический редуктор используется для передачи вращательного момента с ведущего вала на ведомый в случае, если плоскости их осей пересекаются. В них используются конические шестеренки. Такие механизмы имеют меньшую надежность по сравнению с цилиндрическими, но обладают довольно высоким коэффициентом полезного действия, который может достигать 95 процентов. Благодаря конической конструкции шестерен таких редукторов, они могут иметь несколько выходных валов, оси вращения которых, например, можно расположить в виде креста.

В современных конических редукторах как правило используется колесное соединение — внутри них на концах валов установлены конические шестеренки, которые своими конусами опираются на другую шестеренку. Плоскость последней находится в одной плоскости с плоскостями осей валов. В этом случае, если колесное соединение одно, ведомый и ведущий валы будут вращаться в одном направлении. Конические редукторы нередко используются для изменения направления передачи.

Как правило диапазон передаточных чисел в конических редукторах составляет от одного до пяти, но углы наклона оси ведомого вала к ведущему могут быть самыми разнообразными. Такие механизмы, как и цилиндрические, чаще всего используются в различных станках, например, сверлильных. Как и цилиндрические, конические редукторы обратимы, то есть вращая их ведомый вал, можно провернуть ведущий. Однако, из-за особенностей своей конструкции, конические редукторы могут иногда заедать.

Червячный редуктор

Иллюстрация: Исаков Сергей / edu.ascon.ru

Червячные редукторы получили название от типа используемой в них передачи. В самом простом исполнении эти механизмы состоят из червячного колеса (шестеренки с косыми зубцами) и самого червяка. Последний представляет собой цилиндр с нанесенной на него резбой, которая при вращении напоминает червяка. В таком редукторе ведущий вал приводит в движение червяка, резьба которого сдвигает косые зубья червячного колеса, заставляя его вращаться.

Редукторы с червячной передачей придумали как альтернативу механизмам с обыкновенной зубчатой передачей, например, цилиндрическим. Они обладают гораздо меньшими размерами, но имеют большее передаточное число. Например, при двухзаходном червяке (имеет две параллельных резьбы) и червячном колесе с сотней зубьев передаточное число составит 50. Это означает, что ведущий вал должен будет совершить 50 полных оборотов, чтобы ведомый вал повернулся один раз.

Червячные редукторы имеют очень высокий коэффициент самоторможения. Это означает, что приложив усилие к ведомому валу провернуть ведущий скорее всего не удастся. Кроме того, червячные редукторы имеют относительно невысокий коэффициент полезного действия (от 70 до 92 процентов) и крайне чувствительны к смазке. Их используют для передачи малой мощности в условиях, когда нет достаточного места для размещения цилиндрического или конического редукторов. Чаще всего червячные редукторы используют для привода конвейеров или ворот.

Планетарный редуктор

Иллюстрация: Филимонов Илья / edu.ascon.ru

Планетарный редуктор — это уже более сложное механическое устройство, получившее свое название из-за способа размещения ведущей, передаточных и ведомой шестерен. Механизм состоит из солнечной шестерни, расположенной в центре конструкции, сателлитов (меньших шестеренок) и эпицикла (коронной шестерни), расположенной на периферии. Вращение коронной шестерни осуществляется солнечной через сателлиты. Последние механически соединяются водилом, кольцом со штырями, на которые и крепятся сателлиты.

Особенностью планетарного редуктора является то, что вращение можно подводить к любому из его элементов и снимать с любого другого. При этом третий элемент необходимо остановить. Например, вращение можно подвести к одному из сателлитов, а снимать его с коронной шестерни. В этом случае солнечная шестерня должна быть неподвижной. При подведении вращения к солнечной шестерне и снятия его с коронной в редукторе неподвижным остается водило. В некоторых редукторах водила нет.

Благодаря изменению схемы подвода и снятия вращения можно не меняя сам редуктор изменять его передаточные числа в очень широком диапазоне. Именно по этой причине, планетарные редукторы, пожалуй, могут иметь наибольшие передаточные числа среди таких механизмов других классов. Коэффициент самоторможения у планетарных редукторов зависит от их передаточного числа, но при вращении ведомого вала все же можно добиться и вращения ведущего.

Планетарные редукторы коробки переключения передач во втулке заднего колеса велосипеда.

Фотография: Mirco Rohloff / wikipedia.org

Планетарные редукторы сегодня применяются очень широко: они используются в коробках передач, высокоскоростном мощном инструменте (дрелях, циркулярных и цепных пилах), колесах тяжелого транспорта и велосипедах. Например, такие редукторы устанавливаются в колесах троллейбусов и карьерных самосвалов. К слову, примером планетарного редуктора может служить и шарикоподшипник, хотя в качестве непосредственно редуктора он и не используется.

Комбинированный редуктор

Иллюстрация: Евтеев Алексей, Килькинов Александр / edu.ascon.ru

Из названия этого механизма можно понять, что он может сочетать в себе несколько типов передачи вращательного момента. Так, редукор, использующий червячную и цилиндрическую передачи называется червячно-цилиндрическим, а коническую и цилиндрическую — коническо-цилиндрическим. Комбинирование нескольких классов редукторов в одном механизме может производиться для решения нескольких задач: получения нескольких ведомых валов с разными угловыми скоростями, создания компактной конструкции или редуктора с высокими показателями передачи мощности.

Так, червячно-цилиндрические редукторы имеют более высокий коэффициент полезного действия, чем червячные, и способны передавать большую мощность, чем цилиндрические. При этом уровень их шума во время работы по сравнению с цилиндрическими гораздо ниже. Положительным качеством червячно-цилиндрического редуктора является также плавность привода ведомого вала и меньший, чем у червячного механизма, люфт.

Василий Сычев

Урок №30. Построение эвольвенты зубчатого колеса (упрощенный способ)

Урок посвящен построению зубчатого колеса с эвольвентным профилем зуба. Урок состоит из двух частей. В первой части выложена теория, формулы для расчета и один из способов графического построения эвольвентного профиля зуба.
Во второй части (видео) показан способ построения модели зубчатого колеса с использованием графических построений в первой части урока.

 Часто задаваемые вопросы:

*Что такое эвольвента (эволюта)?
*Как построить эвольвенту?
*Как построить зубчатое колесо в программе SolidWorks?
*Формулы для расчета зубчатого колеса?
*Как нарисовать эвольвентный профиль зуба зубчатого колеса? 

Итак, начнем с теории….

Эвольвентное зацепление позволяет передавать движение с постоянным передаточным отношением. Эвольвентное зацепление — зубчатое зацепление, в котором профили зубьев очерчены по эвольвенте окружности.
Для этого необходимо чтобы зубья зубчатых колёс были очерчены по кривой, у которой общая нормаль, проведённая через точку касания профилей зубьев, всегда проходит через одну и туже точку на линии, соединяющей центры зубчатых колёс, называемую полюсом зацепления.

Эвольвента – геометрическое место точек прямой, катящейся без скольжения по окружности, называемой эволютой.

 

Рис. 1. Эвольвента круга 

 Параметры зубчатых колёс

Основной теореме зацепления удовлетворяют различные кривые, в том числе эвольвента и окружность, по которым чаще всего изготавливают профили зубьев зубчатого колеса.

В случае, если профиль зуба выполнен по эвольвенте, передача называется эвольвентной.

Для передачи больших усилий с помощью зубчатых механизмов используют зацепление Новикова, в котором профиль зуба выполнен по окружности.

Окружности, которые катятся в зацеплении без скольжения друг по другу, называются начальными (D).

Окружности, огибающие головки зубьев зубчатых колёс, называются окружностями головок (d₁).

Окружности, огибающие ножки зубьев зубчатых колёс, называются окружностями ножек (d₂).

Окружности, по которым катятся прямые, образующие эвольвенты зубьев первого и второго колёс, называются основными окружностями.

Окружность, которая делит зуб на головку и ножку, называется делительной окружностью (D).

Для нулевых (некорригированных) колёс начальная и делительная окружности совпадают.

Расстояние между одноимёнными точками двух соседних профилей зубьев зубчатого колеса называется шагом по соответствующей окружности.

Шаг можно определить по любой из пяти окружностей. Чаще всего используют делительный шаг p =2r/z, где z – число зубьев зубчатого колеса. Чтобы уйти от иррациональности в расчётах параметров зубчатых колёс, в рассмотрение вводят модуль, измеряемый в миллиметрах, равный

Модуль зубчатого колеса, геометрический параметр зубчатых колёс. Для прямозубых цилиндрических зубчатых колёс модуль m равен отношению диаметра делительной окружности (D) к числу зубьев z или отношению шага p к числу «пи» .

Модуль зубчатого колеса стандартизованы, что является основой для стандартизации других параметров зубчатых колёс.

Основные формулы для расчета эвольвентного зацепления:

Исходными данными для расчета как эвольвенты, так и зубчатого колеса являются следующие параметры: m — Модуль — часть диаметра делительной окружности приходящаяся на один зуб. Модуль — стандартная величина и определяется по справочникам. z — количество зубьев колеса. ? («альфа») — угол профиля исходного контура. Угол является величиной стандартной и равной 20°.

Делительный диаметр рассчитывается по формуле:

 D=mz 

Диаметр вершин зубьев рассчитывается по формуле:

d₁=D+2m 

Диаметр впадин зубьев рассчитывается по формуле:

d₂=D-2*(c+m)

где с — радиальный зазор пары исходных контуров. Он определяется по формуле:

с = 0,25m 

Диаметр основной окружности, развертка которой и будет составлять эвольвенту, определяется по формуле:

d₃ = cos ? * D 

От автора. Я нашел в интернете полезную программку в  Excel 2007. Это автоматизированная табличка для расчета всех параметров прямозубого зубчатого колеса.

Скачать   Скачать с зеркала

Итак, приступим к графическому построению профиля зубчатого колеса. 

---

 

 

1. Изобразите делительный диаметр с диаметром D, и центром шестерни O. Окружность показана красным цветом. 
2. Изобразите диаметр вершин зубьев (d₁) с центром в точке O с радиусом большим на высоту головки зуба(зелёного цвета).
3. Изобразите диаметр впадин зубьев (d2) с центром в точке O с радиусом меньшим на высоту ножки зуба (голубого цвета цвета).

---

1. Проведите касательную к делительному диаметру (желтая).
2. В точке касания под углом ? проведите линию зацепления, оранжевого цвета. 
3. Изобразите окружность касательную к линии зацепления, и центром в точке O. Эта окружность является основной  и показана тёмно синего цвета.

---

 

1.  Отметьте точку A на диаметре вершин зубьев.
2. На прямой соединяющие точки A и O отметьте точку B находящуюся на основной окружности.
3. Разделите расстояние AB на 3 части и отметьте, точкой C, полученное значение от точки A в сторону точки B на отрезке AB.

---

1. От точки C проведите касательную к основной окружности.
2. В точке касания отметьте точку D.
3. Разделите расстояние DC на четыре части и отметьте, точкой E, полученное значение от точки D в сторону точки C на отрезке DC.

---

 

1. Изобразите дугу окружности с центром в точке E, что проходит через точку C. Это будет часть одной стороны зуба, показана оранжевым.
2. Изобразите дугу окружности с центром в точке H, радиусом, равным толщине зуба (s). Место пересечения с делительным диаметром отметьте точкой F. Эта точка находится на другой стороне зуба. 

---

1. Изобразите ось симметрии проходящую через центр О и середину расстояния FH.
2. Линия профиля зуба отображенная зеркально относительно этой оси и будет второй стороной зуба. 

---

Вот и готов профиль зуба прямозубого зубчатого колеса. В этом примере использовались следующие параметры:

1. Модуль m=5 мм
2. Число зубьев z=20 
3. Угол профиля исходного контура ?=20⁰ 

Расчетные данные:

1. Делительный диаметр D=100 мм 
2. Диаметр вершин зубьев d₁=110 мм
3. Диаметр впадин зубьев d₂=87.5 мм
4. Толщина зубьев по делительной окружности S=7.853975 мм

---

На этом первая часть урока является завершенной. Во второй части (видео) мы рассмотрим как применить полученный профиль зуба для построения модели зубчатого колеса. Для полного ознакомления с данной темой («зубчатые колеса и зубчатые зацепления», а также «динамические сопряжения в SolidWorks») необходимо вместе с изучением этого урока изучать урок №24.

Еще скажу пару слов о специальной программе, производящей расчет зубчатых колес и генерацию модели зубчатого колеса для SolidWorks. Это программа Camnetics GearTrax.

P.S.(16.03.2010) Скачать  Camnetics GearTrax 

А теперь переходим с следующей части урока.

Скачать 2-ю часть урока №30   Скачать с зеркала

/strong

Похожие статьи:

Механизмы: шестерни | Hackaday

Еще до промышленной революции механизмы того или иного рода работали как на нас, так и против нас. От древних водяных колес и ветряных мельниц, измельчавших зерно и льняной лен, до приводов, приводящих в движение боевые машины от осадных машин до основных боевых танков, шестерни были неотъемлемыми частями почти каждого механического устройства, когда-либо построенного. В следующем выпуске нашей серии о механизмах мы вкратце рассмотрим шестерни и их применение.

Стимулируя прогресс

Как это часто бывает, эволюция — лучший изобретатель, а зубчатый механизм, соединяющий задние лапы молодых кузнечиков, на пару миллиардов лет предшествует изобретению зубчатых колес человеком. Человеческие механизмы начали использовать как минимум в третьем веке до нашей эры в Китае, и эта технология быстро и широко распространилась. В течение нескольких сотен лет точно обработанные металлические шестерни позволили построить в Греции сложные редукторные устройства, такие как механизм Antikythera.

В простейшем случае шестерня — это не что иное, как колесо с зубцами, врезанными по окружности. Размер и форма зубьев соответствуют зубьям других механических элементов для передачи крутящего момента. Несколько шестерен, соединенных последовательно, называются зубчатой ​​передачей, и если диаметры шестерен в зубчатой ​​передаче разные, передаваемый крутящий момент будет пропорционален разнице. Таким образом, если ведущая шестерня имеет диаметр 1 см, а ведомая шестерня — 10 см в поперечнике, зубчатая передача увеличит крутящий момент в 10 раз при снижении скорости вращения в 10 раз.

Эвольвентные косозубые шестерни, созданные с помощью классического кода OpenSCAD [Грега Фроста]. Простейшие шестерни с зубьями, нарезанными прямо по поверхности окружности диска, называются цилиндрическими шестернями. Во многих низко- и среднескоростных зубчатых передачах используются прямозубые цилиндрические зубчатые колеса простой геометрии, которые легко производить в серийном производстве. Но у прямозубых шестерен есть и недостатки. Все оси цилиндрических зубчатых колес должны быть параллельны друг другу внутри зубчатой ​​передачи, поэтому нет возможности передавать мощность на другую плоскость вращения.Кроме того, поскольку поверхность зубьев входит в зацепление по всей ширине, прямозубые цилиндрические зубчатые колеса имеют тенденцию издавать сильный шум на более высоких скоростях, когда зубья щелкают вместе.

Чтобы противостоять этому, зубья можно обрезать под углом к ​​оси вращения. Подобный перекос зубьев по окружности шестерни приводит к образованию спиральной формы, отсюда и название косозубой шестерни. Косозубые шестерни не только тише, их также можно скрещивать для передачи мощности под прямым углом. Компромисс заключается в том, что из-за перекоса зубьев косозубые шестерни передают тягу вдоль своих осей.С осевым усилием можно справиться с помощью упорных подшипников, таких как конические роликовые подшипники, или с помощью двух косозубых шестерен с противоположными направлениями зубьев на одном валу, чтобы компенсировать осевое усилие. В результате получается красивая шестерня в виде елочки, которую можно увидеть во многих мощных устройствах, таких как ветряные турбины.

Зубчатые передачи

В течение долгого времени изготовление металлических зубчатых колес было сложным процессом, включающим несколько этапов обработки для изготовления зубьев желаемой геометрии. Зубья можно обрезать с помощью любого количества операций механической обработки, таких как протяжка, фрезерование, формование или шлифование.

Но нарезание зубчатых колес требует много времени и средств, поэтому большинство зубчатых колес в наши дни изготавливается путем формования. Пластиковые шестерни, которые мы ненавидим видеть, когда заглядываем внутрь электроинструмента, построенного по разумной цене, легко производятся методом литья под давлением, и, несмотря на их плохую репутацию, они могут привести к идеально обслуживаемым, хотя и не особо долговечным зубчатым передачам. Но металлические шестерни также можно формовать, и теперь они занимают огромную долю рынка.

Порошковые металлические шестерни получают путем заполнения формы очень мелким порошком металлического сплава, смешанным со связующими и смазочными материалами.Порошок в форме сжимается гидравлическим плунжером с помощью инструмента, соответствующего форме формы, и огромное давление сплавляет металлические частицы вместе в твердое тело, достаточно прочное, чтобы с ним можно было обращаться. Затем сырые детали нагреваются, чтобы окончательно сплавить частицы в готовую металлическую деталь, которая во многих случаях готова к использованию без дополнительной обработки.

Сделай сам

В то время как порошковая металлургия недоступна для большинства домашних мастерских, с зубчатыми колесами своими руками может справиться любой, у кого есть доступ к некоторым базовым станкам.Нам никогда не будет достаточно наблюдать, как [Крис] обрабатывает шестерни и шестерни часов Clickspring, и хотя эти шестерни являются узкоспециализированными для мира метрологии, многие из тех же принципов применимы к зубчатым колесам для других приложений. 3D-печать также делает возможными нестандартные зубчатые передачи, и результаты могут быть на удивление надежными при правильных условиях. И не забывайте фрезерные станки с ЧПУ, которые обрабатывают большие и маленькие шестерни из самых разных материалов.

Трудно даже поцарапать поверхность того, что входит в конструкцию шестерен — геометрию зуба, углы давления, линии контакта — и мы не можем охватить действительно интересные шестерни, такие как гармонические передачи и планетарные передачи.Но это по крайней мере начало и вкус того, что вас ждет, когда вы начинаете добавлять шестеренки в свои сборки. Открывайте шлюзы потрясающих проектов по снаряжению в комментариях!

типов шестерен | Бесплатная инструкция по передаче

Что такое шестерня?

Зубчатая передача — это элемент механизма, в котором зубья нарезаны на цилиндрические или конусообразные поверхности с одинаковым расстоянием между ними. 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 для образцов различных типов шестерен

Типы шестерен

Различные типы шестерен

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

Необходимо точно понимать различия между типами зубчатых колес для достижения необходимой передачи усилия 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 в формате PDF). В дополнение к списку, приведенному ниже, каждый раздел, например червячная передача, зубчатая рейка, коническая шестерня и т. Д., Имеет собственное дополнительное пояснение 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, елочка (двойная косозубая шестерня), коронная шестерня, гипоидная шестерня 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.
  Нажмите 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 цилиндрических зубчатых колес, 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 колесные зубчатые колеса 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 закручивания 45 ° на непараллельных, непересекающихся валах.Поскольку контакт зубьев является точечным, их несущая способность мала, и они не подходят для передачи большой мощности. Поскольку мощность передается за счет скольжения поверхностей зубьев, при использовании винтовых передач необходимо обращать внимание на смазку. 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 шестерен

• Червячная передача

  Винт, вырезанный на валу, называется 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 в количестве различий между зубьями между внутренними и внешними зубчатыми колесами из-за эвольвентного натяга, трохоидного натяга и проблем с обрезкой.Направления вращения внутреннего и внешнего зубчатых колес в зацеплении одинаковы, в то время 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 зубчатых передач на этом рисунке)

• Червь
• Колесо червячное
• Внутренняя шестерня
• Муфта зубчатая
• Шестерня винтовая
• Эвольвентные шлицевые валы и втулки
• Торцовочная шестерня
• Шестерня прямозубая
• Цилиндрическая шестерня
• Трещотка
• Собачка
• Стеллаж
• Шестерня
• Шестерня прямая коническая
• Шестерня коническая спирально-цилиндрическая

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. Прочее / 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 и не является 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)
   Прямозубая шестерня, рейка, 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 имеют высокий КПД 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 трансмиссии относительно низкая.

Класс точности шестерен

Когда типы зубчатых колес 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 зубошлифовальной

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 форме зуба, различают эвольвентную форму зуба, форму циклоидного зуба и форму трохоидного 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.
Masao Kubota, Haguruma Nyumon, Tokyo: Ohmsha, Ltd., 1963.

Зубчатые колеса — 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 зубчатых колес, 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 рисунке 1.1, так называемые цилиндрические шестерни.

[Рисунок 1.1 Цилиндрические зубчатые колеса]

Самым простым способом передачи определенного отношения угловой скорости между двумя параллельными валами является 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 контакта 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 крайней 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. 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 сохраняли 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 шестерни в направлении общей нормали, и 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 зубов 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 тот же метод, что 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 зуба из воображаемого зацепления шестерни B и воображаемой шестерни C. Таким образом, поверхности FA и FB зубьев получаются при посредничестве 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 видно 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. Помимо типов зубчатых колес и терминологии зубчатых передач, книга также включает 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, согласно идеям, они могут использоваться в качестве элементов машин различными способами. Ниже представлены некоторые способы.

1. Захватывающий механизм
   Используйте две прямозубые цилиндрические шестерни одного диаметра в зацеплении, чтобы при реверсировании ведущей шестерни ведомая шестерня также реверсировалась. 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 как механизм 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, у 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 недостатком является переключение 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, который позволяет 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 достать нужные 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 дизайнерами, которые соответствуют дизайну 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 желаемые передачи

Иногда случается так, 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 передача. 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 сломанной шестеренки требуется много инженерных кадров, и это поднимает вопрос о том, кто будет нести эти затраты.

Когда требуется только одна шестерня, стоимость производства высока

Когда машина, использующая шестерню, производится серийно, то и шестерня изготавливается в соответствии с определенным размером 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 механизма позже (с производственной партией в 1 штуку) 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 проектировании 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 зубчатых колес при конструировании станка
• Вы можете использовать 2D / 3D модели САПР, чертежи деталей для печати, расчеты прочности и т. Д., Предоставленные производителем шестерен.
• Даже если вам нужна только одна шестерня в качестве пробной, стандартные шестерни обычно массово производятся производителем шестерен 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:
齿轮 的 种类 — 中文 页
Знать о типах шестерен и соотношениях между двумя валами
Номенклатура шестерен
Вычислитель шестерен
Типы шестерен и характеристики
Типы шестерен и терминология
Зубчатая рейка и шестерня

Автоматическая зубчатая передача по лучшей цене — Отличные предложения на автоматическую зубчатую передачу от глобальных продавцов автоматических зубчатых передач

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для автоматической коробки передач.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот первоклассный автоматический механизм переключения передач в кратчайшие сроки станет одним из самых популярных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили автомат на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в автоматическом редукторе и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы согласитесь, что вы получите автоматический механизм переключения передач по самой выгодной цене в Интернете.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

.