Для передачи вращательного движения используются механизмы: Механизмы передачи вращательного движения – Ремонт промышленного оборудования

alexxlab | 01.02.1987 | 0 | Разное

Содержание

Механизмы передачи вращательного движения – Ремонт промышленного оборудования


Механизмы передачи вращательного движения

Категория:

Ремонт промышленного оборудования



Механизмы передачи вращательного движения

Общее понятие о передачах между валами

Между валами двигателя и рабочей машины, а также между органами самой машины устанавливают механизмы для включения и выключения, изменения скорости и направления движения, носящие общее название — передачи. Передачи вращательного движения широко применяются в механизмах и машинах. Они служат для изменения частоты и направления вращения, обеспечивают непрерывное и равномерное движение.

Вращательное движение в машинах и механизмах передается посредством гибких передач — ременных, цепных и через жесткие передачи — фрикционные, зубчатые. В ременных и фрикционных передачах используются силы трения, а в зубчатых и цепных — непосредственное механическое зацепление элементов передачи. Каждая из передач имеет ведущее звено, сообщающее движение, и ведомые звенья, через которые движение передается от данного механизма к другому, связанному с ним.

Важнейшей характеристикой передач вращательного движения является передаточное отношение, или передаточное число.

Отношение угловой скорости, частоты вращения (числа оборотов в минуту) и диаметров одного из валов к соответствующим величинам другого вала, участвующего в совместном вращении с первым валом, называется передаточным отношением, которое принято обозначать буквой и. Отношение частоты вращения ведущего вала к частоте вращения ведомого называют передаточным числом, которое показывает, во сколько раз ускоряется или замедляется движение.

Ременные передачи

Этот вид гибкой передачи наиболее распространен. По сравнению с другими видами механических передач, они позволяют наиболее просто и бесшумно передать крутящий момент от двигателя или промежуточного вала к рабочему органу станка в достаточно широком диапазоне скоростей и мощностей. Ремень охватывает два шкива, насаженных на валы. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего. Эти передачи бывают с плоским ремнем, с клиновым ремнем и круглым ремнем.

Различают ременные передачи: открытую, перекрестную и полуперекрестную.

В открытой передаче валы параллельны друг другу и шкивы вращаются в одном направлении. В перекрестной передаче валы расположены параллельно, но при этом ведущий шкив вращается, например, по часовой стрелке, а ведомый — против часовой стрелки, т. е. в обратном направлении полуперекрестную передачу применяют между валами, оси которых расположены в разных плоскостях под углом друг к другу.

В приводах машин применяются плоские ремни — кожаные, хлопчатобумажные цельнотканые, хлопчатобумажные шитые, тканые прорезиненные и клиновидные. Используются также шерстяные тканые ремни. В станках применяются главным образом ремни кожаные, прорезиненные и клиновидные. Для уменьшения скольжения ремня вследствие недостаточного трения из-за небольшого угла обхвата применяют натяжные ролики. Натяжной ролик представляет собой промежуточный шкив на шарнирно укрепленном рычаге. Под действием груза на длинном плече рычага ролик нажимает на ремень, натягивая его и увеличивая угол обхвата ремнем большого шкива.

Рис. 1. Передачи с плоским ремнем:
а — открытая: б — перекрестная, в — полуперекрестная, с — с натяжным роликом

Диаметр натяжного ролика не должен быть меньше диаметра малого шкива. Натяжной ролик следует устанавливать у ведомой ветви не слишком близко к шкивам.

Передача клиновыми (текстропными) ремнями широко распространены в промышленности, они просты и надежны в эксплуатации. Основное преимущество клиновых ремней — лучшее сцепление их по шкивом и относительно малое скольжение. Причем габариты передачи получаются значительно меньше по сравнению с плоскими ремнями.

Для передачи больших крутящих усилий применяют многоручьевые клиноременные приводы со шкивами обода, которые оснащены рядом канавок.

Клиновидные ремни нельзя удлинять или укорачивать, их применяют определенной длины.

ГОСТ предусматривает для клиноременных приводов общего назначения семь сечений клиновых ремней, имеющих обозначения О, А, Б, В, Г, Д и Е (О — самое малое сечение).

Номинальная длина клиновых ремней (длина по их внутреннему периметру) от 500 до 1400 мм. Угол натяжения ремня равен 40°.

Клиновидные ремни подбирают по сечению в зависимости от передаваемой мощности и предусматриваемой скорости вращения.

Передачи с широким клиновидным ремнем получают все большее распространение. Эти передачи дают возможность бесступенчато регулировать скорость вращения рабочего органа на ходу под нагрузкой, что позволяет установить оптимальный режим работы Наличие такой передачи в станке позволяет механизировать и автоматизировать процесс обработки.

На рис. 2, б показана передача с широким клиновидным ремнем, которая состоит из двух обособленных раздвижных ведущего и ведомого шкивов. Ведущий шкив при помощи ступицы закреплен консольно на валу электродвигателя. На ступице закреплен неподвижно конус. Подвижной конус закреплен на стакане, соединенном при помощи шлицев со ступицей, и прижат пружиной. Ведомый шкив также состоит из подвижного стакана и неподвижного, конусов со ступицей, соединенной с валом привода. Управление передачей осуществляется специальным устройством (на рисунке не показано) путем перемещения стакана подвижного ведомого конуса. При приближении конусов ремень удаляется от оси вращения шкива, одновременно приближаясь к оси вала. Ведущий шкив, преодолевая сопротивление пружины, изменяет передаточное отношение и частоту вращения ведомого шкива,

Рис. 2. Передачи с клиновидным ремнем:
а — нормального сечения, б — шариком

Цепные передачи

Для передачи вращательного движения между удаленными друг от друга валами применяется помимо ременной цепная передача Как показано на рис. 3, а, она представляет собой замкнутую металлическую шарнирую цепь, охватывающую два зубчатых колеса (звездочки). Цепь в отличие от ремня не проскальзывает, кроме того, ее можно применять в передачах также при малом расстоянии между валами и в передачах со значительным передаточным числом.

Рис. 3. Цепные передачи:
а — общий вид, б — однорядная роликовая цепь, в — замок, г — пластинчатая цепь; а-межосевое расстояние, Р — шаг цепи

Цепные передачи передают мощность от долей лошадиных сил (велосипедные цепи) до тысячи лошадиных сил (многорядные цепи повышенной прочности).

Цепи работают с большими скоростями, доходящими до 30 м/с, и передаточным числом и — 15. Коэффициент полезного действия цепных передач составляет в отдельных случаях 0,98.

Цепная передача состоит из двух звездочек — ведущей и ведомой, сидящих на валах, и бесконечной цепи, надетой на эти звездочки.

Из различных видов цепей наибольшее распространение имеют Цепи однорядные и многорядные роликовые и пластинчатые.

Роликовые цепи допускают наибольшую скорость до м/с, пластинчатые — до 30 м/с.

Роликовая цепь состоит из шарнирно соединенных пластинок, между которыми помещаются ролики, свободно вращающиеся на втулке. Втулка, запрессованная в отверстия внутренних пластинок, может поворачиваться на валике. Расстояние между осями двух соседних валиков или, иначе, шаг цепи должен равняться шагу звездочки. Под шагом звездочки понимают длину дуги, описанной по верху ее зубьев и ограниченной вертикальными осями симметрии двух смежных зубьев.

Валики плотно запрессовываются в отверстиях наружных пластинок. На одном из звеньев цепи делают замок из двух валиков, соединительной пластинки, изогнутой пластинки и шплинтов для крепления пластинок. Чтобы снять или установить цепь, ее размыкают, для чего сначала разбирают замок.

Пластинчатая цепь состоит из нескольких рядов пластин с зубцами, соединенных между собой втулками и шарнирно укрепленных на общих валиках.

В цепных передачах сохраняется постоянным передаточное число: кроме того, они очень прочны, что позволяет передавать большие усилия. В связи с этим цепные передачи применяют, например, в таких грузоподъемных механизмах, как тали и лебедки. Цепи большой длины используются в эскалаторах метро, конвейерах.

Фрикционные передачи

Во фрикционных передачах вращательное движение передается от ведущего к ведомому валу посредством плотно прижатых друг к другу гладких колес (дисков) цилиндрической или конической формы. Фрикционная передача применяется в лебедках, винтовых прессах, станках и ряде других машин.

Рис. 4. Фрикционные передачи:
а — с цилиндрическими колесами, б — с коническими колесами

Рис. 5. Одинарный торцовый вариатор

Чтобы фрикционная передача работала без скольжения и таким образом обеспечивала необходимую величину силы трения (сцепления) Т, поверхность ведомого колеса покрывают кожей, резиной, прессованной бумагой, древесиной или другим материалом, который может создать надлежащее сцепление со стальным или чугунным ведущим колесом.

Во фрикционных передачах применяют цилиндрические колеса для передачи движения между валами, расположенными параллельно, а конические — между пересекающимися валами.

В оборудовании находят применение фрикционные передачи с регулируемым передаточным числом. Одна из простейших таких передач показана на рис. 5.

Для изменения передаточного числа они оснащены устройствами, перемещающими одно из колес (дисков) вдоль вала и в соответствующем месте его закрепляющими. Уменьшение таким устройством диаметра D ведомого колеса до рабочего диаметра D, обеспечивающее увеличение частоты вращения ведомого колеса. В результате уменьшается передаточное число По мере удаления ведущего колеса от оси ведомого передаточное число, наоборот, увеличивается. Такое плавное регулирование скорости называется беоступенчатым, а устройство, осуществляющее регулирование — ваумаюром скоростей.

Зубчатые передачи

Зубчатые передачи имеются почти во всех сборочных единицах промышленного оборудования. С их помощью изменяют по величине и направлению скорости движущихся частей станков, передают от одного вала к другому усилия и крутящие моменты, а также преобразуют их.

В зубчатой передаче движение передается с помощью пары зубчатых колес. В практике меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, а большее — колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так и к колесу.

В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов зубчатые передачи бывают: цилиндрические, конические и винтовые. Зубчатые колеса для промышленного оборудования изготовляют с прямыми, косыми и угловыми (шевронными) зубьями.

По профилю зубьев зубчатые передачи различают: эвольвентные, с зацеплением Новикова и циклоидальные. В машиностроении широко применяют эвольвентное зацепление. Принципиально новое зацепление М. А. Новикова возможно лишь в косых зубьях и благодаря высокой несущей способности является перспективным. Циклоидальное зацепление используется в приборах и часах.

Цилиндрические зубчатые колеса с прямым зубом служат в передачах с параллельно расположенными осями валов и монтируются на последних неподвижно или подвижно.

Косозубые колеса монтируют на валах только неподвижно. Работа косозубых колес сопровождается осевым давлением, а потому они пригодны для передачи лишь сравнительно небольших мощностей. Осевое давление можно устранить, соединив два косозубых колеса с одинаковыми, но направленными в разные стороны зубьями. Так получают шевронное колесо, которое монтируют, обращая вершину угла зубьев в сторону вращения колеса. На специальных станках шевронные колеса изготовляют целыми из одной заготовки.

Шевронные колеса отличаются большой прочностью, их применяют для передачи больших мощностей в условиях, когда зубчатое зацепление испытывает во время работы толчки и удары. Эти колеса также устанавливают на валах неподвижно.

Рис. 6. Зубчатые зацепления:
а — цилиндрическое с прямым зубом, б — то же, с косым зубом, е — с шевронными зубьями, г — коническое, д—колесо—рейка, е — червячное, ж —с круговым зубом

Конические зубчатые передачи различают по форме зубьев: прямозубые, косозубые и круговые.

На рис. 6, г показаны конические прямозубые, а на рис. 6, ж круговые зубчатые колеса. Их назначение — передача вращения между валами, оси которых пересекаются.

Конические зубчатые колеса с круговым зубом применяются в передачах, где требуется особая плавность и бесшумность движения.

На рис. 6, д изображены зубчатое колесо и рейка. В этой передаче вращательное движение колеса преобразуется в прямолинейное движение рейки.

Зубчатая передача с зацеплением Новикова. Эвольвентное зацепление является линейчатым, так как контакт зубьев практически происходит по узкой площадке, расположенной вдоль зуба, почему контактная прочность этого зацепления сравнительно невысока.

В зацеплении Новикова линия контакта зубьев обращается в точку и зубья касаются только в момент прохождения профилей через эту точку, а непрерывность передачи движения обеспечивается винтовой формой зубьев. Поэтому данное зацепление может быть только косозубым е углом наклона f = 10—30°. При взаимном перекатывании зубьев контактная площадка перемещается вдоль зуба о большой скоростью, что создает благоприятные условия для образования устойчивого масляного слоя между зубьями, благодаря чему трение в передаче уменьшается почти в два раза, соответственно повышается несущая способность зубьев.

Существенным недостатком рассмотренного зацепления является повышенная чувствительность к изменению межосевого расстояния и значительным колебаниям нагрузок.

Основные характеристики зубчатых колес. В каждом зубчатом колесе различают три окружности (делительную окружность, окружность выступов, окружность впадин) и, следовательно, три соответствующих им диаметра.

Делительная, или начальная, окружность делит зуб по высоте на две неравные части: верхнюю, называемую головкой зуба, и нижнюю, называемую ножкой зуба. Высоту головки зуба принято обозначать ha, высоту ножки— hf, а диаметр окружности — d.

Окружность выступов — это окружность, ограничивающая сверху профили зубьев колеса. Обозначают ее da.

Окружность впадин проходит по основанию впадин зубьев: диаметр этой окружности обозначают df.

Рис. 7. Схема движения контактной площадки и основные элементы зубчатого колеса:
а — эвольвентное зацепление, б — зацепление Новикова, в — основные злементы зубчатого колеса

Необходимо отметить, что в таблице не приведены характеристики широко применяемых корригированных зубчатых колес, у которых относительные размеры зуба и другие показатели иные, чем вытекающие из приведенных формул, а также колеса, в основе размеров элементов которых лежит двойной модуль.

Тихоходные зубчатые колеся изготовляют из чугуна или углеродистой стали, быстроходные — из легированной стали. После нарезания зубьев на зуборезных стенках зубчатые колеса подвергают термической обработке, чтобы увеличить их прочность и повысить стойкость против износа У колес из углеродистой стали поверхность зубьев улучшают химико-термическим способом — цементацией и потом закаливанием. Зубья быстроходных колес после термической обработки шлифуют или притирают. Применяется также поверхностная закалка токами высокой частоты.

Чтобы зацепление было плавным и бесшумным, одно из двух колес в зубчатых парах в отдельных случаях, когда это позволяет нагрузка, выполняют из текстолита, древеснослоистого пластика ДСП-Г или капрона.

Для облегчения зацепления зубчатых колес при включении посредством перемещения по валу, торцы зубьев со стороны включения закругляют.

Червячные передачи. Червячные передачи позволяют получить малые передаточные числа, что делает их применение целесообразным в случаях, когда требуются небольшие частоты вращения ведомого вала. Имеет существенное значение и то, что червячные пере-

Дачи занимают меньше места, чем зубчатые. Червячная передача состоит из червяка, насаживаемого на ведущий вал или изготовляемого заодно с ним, и червячного колеса, закрепляемого на ведомом валу. Червяк представляет собой винт с трапецеидальной резьбой Червячное колесо имеет вогнутые по длине винтовые зубья.

По числу зубьев различают червяки однозаходные, двухзаходные и т. д. Однозаходный червяк за один оборот поворачивает колесо на один зуб, двухзаходный червяк — на два и г. д.

Недостатком червячных передач являются большие потери передаваемой мощности на трение. Для уменьшения потерь червяк изготовляют из стали и его поверхность после закалки шлифуют, а червячное колесо изготовляют из бронзы. При таком сочетании материалов трение уменьшается, следовательно, меньше становятся потери мощности; кроме того, уменьшается износ детали.

Из бронзы в целях экономии обычно делают не все червячное колесо, а только обод, надеваемый затем на стальную ступицу.


Реклама:

Читать далее:
Механизмы преобразования вращательного движения

Статьи по теме:

Конспект лекции Конспект лекции

Ключові терміни:
вариатор, винтовая зубчатая передача, внешнее зацепление, внутреннее зацепление, гипоидная зубчатая передача, глобоидная передача, дифференциальная передача, зубчатое колесо, коническая передача, коробка передач, механизм передачи движения, мультипликатор, передаточное отношение, планетарная передача, редуктор, реечная зубчатчая передача, рядовая передача, фрикционная передача, цепная передача, цилиндрическая зубчатая передача, червячная передача

8.1 Основные понятия и определения

8.1.1 Передачи

В различных машинах и приборах широко применяются механизмы для воспроизведения вращательного движения с постоянным передаточным отношением между двумя осями в пространстве, заданными по-разному. Такие механизмы носят название механизмов передачи вращательного движения или сокращенно механизмов передач.

Механизм передачи движения – это механизм, предназначенный для воспроизведения вращательного движения с постоянным передаточным отношением между двумя осями, заданными в пространстве.

Цель механизмов передач – это воспроизведения заданного передаточного отношения между двумя звеньями. Простым механизмом передачи с твердыми звеньями являются трехзвеньевая механизм, состоящий из двух подвижных звеньев, входящих в две вращательные и одну высшую пару. Для воспроизведения нужных передаточных отношений в современных машинах и приборах часто используются сложные механизмы передач, имеющие помимо вращающихся вокруг заданных осей входного и выходного звеньев, несколько промежуточных звеньев, вращающихся вокруг своих осей.

В целом ряде механизмов, используемых в современной технике, используются силы трения в качестве сил, приводящих в движение звенья, или сил, тормозящих их движение. Механизмы, в которых используются силы трения, носят название фрикционных механизмов.

Фрикционная передача – механическая передача, служащая для передачи вращательного движения от одного вала к другому с помощью сил трения.

Широчайшее использование в машинах и приборах находят зубчатые механизмы.

Цилиндрическая зубчатая передача – зубчатая передача, состоящая из прямо- и косозубых или шевронных цилиндрических колес.

Рядовая передача – механизм с цилиндрическими прямозубыми колесами и параллельными осями, причем на каждой оси находится по одному зубчатому колесу.

Коническая передача – зубчатая передача с пересекающимися осями.

Ступень передачи – два зубчатых колеса, входящие в высшую кинематическую пару.

Косозубыя цилиндрическая передача – зубчатая передача, состоящая из косозубчастих цилиндрических колес.

Цепная передача – механизм для передачи вращения между параллельными валами с помощью двух жестко закрепленных на них звездочках, через которые перекинута бесконечная приводная цепь.

Ременная передача – механизм, служащий для передачи вращательного движения с помощью шкивов, закрепленных на валах приводного вала.

Винтовая зубчатая передача – гиперболоидна передача, в зубчатых колесах которой начальные поверхности – круглые цилиндры.

Гипоидная зубчатая передача – гиперболоидна передача, в зубчатых колесах которой начальные поверхности – конусы.

Реечная зубчатчая передача – цилиндрическая зубчатая передача, одним из звеньев которой является зубчатая рейка.

Червячная передача – механизм для передачи вращения между валами с пересекающимися осями с помощью винта (червяка) и сопряженного с ним червячного колеса.

Глобоидная передача – червячная передача, в которой червяк нарезан не на цилиндре, а на поверхности вращения, образованной дугой с центром на оси червячного колеса.

Планетарная передача – механизм для передачи и преобразования вращательного движения, включающий в себя хотя бы одно зубчатое колесо с подвижной осью вращения.

Дифференциальная передача – планетарный механизм, предназначенный для передачи и преобразования вращательного движения, у которого все звенья подвижны, и имеющий степень подвижности больше еденицы.

8.1.2 Агрегаты

Редуктор – агрегат, состоящий из понижающих передач, и содержащий систему взаимодействующих звеньев и размещен в одном корпусе.

Мультипликатор – агрегат, состоящий из повышающих передач, и содержащий систему взаимодействующих звеньев и размещен в одном корпусе.

Коробка передач – зубчатый механизм, передаточное отношение которого можно изменить ступенчато.

Вариатор – механизм, предназначенный для плавного изменения передаточного отношения.

8.2 Механизмы передачи движения

8.2.1 Назначение механизмов передачи движения

Передаточные механизмы входят в состав машины. Они расположены между машиной-двигателем и технологической машиной. Скорость движения звеньев технологических машин может быть меньше или больше, чем у машин-двигателей. Поэтому основное назначение передаточных механизмов заключается в передаче движения с целью уменьшения или увеличения частоты вращения выходного вала. Если механизм передачи движения уменьшает частоту вращения выходного вала, то он называется редуктором. Механизм передачи движения который увеличивает частоту вращения выходного вала, называется мультипликатором.

Простейшие механизмы имеют одно неподвижную звено (стойку) и два подвижных. Два подвижных звена образуют высшую кинематическую пару, а со стойкой – две низшие. Степень подвижности таких механизмов равена единице.

8.2.2 Классификация механических передач

Передаточные механизмы бывают разных видов: фрикционные, с гибкими связями, зубчатые.

Фрикционный механизм передает движение за счет сил трения, возникающих между звеньями. Они могут состоять из цилиндрических или конических колес с внешним или внутренним контактом (с непосредственным соприкосновения или гибкой связью) как показано на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 – Взаимное расположение основных деталей

Важным моментом для таких передач является отсутствие проскальзывания между звеньями с целью обеспечения постоянства передаточной функции. С этой целью они оснащаются натяжными устройствами. Однако существуют механизмы, в которых частота вращения выходного вала может изменяться плавно. Такие механизмы называются вариаторами.

В механизмах с гибкими звеньями движение осуществляется ремнями, канатами и цепями. В ременных передачах движение передается силами трения, круглыми или коническими шкивами. Такие механизмы чаще всего встречаются в машинах сельскохозяйственного назначения, транспортных и горных. В цепных передачах звездочки входят в зацепление со звеньями цепи.

Кроме фрикционных передач, существует большой класс зубчатых механизмов, в которых передача движения осуществляется зацеплением. Такие механизмы могут быть силовыми или кинематическими, с постоянным передаточным числом или переменным.

В силовых механизмах передаются значительные усилия (моменты) от одного звена к другому. Они широко распространены на транспорте, в металлообрабатывающих станках, в металлургии и других отраслях промышленности.

В кинематических передачах движение передается без труда между звеньями (часовые механизмы, приборы).

Также, как и в фрикционных, зубчатые передаточные механизмы могут иметь различное расположение основных деталей (непосредственное соприкосновение с гибкой связью). Оси валов звеньев могут быть параллельными, пересекаться или перекрещиваться.

Для всех перечисленных передач общим кинематической параметром является передаточное отношение [TEX] u [/TEX]. Передаточное отношение – это отношение угловых скоростей звеньев. Для механизма, который имеет в своем составе лишь два подвижных звена (входного и выходного) передаточное число равно:

  • [TEX]u=\frac{\omega _{1} }{\omega _{2} } =\frac{n_{1} }{n_{2} } [/TEX],(8.1)
  • где [TEX] \ omega _ {1} [/TEX], [TEX] \ omega _ {2} [/TEX] – угловые скорости звеньев 1 и 2;
    [TEX] n_ {1} [/TEX], [TEX] n_ {2} [/TEX] – частоты вращения звеньев 1 и 2.

8.3 Зубчатые механизмы

8.3.1 Основные понятия и определения


8.3.1.1 Зубчатые колеса

Зубчатое колесо – звено механизма с замкнутой системой зубьев, обеспечивающих непрерывное движение другого звена.

Прямозубое цилиндрических колесо – цилиндрическое зубчатое колесо с зубьями, теоретические линии которых прямые и параллельны оси колеса.

Коническое зубчатое колесо – зубчатое колесо конической зубчатой передачи.

Косозубое цилиндрическое колесо – зубчатое колесо с косыми зубьями, теоретические линии которых эквидистантны и на развороте соосной цилиндрической поверхности являются параллельными прямыми.

Шевронное зубчатое колесо – цилиндрическое зубчатое колесо, венец которого по ширине состоит из участков с правыми и левыми зубцами.

Рейка – сектор цилиндрического зубчатого колеса, диаметры делительной и однотипных соосных поверхностей которого бесконечно большие, в результате чего эти поверхности являются параллельными плоскостями, а концентрические окружности – параллельными прямыми.

Шестерня – зубчатое колесо с меньшим количеством зубцов по сравнению с другим зубчатым колесом находящимся в зацеплении с ним.

Червяк – шестерня червячной или глобоидной передачи, которая представляет собой винт находящийся в зацеплении с червячным колесом.

Червячное колесо – винтовое колесо, сопрягаемое с червяком.

Центральное колесо – зубчатое колесо планетарного механизма, ось которого неподвижна.

Сателлит – зубчатое колесо планетарного механизма с подвижной осью.

Водило – звено механизма, в которой установлен сателлит.

Промежуточные колеса – звенья зубчатого механизма, расположенных между входным и выходным звеном и не влияющие на общее передаточное отношение.

Зубчатый венец (обод) – часть зубчатого колеса, содержащего все зубья, которые связаны друг с другом прилегающей к ним поверхностью тела колеса.

Зубчатый сектор – звено, имеющее ограниченную систему зубьев, расположенных на секторе колеса.

8.3.1.2 Види зацеплений

Внешнее зацепление – зубчатое зацепление, при котором аксоидные поверхности колес расположеные одна за другой, а колеса вращаются в противоположные стороны.

Внутреннее зацепление – зубчатое зацепление, при котором аксоидные поверхности зубчатых колес расположены одна в середине другой, а колеса вращаются в одну и ту же сторону.

8.3.2 Виды и классификация зубчатых механизмов

Зубчатые механизмы получили широкое распространение во всех отраслях промышленности. Они обеспечивают заданное соотношение угловых скоростей с высокой точностью. Если необходимо осуществить движение между входным и выходным звеньями, расположенными друг от друга на значительном расстоянии, то используются более сложные механизмы. Тогда между входом и выходом устанавливаются промежуточные звенья, количество которых определяет конструктор.

Каждые два звена, входящие в высшую кинематическую пару, создают ступень. Если в состав механизма входят несколько пар колес, то они образуют многоступенчатую передачу.

Зубчатые механизмы по расположению осей делятся на передачи с параллельными осями, пересекающимися и перекрещиваюсимися. В механизмах с параллельными осями движение передается цилиндрическими колесами с прямыми или косыми зубьями (рисунок 8.2а). Оси колес таких механизмов могут быть неподвижными или подвижными. К механизмам с подвижными осями относят планетарные и дифференциальные. Те и другие могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми.

Рисунок 8.2 — Схемы зубчатых передач

В механизмах с пересекающимися осями движение передается коническими колесами (рисунок 8.2б).

Оси звеньев могут занимать различное положение в пространстве.

Для передач с перекрещивающимися осями движение передается гиперболоиднимы колесами.

Частным случаем гиперболоидних передач являются винтовые, гипоидные, а также червячные передачи (рисунок 8.2в).

На рисунке 8.3 приведена классификация зубчатых механизмов по некоторым кинематическими и конструктивными параметрами.

Рисунок 8.3 – Классификация зубчатых механизмов

 

8.2: Передача механической мощности

Как описывалось в Блоке 7, мощность представляет собой коэффициент проделанной работы (например, насколько быстро ученик может нести рюкзак, нагруженный книгами весом 15 фунтов, вверх по лестнице). Мощность также может пониматься как коэффициент преобразования энергии (например, насколько быстро ученик может преобразовать химическую энергию мышц в механическую энергию для подъема рюкзака вверх по лестнице).

Передача мощности определяется как передача энергии из источника ее генерирования или хранения в точку ее рабочего применения. Посмотрите на электричество: электрическая энергия хранится в батарее, затем передается по проводам к электромотору, где преобразуется в механическую энергию работы.

Механическая мощность может быть передана на большие расстояния различными способами. В данном блоке основной акцент будет сделан на передачу механической энергии в форме вращательного движения (например, если присутствует ввод от стороны вращения при определенном крутящем моменте, мощность которого необходимо преобразовать в другую форму на выходе).

Ось передает движение от точки к точке по оси движения. Одним из распространенных примеров этого процесса является ведущая ось автомобиля. В осях мощность передается через шпонки, шлицы и многоугольные оси.

В VEX в качестве элемента системы движения используются четырехсторонние многоугольные (квадратные) оси. Это означает, что ось будет передавать крутящий момент непосредственно к любому элементу с квадратным отверстием, соответствующем форме оси. Квадратная ось имеет скругленные грани, что позволяет использовать ее также в конструкциях с круглыми отверстиями. 

Еще одним способом передачи механической мощности являются зубчатые передачи (ЗП). Существует множество различных зубчатых передач, часто встречающихся в мире.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПРЯМОЗУБЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Наиболее распространенным типом передач являются цилиндрические прямозубые передачи. Когда люди думают о передачах, они представляют именно их.

Цилиндрические прямозубые шестерни передают движение между двумя валами, вращающимися параллельно друг другу. Эти шестерни характеризуются формой зубьев, расположенных прямо и параллельно оси, на которой вращаются. Эти основная форма передачи механической мощности в системе проектирования VEX Robotics Design System. Помимо прочего, цилиндрические прямозубые передачи встречаются практически во всех существующих в мире механизмах, от автомобилей до механизмов, открывающих лотки DVD-плееров.

КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Конические шестерни имеют форму конуса и передают мощность между валами, оси движения которых пересекаются.

  

Конические передачи могут передавать мощность между валами при разных углах, но наиболее распространенным типом конической передачи является передача с углом 90 градусов, как показано в примере выше.

КОРОННЫЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Коронные шестерни представляют собой разновидность конических шестерен, где зубья располагаются перпендикулярно торцу шестерни.

Коронные шестерни могут зацепляться с коническими и цилиндрическими прямозубыми шестернями (как показано в примере выше) таким образом, чтобы движение передавалось между валами с пересекающимися осями вращения.. 

ЧЕРВЯЧНЫЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Червячные передачи всегда состоят из червячной шестерни (червяка) и червячного колеса, зацепляющихся друг с другом для передачи мощности между перпендикулярными валами, оси вращения которых располагаются на удалении друг от друга.

.

Червячная шестерня по форме напоминает винт. При вращении она поворачивается, зацепляясь с червячным колесом. Данный тип парной передачи используется для создания большого механического преимущества в пределах малого пространства. В этой парной передаче, червячная шестерня может направлять червячное колесо, но червячное колесо не может управлять движением червячной шестерни. Поэтому червячные передачи полезны в механизмах, где необходимо исключить возможность обратного хода.

КОСОЗУБЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ:

Косозубые шестерни напоминают по форме цилиндрические, но их зубья закручены по форме спирали. Эти шестерни могут использоваться для передачи мощности между двумя параллельными либо между двумя перпендикулярными не пересекающимися осями движения.

ЭПИЦИКЛИЧСКИЕ (ПЛАНЕТАРНЫЕ) ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Комплект эпициклических, или планетарных, шестерен состоит из одной или нескольких планетарных шестерен (Planet), вращающихся по шестерне внешнего кольца и приводимых в движение центральной шестерней (Sun). Перемещаясь, планетарные шестерни обычно одновременно двигают водило планетарной передачи.

Интересно то, что планетарные передачи могут использоваться несколькими способами, при этом разные шестерни будут выполнять функции входов и выходов. Например, центральная шестерня (Солнце) может использоваться в качестве входа, а водило – в качестве выхода, если кольцевая шестерня находится в неподвижном положении, либо кольцевая шестерня может использоваться в качестве входа и центральная – в качестве выхода, если водило находится в неподвижном положении. Суммарное механическое преимущество планетарной передачи изменяется в зависимости от используемой конфигурации.

РЕЕЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Реечная передача – это передача, монтируемая на прямой рейке таким образом, чтобы при приложении крутящего момента со стороны цилиндрической шестерни (шестерни зубчатой рейки) она перемещалась линейно.

Реечные передачи часто используются для преобразования вращательного движения в линейное движение. В автомобилях данный тип передач используется для преобразования вращательного движения рулевого колеса в линейное движение влево и вправо для управления направлением движения автомобиля. Поэтому тип управления автомобилем называется «реечным».

В соревновательной робототехнике существует множество применений реечной шестерни для создания линейных исполнительных механизмов для приводов.

от древних времен до наших дней

История редуктора: от древних времен до наших дней

 

Легенда об изобретении Архимедом многоступенчатого редуктора и червячной передачи – механизмов, примененных для перемещения корабля «силой одного человека», появилась еще в античные времена. Такой механизм, как полиспаст с достаточным числом блоков, был описан задолго до Архимеда и вполне мог им использоваться для перемещения триер, весивших более сотни тонн. То же относится и к многоступенчатым зубчатым передачам. Однако многоступенчатые редукторы не нашли (да и не могли найти) широкого применения в античности, когда главным источником энергии была сила людей и животных, которые в принципе не могли развивать больших мощностей и скоростей. Древние греки и римляне в основном довольствовались такими нехитрыми механизмами, как одиночный блок и ворот, просто потому, что большего им и не требовалось.

 

Античность

 

Первое применение зубчатых передач началось несколько тысячелетий назад. В Древнем Египте на берегах Нила для орошения плодородных земель уже использовались оросительные устройства, состоявшие из деревянной зубчатой передачи и колеса с большим числом ковшей. Такое устройство приводилось в действие быком. Вода поднималась на более высокий уровень и по каналам доставлялась к потребителю.

 

Первоначально зубчатые колеса изготовлялись ремесленниками и имели самую простую форму. Вместо зубьев применяли деревянные цилиндрические или прямоугольные пальцы, которые устанавливали по периферии деревянных ободьев.

 

Для откачки воды из шахт или подъема воды для орошения в древности использовались как архимедовы винты, так и водочерпальные колеса. Это устройство – «архимедов винт» – состояло из наклонной деревянной трубы, погруженной одним концом в воду, подлежащую откачке. Внутри трубы была укреплена винтовая переборка. «Улитка» вращалась мускульной силой рабов или животных. Вода выливалась из верхнего конца трубы. Использовался «архимедов винт» и для откачки воды из трюмов больших грузовых судов. Сами по себе нехитрые механизмы, тем не менее, они означали гигантский технологический прорыв человечества […].

 

В книге Герона Александрийского «Механика», дошедшей до нас полностью лишь в арабском переводе, Герон подробно рассматривает простые механизмы (ворот, рычаг, блок, клин, винт), зубчатые передачи и другие более сложные механизмы. «Механика» Герона являлась своеобразной энциклопедией античной техники. По-настоящему полезным было следующее изобретение Герона. Герон изобрел механизм, названный им годометром (измерителем пути). В настоящее время такие приборы называются в зависимости от назначения спидометрами и таксометрами. Годометр Герона состоял из системы зубчатых колес, приводившихся в движение при езде повозки. Пройденный путь фиксировался стрелками на циферблате с делениями. Усовершенствовав водяные часы (клепсидру), известные в Греции с V века до н. э., древнеримский изобретатель Витрувий в I веке до н. э. присоединил к клепсидре механизм, где зубчатое колесо, приводимое в движение поплавком, передвигало стрелки на циферблате. Это был один из первых примеров создания привода с постоянной заданной скоростью вращения. Однако в конструкции древних часов входили зубчатые колеса, но регулирование их движения, т. е. измерение времени, производилось скоростью истечения воды. Поэтому отличительным признаком клепсидры служат не сами зубчатые колеса и не гири как движущая сила, а именно течение воды. Древними римлянами в это же время была изобретена и широко начала использоваться мельница на водяном колесе, в которой применялись зубчатые передачи. Витрувий описывает большое лопастное колесо, которое приводилось в движение водой с помощью двух поставленных под углом зубчатых колес. Это колесо и вращало жернова, на которых размалывалось зерно.

 

А вот найденный в 1901 году археологами на затонувшем судне античный астрономический прибор, известный как «компьютер Антикиферы», изготовленный из бронзы, служил для определения положения Луны и Солнца. Это оказался очень сложный прибор, состоящий из десятков зубчатых колес. Механизм загадочного артефакта сложнее любого другого устройства, относящегося к древнегреческой культуре. В нем применены дифференциальная передача (считалось, что она была изобретена не ранее XVI века), бронзовые шестерни, циферблаты со стрелками. При этом уровень механической обработки деталей (их размеры и сложность изготовления) сравним с тем, что был достигнут в производстве механических часов XVII века. Изготовленный в I веке до н.э., этот древний «компьютер» предвосхитил и массовое появление астролябий и механизмов на основе зубчатых колес (первых редукторов) в Западной Европе в Средние века, и создание механических арифмометров в XX веке. Несомненно, это меняет наши представления об уровне развития античной цивилизации и о влиянии технологий на ход исторического развития. Чем же является «компьютер Антикиферы» – результатом технической эволюции некой исчезнувшей «цивилизации Атлантиды» или прорывом античного духа, преобразившего косную материю в упорядоченный механизм?

 

Сама по себе идея механической передачи восходит к идее колеса. Простейшая колесная передача работает следующим образом. Пусть два колеса с параллельными осями вращения плотно соприкасаются своими ободьями. Если одно из колес начинает вращаться (его называют ведущим), то благодаря трению между ободьями начнет вращаться и другое (ведомое). Причем пути, проходимые точками, лежащими на их ободьях, равны. Большее колесо будет делать, по сравнению со связанным с ним меньшим, во столько же раз меньше оборотов, во сколько раз его диаметр превышает диаметр последнего. Если ведомым будет меньшее колесо, мы потеряем на выходе в скорости, но зато крутящий момент этой передачи увеличится в два раза. Эта передача удобна там, где требуется «усилить движение» (например, при подъеме тяжестей). Таким образом, применяя систему из двух колес разного диаметра, можно не только передавать, но и преобразовывать движение. В реальной практике передаточные колеса с гладким ободом почти не используются, так как сцепления между ними недостаточно жесткие и колеса проскальзывают. Этот недостаток античными изобретателями был устранен – вместо гладких колес начали использовать зубчатые. Так и появились первые редукторы. Но широкое распространение они получили значительно позже.

 

Средние века

 

Леонардо Да Винчи: «Тот, кто порицает высшую точность математики, кормится за счет путаницы и никогда не отступится от уловок софистических наук, порождающих бесконечную болтовню».

 

В это время появляются новые источники энергии для нужд ремесел и промышленности. Соответственно, возникает необходимость преобразовывать параметры вращательного движения. Эпоха Возрождения была своеобразным историческим итогом, воплотившим лучшие достижения тысячи лет европейского и арабского Средневековья.

 

Гений эпохи Возрождения, Леонардо Да Винчи, оставил потомкам множество записей, чертежей и даже действующих моделей различных механизмов, использующих колесные зубчатые передачи. В Средние века существовали только два механических двигателя – ветряной и водяной. Леонардо одним из первых в полную силу заставил служить людям еще одну энергию – потенциальную энергию упругости. Именно эти источники энергии и служили основой устройств и механизмов, спроектированных Леонардо. Это и шагомер, и механическая пила с вертикальным полотном. Токарный станок с педальным приводом он снабдил массивным маховым колесом, которое обеспечивало равномерное вращение. Печатный станок Леонардо дополнил устройством для автоматической подачи листов бумаги – так появился прототип современного принтера с автоподачей бумаги. Механику Леонардо не зря называл «раем математических наук», именно в этой области разум гения взмывал в неведомые и беспредельные высшие сферы творчества.

 

В наследии Леонардо оказались представлены (правда, невостребованные при жизни гения) весьма сложные и разнообразные варианты зубчатых передач, начиная от простейшей, так называемой цевочной, где зубьями колес служат цилиндрические шпеньки, до весьма сложной глобоидной червячной, в которой поверхность ведущего элемента (винта или червяка) имеет вогнутую форму и охватывает ведомую шестерню под большим углом. Леонардо начертил эскизы устройств для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Он сконструировал коническую и спиральную передачи, придумал роликовую цепь, которая и сегодня применяется в велосипедах, мотоциклах и множестве других механизмов. Конструирование сложных машин и их элементов привело Леонардо к созданию основ теории передаточных механизмов – пространственных и плоских зубчатых зацеплений, передач с гибкими звеньями и с переменными скоростями вращения. Оно послужило фундаментом, на котором спустя века выросла классическая инженерная механика, обретшая строгую математическую форму только в Новое время, когда индустриализация Европы востребовала все накопленное цивилизацией научное наследие. Еще одно значение Леонардо – он был реалистом, одним из предтеч классической науки, который своим появлением ознаменовал отказ передовой мысли Европы от мистических соблазнов и пустых поисков алхимии: «О, искатели вечного движения, сколько пустых проектов создали вы в подобных поисках! Прочь идите вместе с делателями золота!»

 

Новое время

 

Промышленная революция ознаменовалась переходом от деревянных передач к металлическим. Ветряные и водяные движители уже могли создавать усилия, которые не выдерживали деревянные детали. Поиск новых источников энергии и создание механизмов, способных заменить ручной труд, явились одним из основных факторов промышленной революции. Только во Франции к началу 18 века имелось 80 тыс. мукомольных мельниц, 15 тыс. мельниц, используемых в промышленных целях, и 500 мельниц для измельчения железной руды. По сравнению со Средними веками, передаточные механизмы начали использоваться очень широко. От мельниц с помощью зубчатых и ременных передач приводились в движение токарные станки, сверлильные станки, роликовые станки для получения металлических листов и ротационные резаки для их разрезания, вентиляторы для шахт, шахтные подъемники и насосы для шахт с цепным приводом. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с целью приведения в действие ударных устройств средневековые мастера стали применять кулачковый и кривошипный механизмы. Таким образом, механизированные фабрики Европы Нового времени в результате промышленной революции заменили ручной труд машинами, а также сконцентрировали большие мощности на относительно небольших площадях. Однако передаточные механизмы были в 17-18 веках достаточно громоздкими и неэффективными. Именно в это время ученые-механики начали разрабатывать классическую теорию зацепления профилей зубьев (Ф.Делахир, М.Камус, Л.Эйлер).

 

С появлением паровой машины возникла необходимость в передаче еще больших мощностей. Соответственно, потребовалось конструировать металлические редукторы. К 1850 году ткацкие станки с механическим приводом были уже втрое производительнее ручных станков. Более дешевая энергия дала возможность повысить быстродействие станков, и это укрепило их экономическое преимущество. Паровой двигатель был достаточно мощным, чтобы приводить в движение несколько текстильных станков, и соответствующие станки приходилось размещать вокруг двигателя. Паровой двигатель также сделал возможным размещение производств не только у воды, а там, где были уголь, рабочие руки, рынки сбыта и транспорт. Новое время проводило и селекцию самых оптимальных конструкций зубчатых передач – тиражироваться начинали именно те, что давали максимальный экономический эффект. К середине 19 века, по-видимому, следует отнести появление первых серийных редукторов. Ну а появление во второй половине 19 века электрического привода, бензиновых и дизельных двигателей означало разработку редукторов с заданными параметрами. Зубчатые механизмы предназначались для передачи вращательного движения от высокооборотных двигателей и преобразования (снижения) его параметров. Даже самые первые электродвигатели и ДВС обладали скоростью и моментом, как правило, не подходящим для использования в технологическом процессе.


Это сегодня трудно найти такую машину, в которой нет зубчатого механизма. Они применяются практически во всех машинах, во всех разновидностях технологического оборудования. Но, как мы видим, зубчатые передачи прошли многовековой путь развития. […].

 

 

www.obo-rt.ru

 

Оборудование Разработки Технологии
Автор: Андрей Соловов

 

 

Передачи и механизмы, преобразующие вид движения » Ремонт Строительство Интерьер


Кроме передач вращательного движения, в металлорежущих станках находят применение передачи и механизмы, преобразующие движения. К ним относятся реечные и винтовые передачи, кулачковые, кривошипно-шатунные и эксцентриковые механизмы.

Реечные передачи. Они служат для преобразования вращательного движения шестерни 1 в поступательное перемещение рейки 2 или наоборот и применяются во фрезерных станках для переключения блоков зубчатых колес при изменении частоты вращения шпинделя и минутных подач стола, перемещения хобота горизонтально-фрезерных станков. Окружные шаги реечной шестерни и рейки должны быть одинаковыми. При повороте реечной шестерни на один оборот рейка переместится на величину, определяемую по формуле

l = пmz,

где l — величина перемещения рейки за один оборот реечной шестерни, мм; п — постоянное число, равное 3,14; m — модуль реечной шестерни или рейки; z — число зубьев реечной шестерни.

Винтовые передачи. Служат для преобразования вращательного движения винта или гайки в поступательное одного из звеньев передачи.

Ведущим звеном винтовой передачи может быть винт или гайка. Так, вращение винта поперечной подачи стола преобразуется в поступательное перемещение гайки и связанных с ней салазок. При вращении винта вертикальной подачи он дополнительно получает поступательное перемещение, ввинчиваясь в неподвижную гайку, поднимая или опуская консоль вместе со столом. В основном все ходовые винты фрезерных станков изготавливаются однозаходными, а поэтому за каждый оборот винта гайка переместится на величину шага резьбы.


Кулачковые механизмы. Предназначены для преобразования вращательного движения ведущего звена (кулачка) в поступательное перемещение ведомого звена с любой наперед заданной скоростью. Кулачковые механизмы, применяемые в металлорежущих станках, делятся на два типа: дисковые и барабанные.

На рис. 102,а показан принцип работы кулачкового механизма с дисковым кулачком. Фигурный дисковой кулачок 1 равномерно вращается от привода. С его криволинейной поверхностью соприкасается ролик 2, связанный с рычагом 3, на конце которого закреплен зубчатый сектор 4, перемещающий рейку 5.

При вращении кулачка 1 ролик 2 меняет свое положение относительно оси вращения кулачка, а рычаг 3 поворачивается вокруг своей оси и передает качение зубчатому сектору, связанному с рейкой, в результате чего рейка 5 получает возвратно-поступательное перемещение. Скорость и длина перемещения рейки зависят от профиля кулачка.

На рис. 102, б показан принцип работы кулачкового механизма с кулачком барабанного типа. На барабане 1 имеется фигурный паз, в котором размещен ролик 2, увязанный с ползуном 3.

При вращении барабана боковые стороны фигурного паза заставят ролик, а вместе с ним и ползун совершать возвратно-поступательное продольное перемещение. Величина перемещения ползуна будет зависеть от величины наклона боковых сторон фигурного паза.


IX. Механические передачи вращательного движения.

 

В биомеханике вращательное движение практически не встречается, в основном преобладают возвратно-поступательные механизмы с шарнирными сочленениями. В технике вращательное движение используется весьма широко, а именно – при передачи механической энергии (движения) от двигателя к исполнительному органу машины или прибора, а так же для преобразования видов движения, моментов и усилий в передаточных механизмах (устройствах). Примером передаточного механизма может послужить привод механического перемешивающего устройства (Рис. IX. 1), состоящий из двигателя 1, передаточного устройства 3 и исполнительного механизма 4 со своим рабочим органом, соединенных с помощью муфт 2.

Рис. IX. 1

Приводом оборудования называется сочетание двигателя и передаточного устройства. Назначение двигателя сводится к превращению одного вида энергии в другой. Так, двигатель внутреннего сгорания превращает потенциальную энергию топлива в механическую энергию выходного вала, электродвигатель преобразует электрическую энергию – в механическую.

Любое передаточное устройство характеризуется мощностью двигателя Nдв:

,

где Мк – передаваемый крутящий момент;

ω – угловая скорость двигателя, рассчитываемая по формуле:

,

а так же эффективностью передачи энергии, оцениваемой коэффициентом полезного действия (КПД) η:

.

Следует иметь в виду, что при наличии в схеме устройства муфт, опор или редукторов КПД рассчитывается с учетом коэффициентов полезного действия в этих устройствах:

,

где η1 – КПД муфты;

η2 – КПД опоры;

k – число опор;

η3 – КПД редуктора;

l – число ступеней редуктора.

Основным кинематическим параметром передаточного механизма является передаточное отношение и – отношение угловых скоростей вала ω1 и редуктора ω2:

.

Редуктор – закрытая зубчатая передача, служащая для уменьшения числа оборотов вала. Очень часто в механике используются закрытые зубчатые передачи, служащие для увеличения числа оборотов – мультипликаторы.

В зависимости от типа звена, передающего вращающий момент, механические передачи подразделяются на несколько видов, основными и наиболее употребляемыми из которых являются:

– фрикционные передачи;

– передачи с гибким тяговым органом;

– зубчатые передачи.

 

Фрикционные передачи.

Принцип работы фрикционных передач основан на трении. в связи с чем фрикционные передачи имеют отличительную особенность – необходимость поджатия одного диска передаточного устройства к другому, для чего один из дисков устанавливают на несмещаемой опоре (Рис. IX. 2).

 

Рис. IX. 2

 

Сила P, передающаяся от ведущего диска 1 к ведомому диску 2, связана с усилием поджатия F в соотношении:

,

где f – коэффициент трения дисков;

β – коэффициент запаса передаваемого усилия.

Передаточное отношение фрикционной передачи зависит от соотношения диаметров ведущего 1 и ведомого 2 колес:

.

Достоинствами фрикционных передач являются простота устройства, бесшумность работы и плавность движения. Однако они используются в механизмах, передающих небольшие усилия, что связано с эффектом проскальзывания одного диска по другому. Вызванное этим непостоянство передаточного отношения, а также необходимость использования больших усилий поджатия, является основным недостатком фрикционных передач с точки зрения кинематики.

 

Ременные передачи.

Ременные передачи, а также цепные передачи и передачи с использованием тросов, широко используются в производстве. Основной тяговый орган ременной передачи – ремень, помещенный на шкиве (Рис. IX. 3). По виду ремня передачи подразделяются на:

плоскоременные (ремень выполнен из резинотканевой ленты):

 

 

ременно-зубчатые (ремень с зубьями):

 

 

Используются в роторно-таблетных аппаратах, а также устройствах, где требуется обеспечить достаточную прочность в передачи вращательного движения.

круглоременные передачи используются в малогабаритных установках:

 

 

клиноременные передачи, наиболее часто используемые в технике:

 

 

Передача вращения происходит вследствие фрикционного взаимодействия ремня и поверхности канавки. Вставленные в резину тросики укрепляют ремень, тем самым

способствуя передаче больших усилий.

поликлиновые:

 

 

Ремни фрикционных передач являются стандартными изделиями. Подбор ремня клиноременной передачи проводится с использованием справочных материалов, в которых даны марки ремней – А,О и т.д. (Рис. IX. 3).

 

 

Рис. IX. 3

Основным элементом расчета фрикционных передач на прочность является оценка сечения ремня. Так, для клиноременной передачи рассчитывается количество ремней z:

,

где N0 – общая передаваемая мощность;

N1 – стандартная передаваемая мощность;

С1 – поправочный коэффициент, учитывающий удлинение ремня при работе;

С2 – поправочный коэффициент, определяемый различными растяжениями ремней при использовании нескольких ремней в передаче;

С3 – погрешность передачи, связанная с тем, что ремни с большим сечением приводят к большей погрешности.

Немаловажным при подборе ремня является и то, что материал ремня в результате работы лохматится и пылится.

 

Зубчатые передачи.

Данный вид механических передач лишены недостатков по-сравнению с фрикционными передачами. Главное достоинство зубчатых передач – отсутствие проскальзывания, т.е. постоянство передаточного отношения и возможность передачи больших мощностей. Особенность передачи заключается в большой металлоемкости, а значит, механизмы зубчатых передач имеют значительный вес и зачастую повышенную шумность при передачи крутящего момента.

По степени подвижности осей вращения зубчатые передачи классифицируются на:

– передачи с неподвижными осями (передачи обыкновенного ряда):

 

 

– передачи с подвижными осями или хотя бы одной подвижной осью:

 

 

Ось зубчатого колеса входного вала подвижна относительно оси выходного вала, т.е. колесо входного вала обкатывается по колесу выходного вала. Колесо, работающее на подвижной оси, называется сателлитом. Передачи, в которых хотя бы одна ось подвижна, называются планетарными редукторами.

По взаиморасположению осей вращения зубчатые передачи бывают:

– цилиндрические (оси параллельны):

 

 

– передачи с пересекающимися осями с коническими шестернями:

 

 

– передачи со скрещивающимися осями (червячные передачи):

 

 

Ось червяка (ведущего звена) скрещивается с осью червячного колеса (ведомого колеса).

По направлению линии зубьев передачи подразделяют на:

– прямозубые:

 

Прямозубые передачи просты по устройству, но более шумны при работе и используются при линейной скорости вращения менее 6 м/с, вследствие повышенной вибрации.

– косозубые, где линия направления зубьев не параллельна оси вращения:

 

 

Косозубые передачи дают более плавный ход, что позволяет использовать их при повышенных скоростях, но при этом возникает осевое усилие Q.

– шевронные передачи (средняя комбинация направлений зубьев, ослабляющая осевое усилие):

 

 

По взаимному расположению колес зубчатые передачи делят на:

– передачи с внешним зацеплением:

 

– передачи с внутренним зацеплением:

 

 

По виду профиля зуба передачи могут быть:

– с зубьями трапециидального профиля (профиль сечения зуба – трапеция):

 

 

– с эвольвентными зубьями:

 

– с зубьями, очерченными радиусной дугой (зацепление Новикова):

 

 

Используется для передачи больших усилий.

 

Эвольвентное зацепление.

Наиболее часто в технике используются зубчатые передачи с эвольвентным профилем зуба.

Эвольвентой называют плоскую кривую, являющуюся разверткой эволюты (окружности). Построение эвольвенты начинается с построения основной окружности (Рис. IX. 4), затем по окружности обкатывается без скольжения касательная (прямая О). Полученная в результате кривая 0123 является эвольвентой основной окружности. Аналогично получим эвольвенту обкатыванием основной окружности по касательной.

Рис. IX. 4

 

Тема: Детали машин. Электроприводы

Механика Тема: Детали машин. Электроприводы

просмотров – 432

Лекция №3.

Понятие о передачах

Передачей принято называть механическое устройство, передающее вращательное движение от вала электродвигателя к валу рабочих органов. Одновременно передачи позволяют изменять скорость вращения вала, направление движения на противоположное и преобразовывать один вид движения в другой.

В механических передачах вал с закупленными на нем деталями, передающими вращение, принято называть ведущим, а вал с деталями вращения – ведомым.

Все механические передачи можно разделить на ременные, зубчатые, червячные, цепные и фрикционные.

Зубчатые передачи это механизм, состоящий из 2-х зубчатых колес, сцепленных между собой. Эти передачи получили широкое применение в передаточных механизмах машин.

Учитывая зависимость отконструкции и расположения зубчатых колес, зубчатые передачи подразделяются на цилиндрические, конические и планетарные. По способу зацепления зубьев, зубчатые передачи делятся на передачи с внешним и внутренним зацеплением.

Учитывая зависимость отрасположения зубьев, колеса подразделяются на плоскозубые, косозубые и шевронные. Для передачи сложного вращательного движения используется планетарный зубчатый механизм (рис. 1-2пап), при котором одно зубчатое колесо неподвижно, другое совершает двойное вращение: вокруг своей оси и вокруг оси неподвижного колеса (взбивальная машина).

Ременная передача — осуществляется при помощи двух шкивов, закрепленных на ведущем и ведомом валах, и надетого на эти шкивы ремня. Вращение от одного вала к другому передается посредством трения, возникшего между шкивом и ремнем.

Ремень в поперечном сечении может иметь форму прямоугольника — плоско ременная передача, трапеции — клиноременная передача, круга — круглоременная передача. Ремни выполняются из кожи или хлопчатобумажной и прорезинœенной ткани. Нормальная работа зависит от правильного натяжения ремня. Ременная передача бесшумна в работе, проста по конструкции и предохраняет машину от поломки в случае заклинивания, так как ремень будет пробуксовывать. На предприятиях общественного питания широкое применение получила клиноременная передача, применяемая в картофелœечистках, мясорубках, холодильных агрегатах и т.д.

Червячная передача применяется для передачи движения между валами с пересекающимися осями. Состоит она из винта со специальной резьбой (червяк) и зубчатого колеса с зубьями соответствующей формы. Эти передачи компактны, бесшумны и значительно снижают скорость вращения вала.

Цепная передачи состоит из 2-х закрепляемых на валах звездочек и шарнирной гибкой цепи, которая надевается на звездочки и служит для их связи. Эти передачи применяются в механизмах и машинах при больших расстояниях между валами и параллельном расположении их осœей. Цепные передачи обеспечивают постоянное передаточное отношение и по сравнению с ременной передачей позволяют передавать большие мощности, кроме того, одной цепью можно приводить в движение нескольких валов. К недостаткам цепной передачи можно отнести высокую стоимость обслуживания, сложность изготовления и шума в процессе работы.

Фрикционная передача состоит из 2-х катков, насаженных на валы и прижатых один к другому. Вращение от ведущего катка перелается ведомому за счет силы трения.

При передаче вращения между параллельными валами применяются цилиндрические передачи, между пересекающимися валами — конические.

Эти передачи просты по конструкции, бесшумны в работе и самопредохраняются от перегрузок, однако имеют некоторые недостатки: низкий КПД – 80-90%, непостоянное передаточное число и повышенный износ катков.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение рабочего инструмента. Он состоит из коленчатого вала, шатуна и поршня. При вращении коленчатого вала, шатун зставляет поршень перемещаться возвратно-поступательно. Этот механизм применяется в компрессорах холодильного оборудования.

Понятие об электроприводах

Электроприводом принято называть машинное устройство, используемое для приведения в движение машины. Он состоит из электрического двигателя, передаточного механизма и пульта управления. На предприятиях общественного питания наибольшее распространение имеют двигатели, рассчитанные на напряжение 380/220 В. Это значит, что один и тот же двигатель может работать от сети переменного тока с частотой 50 Гц и с напряжением 380 или 220 В, следует только правильно соединить обмотки его статора. Соединяя их “треугольником”, двигатель подключают к сети напряжением 220 В, соединяя ”звездой, к сети напряжением 380 В.

Универсальные приводы

На предприятиях питания наряду с машинами предназначенными для выполнения одной какой-либо операции применяются универсальные приводы с набором сменных механизмов, выполняющих целый ряд операций по обработке продуктов.

Универсальные приводы используют преимущественно в небольших предприятиях общественного питания, в мясных, овощных и кондитерских цехах.

Универсальным приводом принято называть устройство состоящее из электродвигателя с редуктором и имеющее приспособление для переменного подсоединœения различных сменных механизмов. Он состоит из электродвигателя с редуктором, на котором могут закрепляться и попеременно работать различные по назначению съемные механизмы: мясорубка, взбивалка, овощерезка, мясорыхлитель и другие машины. Отсюда привод получил свое название – “универсальный”.

Применение универсальных приводов значительно увеличивает производительность труда, снижает капитальные затраты, увеличивает коэффициент полезного действия оборудования и т.д.

Сегодня промышленность выпускает универсальные приводы П-11 и ПУ-0.6 для различных цехов, а также приводы специального назначения П-1,1 для сравнительно небольшого ассортимента продукта.

Для работы в небольших столовых, а также в камбузах речных и морских судов используются универсальные малогабаритные привады УММ-ПС иди УММ-ПР. Источником энергии этих приводов макет быть переменный (ПР) или постоянный (ПС) ток.

Универсальный привод общего назначения ПУ-0,6 выпускается двухскоростным с частотой вращения вала 170 и 1400 об/мин и односкоростным с частотой вращения 170 об/мин и мощностью двигателя 0,6 кВт. Он имеет комплект сменных механизмов, которые могут использоваться на небольших предприятиях, где отсутствует цеховое делœение приготовления продукции.

На больших предприятиях общественного питания, где имеется цеховое делœение, используют специализированные универсальные приводы:

— Привод ПМ-1.1 специализированный для мясо-рыбного цеха выпускается в односкоростном или двухскоростном варианте, с частотой вращения вала 170 или 1400 об/мин и мощностью двигателя 1,1 кВт. Он имеет комплект сменных исполнительных механизмов, которые бывают использованы только в мясо-рыбных цехах предприятий.

— Привод ПХ-0,6 специализированный для холодных цехов. Состоит из односкоростного привода П-0,6 и комплекта сменных исполнительных механизмов, которые бывают использованы в холодных цехах.

– Привод ПГ-0,6 специализированный для горячих цехов, состоит из полноскоростного привода П-0,6 и комплекта сменных исполнительных механизмов, которые бывают использованы в горячих цехах.

— Привод П-П универсальный состоит из двухступенчатого зубчатого редуктора, двухскоростного двигателя. Частота вращения приводного вала привода составляет ПО и 330 об/мин. На горловинœе привода расположена рукоятка с кулачком для крепления сменных исполнительных механизмов. Переключатель скоростей электродвигателя, пусковая кнопка и кнопка возврата гешевого релœе смонтированы на пульте управления.

Все выпускаемые приводы и сменные механизмы к ним имеют буквенные и цифровые обозначения.

Буква П – обозначает слово привод, У – универсальный, М – мясной цех, X – холодный цех, Г — горячий цех. Цифры, следующие за буквенными обозначениями, указывают на номинальную мощность электродвигателя привода в киловаттах.

Сменные механизмы (МО. комплектуемые к универсальному или специализированным приводам, имеют определœенный порядковый номер.

Номер 2 — мясорубка, 3 — соковыжималка, 4 — взбивалка, 5 — картофелœечистка, 6 – мороженница, 7 – протирочный механизм, 8 – фаршемешалка, 9 — куттер, 10 — овощерезка, 11 — телœежка или подставка для привода, 12 – размолочный механизм, 13 — приспособление для чистки ножей и вилок, 14 — колбасорезка, 15 – косторезка, 16 — точило, 17 — рыбоочиститель, IS — механизм для фигурной нарезки овощей, 19 — рыхлитель мяса, 20 – механизм для взбивания, 21 – котлетоформовочный механизм, 22 – механизм для нарезки вареных овощей, 24 – просœеиватель, 25 — механизм для перемешивания салатов и винœегретов, 27 – механизм для нарезки свежих овощей, 28 — механизм для нарезки сырых овощей брусочками.

Цифра, следующая за порядковым номером механизма показывает величину средней производительности. Вместе с тем, некоторые сменные механизмы обозначаются двумя или более цифрами. К примеру, МС-4-7-8-20. Это обозначение свидетельствует о многоцелœевом назначении механизма: 4 — взбивать продую-, 7 — протирать продукт, 8 – перемешивать фарш, 20 — емкость бачка.

Правила эксплуатации и техники безопасности универсальных приводов

Подготовку к работе универсального привода проводит повар, закрепленный за данной машиной, который перед началом работы обязан выполнить требования техники безопасности и соблюдать при работе с машиной безопасность труда.

Вот в связи с этим перед началом работы проверяется правильность установки универсального привода, исправность сменного механизма и правильность его сборки и крепления с помощью винтов-зажимов. При установке корпуса сменного механизма в горловинœе привода контролируют чтобы конец рабочего вала механизма попал в гнездо привода вала редуктора универсального привода. Проверяется наличие ограждающих устройств, заземления или зануления.

Убедившись в исправности сменного механизма и привода, производят пробный пуск па холостом ходу. Привод должен работать с небольшим шумом. В случае неисправности привод останавливают и устраняют причину неисправности. Регулировать скорость вращения в процессе работы разрешается только при наличие вариатора в конструкции машин.

Приготовленные продукты загружать в сменные механизмы нужно только после включения универсального привода, исключение составляет только взбивальный механизм, у которого сначала загружают в бачок продукты, а затем включают универсальный привод.

При работе запрещается перегружать сменный механизм продуктами, так как это приводит к ухудшению качества или порче продуктов, а так же к поломке машины. Особое внимание нужно уделить строгому соблюдению правил безопасности при работе с универсальным приводом, т.к. неосторожность приводит к травмам обслуживающего персонала.

Категорически запрещается работать на машинœе без наличия соответствующих предохранительных устройств, а также подталкивать продукты в горловину сменного механизма руками.

Осмотр универсального привода и установленного сменного механизма, а так же устранение неполадок разрешается проводить только после выключения электродвигателя универсального привода и его полной остановки.

После окончания работы универсальный привод выключают и отключают от электросœети. Только потом можно снимать сменный механизм для разборки, промывки и сушки.

Профилактический и текущий ремонт универсального привода и сменных механизмов проводят специальные работники согласно заключенного договора.

КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ В КОНСТРУКЦИЮ МЕХАНИЗМА. ЧАСТЬ 3

Были два предыдущих поста о конструкции механизмов, которые можно найти (здесь) и (здесь). В этой третьей и последней части мы рассмотрим еще несколько механизмов, полезных в мире литья пластмасс: зубчатые и храповые механизмы.

Шестерни

Шестерни — это механизмы, которые используются для передачи вращательного движения или крутящего момента от одного вала к другому. Они также способны преобразовывать вращательное движение в поступательное, как в стойке.Шестерни являются одним из наиболее широко используемых механизмов и, следовательно, одним из самых полезных. Две или более шестерни, работающие синхронно, становятся зубчатой ​​передачей, и ее можно считать машиной, потому что в ней выполняется работа. Взаимодействие между двумя шестернями создает механическое преимущество, которое меньше, равно или больше 1 в зависимости от соотношения размеров зацепляющихся шестерен. Крутящий момент следует пропорциональному соотношению между шестернями, как и относительные размеры шестерен и скорости вращения.Первичная шестерня, которая вращает другие шестерни, известна как ведущая шестерня; шестерни, которые вращаются, называются ведомыми шестернями. Другие шестерни в зубчатой ​​передаче между входной и выходной шестернями называются промежуточными шестернями, поскольку их роль заключается только в передаче крутящего момента или вращения.

Существует великое множество типов зубчатых колес и конфигураций зубчатых колес, но мы будем классифицировать их по взаимному расположению осей вращения. По этой классификации в основном существует три типа зубчатых колес: параллельные, пересекающиеся и ни параллельные, ни пересекающиеся.

Шестерни для соединения параллельных валов

Эти конфигурации зубчатых колес таковы, что оба вала выровнены параллельно друг другу и перпендикулярны осям вращения.

  • Цилиндрические зубчатые колеса: Это самые основные типы зубчатых колес, которые могут быть двух типов — внутренние и внешние. Внутренняя шестерня, как и большинство шестерен, имеет зубья на внешней поверхности цилиндра, а внешняя шестерня имеет зубья на внутренней поверхности цилиндра.Это приводит к внутреннему и внешнему зацеплению шестерен соответственно.
  • Косозубые шестерни: В отличие от прямозубых шестерен, эти шестерни имеют зубья, нарезанные под углом и не параллельные осям вращения. Это является преимуществом, поскольку зубья между противоположными шестернями входят в контакт более плавно и, таким образом, создают гораздо меньший шум.
  • Шестерни типа «елочка» (двойные косозубые): эта шестерня создается путем соединения двух косозубых шестерен, которые являются симметричными, но зеркальными, что приводит к V-образному набору зубьев.Шестерни-елочки полезны, потому что они уравновешивают осевое усилие, которое можно найти в косозубых передачах.
  • Зубчатые рейки и шестерни: Эта конфигурация зубчатых колес состоит из обычной шестерни и прямого стержня — зубчатой ​​рейки, которая может иметь бесконечный радиус кривизны. Это особенно полезно для преобразования вращательного движения в поступательное.

Шестерни для соединения пересекающихся валов

Эти конфигурации зубчатых колес имеют валы, которые не параллельны друг другу, но расположены таким образом, что при их удлинении они пересекаются в одной точке.

  • Прямые конические зубчатые колеса: Взаимодействие зубчатого колеса прямолинейного конического зубчатого колеса подобно зацеплению двух конусов, но с обрезанием большей части их вершин, оставляя только основание. Когда шестерни входят в зацепление, воображаемые вершины обоих конусов должны встретиться в одной мгновенной точке. Зубья конических шестерен прямые.
  • Спиральные конические шестерни: Эти шестерни практически не отличаются от прямозубых конических шестерен, но отличаются одним важным моментом; зубья нарезаны таким образом, что если их вытянуть к общему центру, они образуют спираль.Преимущества и недостатки между спиральными и прямыми коническими зубчатыми колесами аналогичны преимуществам и недостаткам между прямозубыми и косозубыми колесами.

Шестерни для соединения непараллельных и непересекающихся валов

Эти конфигурации шестерен имеют валы, которые не параллельны и не пересекаются.

  • Косозубые шестерни: Также известные как косые шестерни, оси вала не параллельны, как и его оси вращения. По сути, это две косозубые шестерни, зацепляющиеся перпендикулярно, что приводит к изменению направления и оси вращения между валами.
  • Гипоидные шестерни: Эти шестерни очень похожи на спиральные конические шестерни, с тем отличием, что оси валов не пересекаются. Эти шестерни в основном предназначены для валов, которые перпендикулярны друг другу.
  • Червячные передачи: Как и конические передачи, червячные передачи могут изменять ось вращения между двумя валами, но ограничены одной ориентацией: валы перпендикулярны друг другу. Набор червячной передачи выглядит как винт и типичная прямозубая или косозубая шестерня, соединенные вместе для обеспечения перпендикулярного вращения.Его основным преимуществом является способность обеспечивать передаточное число до 500:1, а его основным недостатком является низкий КПД из-за большого трения.

Шестерни — очень полезные механизмы, и они не ограничиваются упомянутыми выше. Некоторые другие типы включают: коронные шестерни, магнитные шестерни, зубчатые колеса, гармонические шестерни и другие; у каждого из них есть приложения, которые можно адаптировать для пластиковых деталей.

Трещотки

Этот механизм состоит из колеса или зубчатой ​​рейки.Зубчатая рейка очень похожа на шестерню, но без взаимодействия с другой шестерней. Они сцепляются с ведущей собачкой таким образом, что вращение колеса или перемещение рейки ограничивается одним направлением. Ведущая собачка прикреплена к качающемуся рычагу, который управляет движением колеса или стойки. Затем дополнительная собачка гарантирует, что движение не изменится на противоположное, заклинивая на месте после каждой доли оборота или линейного движения, но в противном случае будет скользить по зубьям храпового колеса или рейки только в том случае, если оно движется в правильном направлении.

Храповые механизмы применяются в простых формах, таких как замки и застежки ремней безопасности, а также в необычных формах, таких как турникеты.

На этом мы завершаем серию статей о конструкции механизмов. Область проектирования механизмов действительно интересна, и практически нет ограничений на то, как каждый из этих механизмов может быть объединен и заставить взаимодействовать друг с другом для создания чрезвычайно сложных и умных движений. Изобретательность и импровизация, связанные с созданием некоторых механизмов, могут быть действительно захватывающими.

Чтобы узнать больше о механизмах, нажмите здесь

Нажмите на картинку, чтобы загрузить нашу электронную книгу по проектированию механизмов

 

Механизм для передачи вращательного движения от одного вала к другому

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к механизму для передачи вращательного движения от одного вала к другому.

Ременные или цепные передачи обычно используются для передачи вращательного движения от одного вала к другому, например, от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания к его распределительному валу.Однако такие приводные механизмы имеют тенденцию к износу и могут стать шумными. Колебания крутящего момента также вызывают вибрации в цепи или ремне, что увеличивает износ. Для решения этих проблем используются натяжные устройства и демпферные планки, но они усложняют механизм, снижают его эффективность и могут создавать дополнительный шум. Также часто необходимо, чтобы ведомый вал вращался с точностью до доли скорости ведущего вала и поддерживал постоянное соотношение фаз с ним. Любой свободный ход в механизме из-за износа или ослабления затрудняет поддержание этих взаимосвязей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с этим изобретением предлагается механизм для передачи вращательного движения от одного вала к другому, содержащий: соединительный элемент, установленный в трех нелинейных точках на опоре с возможностью орбитального движения относительно опоры, но стесненной против поворота относительно нее; первый вал, соединенный с приводом с соединительным элементом, так что вращение первого вала заставляет соединительный элемент совершать орбитальное движение относительно опоры; первое зубчатое колесо, прикрепленное к звену звена для совершения вместе с ним орбитального движения; и второй вал, расположенный параллельно первому валу и связанный с приводом с первой шестерней, так что орбитальное движение соединительного элемента заставляет второй вал вращаться со скоростью, отличной от скорости первого вала.

Предпочтительные признаки изобретения будут очевидны из второстепенных пунктов формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь изобретение будет описано просто в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

РИС. 1 показан условный цепной привод с верхним расположением кулачков двигателя внутреннего сгорания;

РИС. 2 показано звено, иллюстрирующее способ передачи привода от одного вала к другому в этом изобретении;

РИС.2А показан вид в разрезе по линии А-А на фиг. 2;

РИС. 3 показано звено, используемое в одном варианте осуществления механизма согласно данному изобретению;

РИС. 3А показан вид сверху в разрезе по линии А-А на фиг. 3;

РИС. 4 показано звено, используемое во втором варианте осуществления механизма в соответствии с настоящим изобретением;

РИС. 4А показан вид в разрезе по линии А-А на фиг. 4;

РИС. 5 показана модифицированная звездочка для использования в звене, показанном на фиг.4;

РИС. 6 показано звено, ограниченное муфтой Олдхема; и

РИС. 6А представляет собой вид в разрезе по линии А-А на фиг. 6.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение будет проиллюстрировано описанием его использования в двигателе внутреннего сгорания для передачи вращательного движения от коленчатого вала к одному или нескольким распределительным валам и к другим вспомогательным компонентам.

РИС. 1 показана обычная конструкция, в которой шестерня 1 распределительного вала приводится в движение шестерней 2 коленчатого вала посредством цепной передачи.Цепь 3 проходит вокруг натяжной планки 4, натяжителя 5 и между направляющими 6 и 7. Цепь также проходит вокруг направляющего колеса 8 и промежуточной звездочки 9, которая может, например, приводить в действие таймер впрыска топлива.

РИС. 2 показано простое треугольное звено 10 для передачи вращательного движения от первого вала 11 ко второму валу 12, параллельному первому валу 11. Валы 11 и 12 соответственно несут эксцентриковые кривошипы 11А и 12А, которые шарнирно соединены с соответствующими углами ссылка 10.Промежуточный вал 13 с аналогичным кривошипом 13А расположен в третьем углу звена 10. Как будет понятно из следующего описания, промежуточный вал 13 необходим для обеспечения того, чтобы механизм мог передавать крутящий момент, когда валы 11 и 12 и их кривошипы 11А и 12А расположены по прямой линии.

Вращение вала 11 с кривошипом 11А заставляет звено 10 совершать орбитальное движение, при котором каждая часть звена, например ось кривошипа 11А, движется по окружности с радиусом R, который соответствует расстоянию между оси кривошипа 11а и вала 11.Валы 12 и 13 и их соответствующие кривошипы 12А и 13А, разумеется, также расположены со смещением друг от друга на расстояние R и в направлении, параллельном смещению между валом 11 и его кривошипом 11А. Следует понимать, что во время орбитального движения звено 10 остается в той же ориентации относительно валов 11, 12 и 13, то есть не вращается относительно валов. Таким образом, все части звена 10 движутся с одинаковой скоростью друг с другом.

Орбитальное движение звена 10 заставляет кривошип 12А двигаться вокруг оси вала 12 и, таким образом, вращать этот вал.Следует понимать, что валы могут быть соединены со звеном своими кривошипами в любом расположении и что другие валы могут быть соединены эксцентриковыми кривошипами со звеном, если всегда имеется по крайней мере три кривошипа, которые соединены со звеном в трех точках. нелинейные точки.

РИС. 3 показано треугольное звено 10, используемое для передачи вращательного движения от приводного вала 14 стартера к звездочке 15, прикрепленной к коленчатому валу 16 двигателя внутреннего сгорания. Звездочка 15 соединена с коленчатым валом 16 однонаправленной роликовой муфтой (не показана).Звездочка 15 входит в зацепление с внутренней шестерней 17, предусмотренной в звене 10. Центры звездочки 15 и шестерни 17 смещены на расстояние R2, соответствующее смещению между валом 14 и его эксцентриковым кривошипом 14А. Предусмотрен по меньшей мере один промежуточный вал 13 и кривошип 13А, чтобы ограничивать движение звена по орбите. Вращение вала 14 вызывает орбитальное движение звена 10, а орбитальное движение внутреннего зубчатого колеса 17 заставляет звездочку 15 вращаться вокруг своей оси, тем самым передавая привод на коленчатый вал 16.Передаточное число между приводным валом 14 стартера и коленчатым валом 16 определяется формулой (cb)/c, где b — радиус внутренней шестерни 17, а c — радиус звездочки 15. Таким образом, видно, что при малой разнице радиусов внутренней шестерни 17 и звездочки 15 получается большой шаг вниз. С другой стороны, если радиус звездочки 15 намного меньше, чем у внутреннего зубчатого колеса 17, создается большое повышение. В проиллюстрированном варианте осуществления шаг вниз составляет примерно 1:12, т.е. коленчатый вал 16 поворачивается один раз каждые двенадцать оборотов ведущего вала 14 стартера.

РИС. 4 показано треугольное звено 10, используемое для привода двух звездочек 20 и 21, которые соответственно соединены с двумя верхними распределительными валами (не показаны) двигателя внутреннего сгорания. Звездочки 20 и 21 соответственно входят в зацепление с внутренними шестернями 22 и 23, закрепленными на звене 10. Звено 10 приводится в движение по орбите коленчатым валом 24 двигателя, соединенным со звеном 10 эксцентриковым кривошипом 24А, а промежуточный вал 18 вращается. соединен с центром звена 10 кривошипом 18А. Центры звездочек 20 и 21 смещены от центров шестерен 22 и 23 на расстояние R3, соответствующее смещению между коленчатым валом 24 и его кривошипом 24А и между промежуточным валом 18 и его кривошипом 18А.В проиллюстрированном варианте осуществления звездочки 20 и 21 и шестерни 22 и 23 предназначены для удержания звена 10 в орбитальном движении, а также для вращения распределительных валов (не показаны). Однако в предпочтительном варианте осуществления звездочки и шестерни модифицированы для обеспечения поверхности ролика, которая воспринимает силы, необходимые для поддержания звена в орбитальном движении. В этом случае звездочки 20 и 21 имеют по существу цилиндрическую форму с зубьями 25 вокруг одного конца цилиндра и поверхностью 26 ролика вокруг другого конца цилиндра, как показано на фиг.5. Радиус поверхности 26 ролика соответствует радиусу делительной окружности. Внутренние шестерни 22 и 23 также снабжены роликовой поверхностью, примыкающей к их зубьям (не показаны). В качестве альтернативы можно использовать дополнительные промежуточные валы (не показаны) с эксцентриковыми кривошипами для удержания звена в орбитальном движении. Промежуточный вал 18 и его кривошип 18А, показанные на фиг. 4, конечно, можно было бы заменить другими средствами ограничения вращения звена 10, например штифтом, который прикреплен к звену 10 и предназначен для перемещения вокруг внешней поверхности круглого выступа, предусмотренного на двигателе или другой опоре. .

Тяга особенно подходит для привода распределительного вала(ов) двигателя внутреннего сгорания, поскольку она проста, компактна, легка и эффективна. Кроме того, необходимое понижение 2:1 легко обеспечивается за счет использования звездочек с радиусом, равным 2/3 радиуса внутренних шестерен. Изображенное внутреннее и внешнее зубчатое колесо имеет высокую эффективность и очень прочно.

Также можно прикрепить звездочку к звену и обеспечить ее зацепление с внутренней шестерней, соединенной с валом.При такой компоновке ведомый вал вращается в противоположном направлении по сравнению с описанной выше компоновкой и понижающая передача от звена к валу увеличивается по мере уменьшения разности радиусов звездочки и шестерни.

Для дальнейшего упрощения вспомогательные компоненты двигателя, такие как генератор переменного тока, водяной насос, охлаждающий вентилятор, компрессор кондиционера и т. д., также могут приводиться в действие от того же звена, при необходимости с соответствующей понижающей передачей. Поскольку звено выходит из равновесия во время работы, на ведомый и ведущий валы предпочтительно устанавливать противовесы, чтобы вибрация не передавалась двигателю.

Вместо одного или нескольких промежуточных валов можно использовать одну или несколько муфт Oldham для приведения звена к орбитальному движению. Муфта содержит пластину, имеющую удлиненные выступы с каждой стороны, причем два выступа расположены под прямым углом друг к другу. Один выступ расположен с возможностью скольжения в прорези, выполненной в звене, а другой – в прорези, предусмотренной в опорном элементе. Муфта позволяет звену совершать поступательное движение и тем самым совершать орбитальное движение, но предотвращает вращение звена относительно опоры.

Различные комбинации валов с эксцентриковыми кривошипами, зубчатыми и звездчатыми соединениями и муфтами Олдхэма могут использоваться для ограничения вращения звена, но для обеспечения его вращения по орбите. Пока звено соответствующим образом ограничено, ведущие или ведомые валы могут быть соединены с ним любым наиболее подходящим способом.

Описанная выше ссылка, конечно же, может использоваться во многих приложениях. Его можно, например, использовать для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач. Звено могло также стать основой прочной и компактной коробки передач.Действительно, описанное звено может быть использовано в качестве альтернативы большинству ременных и цепных передач и могло бы использоваться, например, в приводе велосипедов, мотоциклов, газонокосилок или стиральных машин.

Настоящее изобретение также относится к автомобилю с механизмом описанного выше типа.

Вращательное движение – обзор

11.3.7 Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели преобразуют давление жидкости во вращательное движение. Жидкость под давлением из гидравлического насоса вращает выходной вал двигателя, нажимая на шестерни, поршни или лопасти гидравлического двигателя.Гидравлические двигатели можно использовать для прямого привода, где имеется достаточный крутящий момент, или с редуктором. Большинство гидравлических двигателей должны работать в условиях реверсивного вращения и торможения. Гидравлические двигатели часто должны работать при относительно низкой скорости и высоком давлении и могут испытывать большие колебания температуры и скорости при нормальной работе. Гидравлические двигатели могут создавать чрезвычайно высокие крутящие моменты. В приводах ворот гидравлические двигатели часто сочетаются с механическими приводами (рис.3.151b и 11.23), в частности шестерни. Схематическое изображение на рис. 11.23 показывает гидравлический двигатель, приводящий в движение ведущую шестерню секторных ворот LPV 149 в Новом Орлеане. Это относится ко многим секторным воротам в Соединенных Штатах и ​​множеству роллетных ворот в Европе. В рулонных воротах гидравлические двигатели часто являются движущей силой механической лебедки (рис. 11.8). Гидромоторы также могут быть входом для редуктора, как показано на фото на рис. 11.24. Это система, используемая в шлюзовой камере рыболовного порта Бремерхафена для привода роллетных ворот.

Рис. 11.24. Гидравлический двигатель, приводящий в движение редуктор для рулонных ворот Бремерхафен, Германия.

Существует три типа гидравлических двигателей: шестеренчатые, поршневые и лопастные. Редукторные двигатели компактны и обеспечивают непрерывную работу при номинальном уровне мощности с умеренным КПД. Они обладают высокой устойчивостью к загрязнению гидравлического масла, что важно для применения в загрязненной среде. Мотор-редукторы с внешним редуктором состоят из пары согласованных шестерен, заключенных в один корпус. Обе шестерни имеют одинаковую форму зубьев и приводятся в движение жидкостью под давлением.Одна шестерня соединена с выходным валом, а другая с промежуточным валом. Жидкость под давлением поступает в корпус в месте зацепления шестерен. Он заставляет шестерни вращаться и следует по пути наименьшего сопротивления по периферии корпуса. Жидкость выходит под низким давлением на противоположной стороне двигателя. Жесткие допуски между шестернями и корпусом помогают контролировать утечку жидкости и повышают объемную эффективность. Существует несколько вариантов редукторного двигателя, в том числе геротор, дифференциальный мотор-редуктор и роликовый геротор.Все эти варианты обеспечивают более высокий крутящий момент с меньшими потерями на трение.

Все гидравлические поршневые двигатели доступны в версиях с фиксированным и переменным объемом. Наиболее распространенным типом гидравлического двигателя является аксиально-поршневой тип. Аксиально-поршневые гидромоторы имеют высокий объемный КПД. Это обеспечивает постоянную скорость при переменном крутящем моменте или условиях вязкости жидкости. Аксиально-поршневые гидравлические двигатели также являются одними из наиболее приспособленных к переменным условиям нагрузки. Они доступны в двух основных типах конструкции, включая наклонную шайбу и изогнутую ось.Конструкция с наклонной шайбой является наиболее доступной, но конструкция с изогнутой осью является наиболее надежной и, как правило, более дорогой.

Радиально-поршневые гидромоторы имеют корпус цилиндра, прикрепленный к ведомому валу, и обычно могут создавать больший крутящий момент, чем аксиально-поршневые гидромоторы. Однако они имеют ограниченный диапазон скоростей и более чувствительны к загрязнению гидравлической жидкости. Ствол содержит несколько поршней, которые совершают возвратно-поступательное движение в радиальном отверстии. Внешние концы поршня упираются в упорное кольцо, и жидкость под давлением течет через штифт в центре цилиндра, выталкивая поршни наружу.Поршни упираются в упорное кольцо, и силы реакции вращают ствол. Рабочий объем двигателя изменяется путем смещения ползуна вбок для изменения хода поршня. Когда осевые линии корпуса цилиндра и корпуса совпадают, поток жидкости отсутствует, и поэтому корпус цилиндра останавливается. Перемещение ползуна за центр изменяет направление вращения двигателя. Радиально-поршневые двигатели чрезвычайно эффективны и рассчитаны на относительно высокий крутящий момент. Во многих приводах ворот сектора USACE используются радиально-поршневые гидромоторы.Гидравлический двигатель, показанный на рис. 11.23, представляет собой радиально-поршневой двигатель и обеспечивает крутящий момент 260 Нм/бар. Номинальная скорость 50 об/мин. Гидравлический двигатель приводит в движение ведущую шестерню, которая, в свою очередь, приводит в движение зубчатую рейку на секторных воротах.

Лопастные двигатели компактны, просты по конструкции, надежны и имеют хороший общий КПД при номинальных условиях. Однако они имеют ограниченные низкоскоростные возможности. Лопастные двигатели используют пружины или давление жидкости для выдвижения лопастей. Лопастные двигатели имеют ротор с прорезями, установленный на приводном валу, который приводится в движение ротором.Лопасти, плотно вставленные в пазы ротора, перемещаются в радиальном направлении, уплотняя кулачковое кольцо. Кольцо имеет два больших и два малых радиальных участка, соединенных переходными участками или пандусами. В лопастных двигателях обычно используется двух- или четырехпортовая конфигурация. Четырехпортовые двигатели генерируют вдвое больший крутящий момент примерно на половине скорости двухпортовых двигателей. Высокая эффективность пускового момента двигателей лопастного типа позволяет адаптировать их к приводам подъемных лебедок, позволяя запускать двигатель при высокой нагрузке. Лопастные двигатели обеспечивают хороший КПД, но не такой высокий, как у поршневых двигателей.Срок службы лопастного двигателя обычно меньше, чем у поршневого двигателя.

Глава 1. Введение в механизмы

Йи Чжан
с
Сьюзен Фингер
Стефанни Беренс

Содержание

В этой главе представлены основные физические принципы, лежащие в основе механизмы, а также основные понятия и принципы, необходимые для этого курс.

1.1 Сила и крутящий момент

1.1.1 Сила
Сила: средство или влияние, которое при применении к свободному тела приводит главным образом к ускорению тела, а иногда и к упругая деформация и другие эффекты.

Каждый день мы имеем дело с силами того или иного рода. А давление это сила. Земля обладает силой притяжения ко всем тела или предметы на его поверхности. Изучить силы, действующие на объекты, мы должны знать, как приложены силы, направление силы и их значение. Графически силы часто представляются вектор, конец которого представляет точку действия.

Механизм отвечает за любое действие или реакцию. Машины основаны на идее передачи усилий через ряд заранее определенных движений. Эти родственные понятия являются основа динамического движения.

1.1.2 Крутящий момент

Крутящий момент: Что-то, что производит или имеет тенденцию производить вращение и чья эффективность измеряется произведением силы и перпендикулярное расстояние от линии действия силы до ось вращения.

Рассмотрим рычаг, показанный на рис. 1-1.Рычаг брусок, который может свободно вращаться вокруг фиксированной точки А, называемой точка опоры ; на одну сторону рычага действует груз, а уравновешивающий сила действует на другую сторону рычага.

Рисунок 1-1 Рычаг с уравновешенными силами

Для анализа рычагов нам нужно найти крутящие моменты сил, действующих на рычаг. Для получения крутящего момента силы W о точки A, умножьте W на l 1 , ее расстояние от А.Аналогично F x l 2 крутящий момент F о точка опоры А.

1.2 Движение

Движение : изменение положения или ориентации.

1.2.1 Движение по прямой траектории

Начнем изучение движения с простейшего случая — движения в прямая линия.

  1. Положение и перемещение вдоль линии
    Первый шаг в изучении движения — это описание положения движущийся объект.Рассмотрим автомобиль на прямом участке с востока на запад. шоссе. Мы можем описать рабочий объем автомобиля формулой говоря, что «машина находится в 5 км к западу от центра города». В этом описание, мы указали два фактора, исходную точку измерения и направление смещения .
  2. Скорость
    Мы можем определить скорость объекта, постоянно движущегося как его перемещение в единицу времени:
    (1-1)

    где t = t2 – t1 – интервал времени, в течение которого перемещение произошел.Когда скорость меняется, мы можем позволить временному интервалу стать бесконечно мало, поэтому


    (1-2)
  3. Ускорение
    Ускорение — изменение скорости в единицу времени период. Если скорость изменяется с постоянной скоростью, то мы можем описать ускорение на
    (1-3)

    В более общем смысле ускорение


    (1-4)
1.2.2 Линейное движение в пространстве

Картина усложняется, когда движение не просто вдоль прямой, а уходит в плоскость.Мы тут может описать движение с вектором, который включает в себя величину и направление движения.

  1. Вектор положения и Вектор смещения
    Направленный сегмент, описывающий положение объекта относительно начала координат является вектором положения , как d 1 и d 2 на рисунке 1-2
    Рисунок 1-2
    Вектор положения и вектор смещения

    Если мы хотим описать движение из позиции d 1 в position d 2 , например, мы можем использовать вектор d 1 , вектор начинается в точке, описанной d 1 и идет к точке, описанной d 2 , который называется вектором смещения .


    (1-5)
  2. Вектор скорости
    Для смещения d происходящего в временной интервал t, средняя скорость на интервале
    (1-6)

    Ясно, что V ave имеет направление d .

    В пределе, когда дельта t приближается к нулю, мгновенная скорость равна


    (1-7)

    Направление V – это направление d для очень маленького смещение; следовательно, он находится вдоль или по касательной к пути.

  3. Вектор ускорения
    Мгновенное ускорение является пределом соотношения В /t, ​​когда t становится очень малым: (1-8)
1.2.3 Движение твердого тела в плоскости

В предыдущих разделах обсуждалось движение частиц. Для жесткого тело на плоскости, его движение часто сложнее, чем движение частицы потому что он состоит из линейного движения и вращательного движение. Обычно этот вид движения можно разложить на два движения (рис. 1-3), это:

  1. Линейное движение центра масс твердого тела.В эта часть движения, движение такое же, как движение частица на плоскости.
  2. Вращательное движение твердого тела относительно к его центру масс .
Рисунок 1-3
Движение твердого тела на плоскости

1.3 Закон движения Ньютона

1.3.1 Первый закон Ньютона

Когда на тело не действует никакая сила, оно остается в покое или движется по по прямой с постоянной скоростью. Этот принцип инерции также известный как первый закон Ньютона. Именно из этого закона Ньютон смог построить наше нынешнее понимание динамики.

1.3.2 Второй закон Ньютона

Из нашей повседневной жизни мы можем наблюдать, что:

  1. Когда сила F приложена к объекту, V , изменение скорость объекта увеличивается с увеличением времени delta t увеличивается;
  2. Чем больше сила F , тем больше V ; и
  3. Чем больше тело (предмет), тем менее легко ускоряется силами.

Удобно записать пропорциональность между F t и V в виде:

(1-9)

Константа пропорциональности m зависит от объекта. Этот постоянная м называется инерционной массой тело. Соотношение выше воплощает закон Ньютона движение ( второй закон Ньютона ). В виде

(1-10)

где a — это ускорение объекта.У нас есть

(1-11)

Если м = 1 кг и a = 1 м/с 2 , то F = 1 ньютона .

Силы и ускорения являются векторами, и закон Ньютона можно записать в векторной форме.

(1-12)

1.4 Импульс и закон сохранения импульса

1.4.1 Импульс

Попробуйте заставить бейсбольный мяч и пушечное ядро ​​катиться с одинаковой скоростью. Как вы можете догадаться, запустить пушечное ядро ​​сложнее. если ты приложить постоянную силу F в течение времени t, изменение скорости дается уравнением 1-9.Итак, чтобы получить то же самое против , продукт F т должно быть тем больше, чем большую массу m вы пытаетесь разогнать.

Чтобы бросить пушечное ядро ​​из состояния покоя и придать ему ту же конечную скорость как бейсбольный мяч (также начиная с отдыха), мы должны либо сильнее, либо дольше. Важен продукт F t. Этот продукт F т это естественная мера того, как сильно и как долго мы пытаемся изменить движение. Это называется импульсом силы.

1.4.2 Импульс

Предположим, мы применяем один и тот же импульс к бейсбольному мячу и пушке. мяч, оба изначально в покое. Поскольку начальное значение величины м v равно нулю в каждом случае, а так как равные импульсы окончательные значения m v будут равны для бейсбола и пушечное ядро. Тем не менее, поскольку масса пушечного ядра намного больше, чем масса бейсбольного мяча, скорость пушечного ядра будет намного меньше скорости бейсбольного мяча.Продукт 90 183 м 90 184 v 90 185 90 186 , то есть совсем другая мера движения. чем просто против отдельно. Мы называем это импульсом . p тела, и измерьте его в килограмм-метрах в секунду.

(1-13)

Скорость и Импульс вполне разные понятия: скорость есть кинематическая величина, тогда как импульс динамический , связанный с причинами изменений в движении масс.

Из-за его связи с импульсом что естественно происходит в законе Ньютона (уравнение 1-9), мы ожидаем импульс , чтобы естественным образом вписаться в ньютоновскую динамику. Ньютон сделал выразить свой закон движения через импульс , который он называется количеством движения . Мы можем выразить закон Ньютона в с точки зрения изменения импульса вместо изменения скорость :

(1-14)

где v и v ‘ — скорости до и после импульс.Правую часть последнего уравнения можно записать в виде

(1-15)

изменение импульса . Следовательно

(1-16)

или, другими словами, импульс равен изменению импульс .

1.4.3 Сохранение импульса

На рис. 1-4 движущийся бильярдный шар сталкивается с бильярдным шаром в состоянии покоя. Упавший мяч останавливается, и мяч удары проходят с той же скоростью, с которой прилетел падающий мяч в.Два бильярдных шара имеют одинаковую массу. Следовательно, импульс второго шара после столкновение такое же, как и у падающего мяча до столкновение. Упавший мяч потерял весь свой импульс , и мяч, в который он попал, получил точно такой же импульс , который падающий мяч потерян.

Рисунок 1-4
Столкновение бильярдных шаров

Это явление согласуется с законом сохранения импульс , который говорит, что общий импульс постоянен при взаимодействии двух тел.

1.5 Работа, мощность и энергия

1.5.1 Работа

Работа — это сила, приложенная на расстоянии. Если вы перетащите объект на полу вы делаете работу в преодолении трения между предметом и полом. Поднимая объект, вы делаете работает к против силы тяжести, которая стремится притянуть объект к земной шар. Пар в цилиндре локомотива делает работу , когда он расширяется. и перемещает поршень против сил сопротивления. Работа есть произведение преодолеваемого сопротивления и расстояния, пройденного который преодолевается.

1.5.2 Мощность

Мощность — скорость, с которой выполняется работа .

В британской системе мощность выражается в футо-фунтах в секунду. Для более крупных измерений используется лошадиная сила.

1 лошадиная сила = 550 футов * фунт/с = 33 000 футов * фунт/мин

В единицах СИ мощность измеряется в джоулях в секунду, также называемая Вт (Вт).

1 л.с. = 746 Вт = 0,746 кВт

1.5.3 Энергия

Все объекты обладают энергией. Это может произойти из-за выполненной работы на нем в какой-то момент времени. Как правило, существует два вида энергия в механических системах, потенциал и кинетика . Потенциальная энергия обусловлена ​​положением объекта и кинетическая энергия обусловлена ​​его движением.

Например, приведенный в движение объект может преодолеть определенное количество сопротивление до того, как его остановят, и энергию, которую объект имеет за счет своего движения расходуется на преодоление сопротивление, привести объект в состояние покоя. Маховики на двигателях оба получают и отдают энергии и таким образом вызывают энергия для более плавного возврата на протяжении хода .

Поднятые веса способны выполнить работы на из-за их приподнятого положения, как у различных типов молотков, и т. д.

Содержание

Полное оглавление
1 Физические принципы
1.1 Сила и крутящий момент
1.1.1 Сила
1.1.2 Крутящий момент
1.2 Движение
1.2.1 Движение по прямой траектории
1.2.2 Линейное движение в пространстве
1.2.3 Движение твердого тела в плоскости
1.3 Закон движения Ньютона
1.3.1 Первый закон Ньютона
1.3.2 Второй закон Ньютона
1.4 Импульс и закон сохранения импульса
1.4.1 Импульс
1.4.2 Импульс
1.4.3 Сохранение импульса
1.5 Работа, мощность и энергия
1.5.1 Работа
1.5.2 Мощность
1.5.3 Энергия
2 Механизмы и простые машины
3 Подробнее о машинах и механизмах
4 Базовая кинематика жестких тел со связями
5 плоских соединений
6 кулачков
7 передач
8 Другие механизмы
Индекс
Ссылки


[email protected]

Зубчатые передачи и механизмы Словарь — карточки, сопоставление и концентрация

A B
Ремень и шкив Система, состоящая из двух неподвижных шкивов, соединенных ремнем. Один шкив приводится в движение чем-то внешним, а энергия передается второму шкиву с помощью ремня.,
Коническая шестерня Одна из пары шестерен, используемых для соединения двух валов, оси которых пересекаются под углом 90°.,
Кулачок и следящий механизм Диск (кулачок) грушевидной формы со смещенной от центра точкой поворота, используемый для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.,
Кривошипно-ползунковый механизм штифт, который преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное или вращательное движение в возвратно-поступательное.,
Коронка и шестерня Небольшое зубчатое колесо (шестерня), которое входит в зацепление с большим зубчатым колесом (короной).Набор шестерен, которые входят в зацепление под углом.,
Ведущая шестерня Шестерня, которая получает энергию от источника питания, а затем передает мощность и движение остальной части системы. Входная шестерня.
Ведомая шестерня Шестерня, которая получает мощность и движение от ведущей шестерни. Выходная шестерня.
Энергия Способность или способность выполнять работу.
Сила Сила, вызывающая движение по прямой линии, толчок или притяжение объекта.
Шестерня Зубчатое колесо, взаимодействующее с другими для изменения крутящего момента, скорости или направления механической энергии.
Передаточное число Отношение скорости ведущего элемента зубчатой ​​передачи к скорости ведомого элемента. Сравнение ведущей и ведомой шестерен.
Зубчатая передача Комбинация из двух или более шестерен.
Промежуточная шестерня Шестерня между ведущей и ведомой шестернями, используемая для изменения направления вращения.
Ввод Что-то введенное в систему, например ресурсы, для достижения результата.
Обратный Противоположный по положению, направлению, порядку или эффекту.
Ходовой винт Вал с резьбой, используемый для преобразования вращательного движения в поступательное.,
Линейное движение Движение по прямой линии (только в одном направлении).
Механизм Устройство, передающее движения таким образом, что выходное движение отличается от входного движения.Он может изменять направление, скорость, силу и крутящий момент.
Шестерни с зацеплением Шестерни, которые соприкасаются и блокируются.
Колебание Движение, которое качается вперед и назад.
Выход Результаты работы любой системы.
Рейка и шестерня Вращающаяся шестерня (шестерня), входящая в зацепление с линейной шестерней (рейкой), которая преобразует вращательное движение в поступательное.,
Возвратно-поступательное движение Возвратно-поступательное движение.
Вращательное движение Круговое движение.
Крутящий момент Сила, производящая движение в круговом направлении, скручивающая сила.
Универсальный шарнир Тип шарнира, обеспечивающий свободу углового перемещения соединенных валов во всех направлениях. Соединение, передающее вращение от одного вала другому валу, не находящемуся на одной прямой (не на прямой линии).,
Червяк и колесо Зубчатая передача с коротким вращающимся цилиндром с винтовой резьбой (червяком). Вращательное и линейное движение являются основными основополагающими понятиями в физике, производстве и технике. Тем не менее, по мере того как машины перенимают более сложные функции, вращательные движения и движения вперед/назад не всегда процветают как самостоятельные идеи.

Преобразование вращательного движения в прямолинейное в значительной степени отвечает за многие современные инновации, такие как стандартный поршневой двигатель и классические колеса парового двигателя.

Итак, как преобразовать вращательное движение в прямолинейное?

Всегда ли стремление к эффективности перевешивает потенциальные проблемы?

Добро пожаловать в наше полное руководство по преобразованию вращательного движения в прямолинейное.

Вращательное (или вращательное) движение — это именно то, на что это похоже: объект, вращающийся вокруг фиксированной точки с общей угловой скоростью, описываемой в радианах в секунду (рад⋅с-¹) или оборотах в минуту (об/мин).

Другими словами, все частиц движутся с одинаковой скоростью и собираются вместе.

Подумайте, например, о планете Земля.

Наша планета расположена на невидимой, слегка наклоненной под углом 23,5 градуса оси, проходящей почти вертикально через ее центр. Хотя вы не столкнетесь с этой гипотетической осью во время осмотра достопримечательностей Антарктиды, она объясняет, почему ученики начальной школы с любопытством спрашивают: «Почему земной шар не прямой?»

Вернемся к делу, вот как работает вращение Земли:

Больше 4.5 миллиардов лет назад пылевая и газообразная туманность, сформировавшая Солнечную систему, разрушилась под действием собственного гравитационного притяжения. Несмотря на то, что планета потенциально может иметь катастрофические последствия для будущей жизни на Земле, вместо этого она приняла вращение (вращение) облака. Таким образом, применяя Первый закон движения Ньютона, Земля вращается вокруг своей оси со скоростью 1000 миль в час, потому что никакая внешняя сила не нажимает на «тормоза».

Примеры вращательного движения

Земля и ее воображаемая ось длиной 7 917,5 миль являются первым из многих примеров вращательного движения, с которыми мы сталкиваемся в младенчестве.Но, возможно, вы даже не подозреваете, что вы также испытываете вращательное движение, когда крутите педали по живописной велосипедной дорожке или играете со спиннером.

Некоторые распространенные примеры вращательного движения:

  • Велосипедная шина на задней оси
  • Лопасти ветряной мельницы
  • Карусель или колесо обозрения
  • Гончарный круг
  • Лопасти потолочного вентилятора
  • Лопасти потолочного вентилятора
  • , лопасти вашего настольного вентилятора не будут вращаться бесконечно без 115-вольтового двигателя. Такие силы, как гравитация и трение, будут постепенно замедлять вращение, пока не остановятся полностью — первый закон Ньютона в действии.

    Линейное движение является строго одномерным и следует прямой линии или траектории. В отличие от вращательного движения, при котором движущийся объект поддерживает постоянную линейную скорость вокруг оси, линейное движение может принимать две различные формы:
    • Равномерное линейное движение: Сохранение постоянной скорости при движении по прямой линии, подобно ленте беговой дорожки, когда вы установить его скорость на 8,0 миль в час
    • Нелинейное движение: Когда движущийся объект меняет свою скорость, ускоряясь или замедляясь, например, нажимая на педаль газа, чтобы разогнаться до 30 миль в час, или применяя тормоза на мотоцикле

    Тем не менее, аутентичное линейное движение движения сложно достичь при нормальных обстоятельствах, так как гравитация, трение и кривые могут обратить его вспять.

    Линейное движение также не всегда означает горизонтальное движение. Та же концепция заключается в том, чтобы подбросить мяч прямо в воздух и позволить ему естественным образом упасть в вашу руку.

    Примеры линейного движения

    Примеры линейного движения могут быть сложными для точной идентификации в повседневной жизни, потому что тонкие уклоны дороги в 1° или постепенное снижение скорости, вызванное трением, автоматически разрушают «линейный» аспект.

    Чтобы понять суть этой концепции в повседневной жизни, найдите такие примеры, как:

    • Пловец, отталкивающийся от стены, чтобы скользить по воде
    • Пикап, едущий по прямой дороге без выбоин
    • Боулер, катящийся 12-фунтовый мяч к кеглям
    • Спелое яблоко падает на землю с дерева
    • Футболист толкает тяжелые сани по газону

    одинаковые качества.Например, пикап имеет гораздо больший потенциал ускорения, чем движущийся шар для боулинга. Однако футбольные сани испытают меньшее смещение после того, как игрок остановит , чем яблоко, падающее с 50-футового дерева.

    С точки зрения неспециалиста, воображение «как» и «почему» может затуманить ваш разум и бесконечно подавлять ваши знания. Итак, прежде чем мы перейдем к наиболее надежным механизмам преобразования вращательного движения в линейное, давайте рассмотрим, что это значит.

    Краткий обзор

    Представьте себе паровую машину, движущуюся по железнодорожному участку.

    Первое 40-дюймовое железное колесо (кривошип) в голове поезда имеет снаружи большую соединительную тягу, которая прикрепляет его к передней части поезда. Этот стержень вставлен в плотную трубку (слайдер), которая позволяет стержню выдвигаться и втягиваться по мере необходимости.

    Когда колесо начинает свое начальное вращение, когда поезд покидает станцию, шатун следует за ним. Вращающееся колесо выдергивает стержень из ползуна по мере того, как точка его крепления становится все дальше, и все это без прямого отсоединения от колеса и остановки движения поезда вперед.

    Кривошип, вращающийся вокруг своей оси колеса, обеспечивает движение, которое передается шатуну, движущемуся линейно.

    Вот восемь механизмов, заслуживающих места в арсенале инженера:

    Кривошипно-ползунковые механизмы

    Как мы уже обсуждали выше, кривошипно-ползунковые механизмы — это та же технология, что и в колесах парового двигателя. Этот упрощенный механизм состоит из трех важных частей:
    1. Надежно прикрепленный стержень
    2. Колесо на оси
    3. Трубка

    Когда колесо вращается вокруг своей оси (в данном случае оси), оно слегка вытягивает стержень из свою трубку, чтобы следовать по пути.Стержень движется по прямой линии (линейное движение), возвращаясь в трубу после завершения вращения на 360 градусов.

    Но эта связь уникальна тем, что и вращательное, и возвратно-поступательное движение могут инициировать преобразование. Другими словами, стержень может сначала потянуть колесо, чтобы оно покатилось. Или колесо может катиться, чтобы зацепить стержень, чтобы принудительно вызвать движение.



    pro pro pros

    • Самый надежный и уважаемый вариант
    • Встроенные механизмы обратной связи
    • , встроенные механизмы обратной связи
    • относительно доступных и широко используются

    ;

    • , склонный к непреднамеренному блокировку
    • может размолоть без надлежащей смазки

    Примеры

    • Однопоршневые пневматические двигатели (кинематика)
    • Колесо парового двигателя
    • Коленчатый вал двигателя
    • Велосипедные педали
Распределительные валы Распределительные валы («кулачки») выполняют те же функции, что и кривошипно-кривошипные механизмы, но без присоединенных соединительных стержней или трубок.Чтобы работать по назначению, кулачкам не требуется ничего, кроме установленного колеса в форме яйца, источника питания (ручного или электрического) и устойчивого рычага или стержня наверху, часто называемого «толкателем».

Вот как это работает:

Электродвигатель вращает установленное продолговатое колесо с постоянной скоростью. Поскольку большая часть колеса имеет круглую форму (например, куриное яйцо), объект чаще всего остается ровным. Когда заостренная часть (эллипс) обращена вверх, объект поднимается вместе с ним, прежде чем колесо опустит его обратно для еще одного оборота.

Вы также можете поэкспериментировать с кулачками необычной формы (шестиугольник, улитка) для резких движений или даже удлинить кулачки, чтобы толкатель дольше поднимался.


Pro Prov

    • Несколько форм для механической настройки
    • один из простейших механизмов

    долл.

  • , как правило, подвергается износу износа довольно быстро

Примеры

  • Штампованные машины
  • Засовы на двери
  • Впускные или выпускные клапаны в двигателях внутреннего сгорания
  • Контроллеры посудомоечных машин

Шарико-винтовые пары

Шарико-винтовые пары представляют собой тип линейного привода, который напоминает стандартные спиральные винты с соответствующими гайками.Но в отличие от стандартных винтов (и как следует из названия), шарико-винтовые пары имеют стальные шарикоподшипники, вращающиеся между их канавками.

При вращении гайки или винта шарикоподшипники следуют по этой желобчатой ​​дорожке качения, пока не достигнут системы «возврата шарика» в гайке. Затем они возвращаются в исходное положение, чтобы снова начать процесс.

Эти подшипники предотвращают избыточное трение и позволяют гайке плавно скользить по валу, преобразуя таким образом вращательное движение подшипника в поступательное движение.

pros

    • Limited или Fricticless Ball Bearing
    • 90% Эффективные
    • Более доступные варианты монтажа

    долл.

  • Prone до «винтного кнута» (изгибание от высоких вибраций)
  • несколько дорогое

Примеры

  • Классическая система усилителя руля (от электродвигателя к рулевой рейке)
  • Шаговые двигатели в печатных машинах

Ходовые винты

Ходовые винты (мощные винты) представляют собой упрощенную версию всегда надежных шариковых винтов.Этот длинный дуэт из резьбового стержня и пластиковой гайки прост в использовании:

Просто поверните вал, чтобы сдвинуть гайку (и нагрузку) в одном или другом направлении.

Однако не все ходовые винты могут выдерживать одинаковые нагрузки, ускорения и трение. Резьба ACME впервые появилась в 1800-х годах, чтобы выдерживать большие нагрузки, путем изменения стандартной резьбы V-образной резьбы с углом 60 градусов до более скромных 29 градусов.

Эти трапециевидные резьбы обеспечивают меньшее количество витков на дюйм, выдерживают высокие осевые нагрузки (силовые передачи) и исключают зачистку при установке в тиски и зажимы.

плюсы

  • могут самозащиты с большей точностью и точностью (без торможения)
  • легко настраивают
  • Очень тихо, в то время как в движении

долл.

  • Эффективность до 20% (в зависимости от Угол вершины)
  • Требуется регулярные замены
  • Борьба с высокоскоростными приложениями высокого крутящего момента

примеры

  • Micro-Praines
  • Graving Machines
  • Mechanical Jacks
  • STAGE STAGE

Роликовые винты (планетарные роликовые винты)

Роликовые винты легко спутать с шариковыми винтами, так как между ними есть только одно конструктивное различие:

Роликовые винты имеют ролики вместо шарикоподшипников.

Внутренняя окружность гайки покрыта роликами с резьбой, похожими на мини-винты, надежно закрепленными в канавках вала винта. Когда вы тянете гайку вниз по большому валу, эти внутренние ролики синхронизируются для вращения. Мягкое скольжение и конструкция без перекручивания делают роликовые винты более эффективными и плавными.

Pros

9 Устойчивость к высоким скоростям и ударам
  • может поддерживать сотни тысяч фунтов стерлингов
  • Скорость поддержки до 5000 об / мин
  • Великолепные жизненные ожидания
  • более 90% Эффективны с низким трением
  • мин.

    Примеры

    • Позиционирование оружия
    • Столы для позиционирования пациента
    • Картонная упаковка
    • Дверное управление

    Scotch Yoke

    У кулисных коромыслов может быть более причудливое название, чем у остальных этих механизмов, но вы можете знать их лучше как «двойные ползунковые коленчатые валы».” 

    Эта стратегия состоит из нескольких подвижных, довольно сложных частей:

    1. Ползун (или поршень) с обеих сторон
    2. Скользящие хомуты с прорезями
    3. Круглый кривошип (колесо) со штифтом.

    Поршни соединены шатуном с большой прямоугольной прорезью и заклиненной внутри шатунной шейкой. Когда колесо (и его штифт) вращается, это отталкивает ближайший поршень, а дальний поршень приближается к кривошипу. Штифт поднимается по прямоугольнику, пока не достигнет вершины или низа круга, а затем колеблется.

    Как и стандартные кулисно-кривошипные механизмы, кулисы могут преобразовывать движение в обоих направлениях — прямолинейное во вращательное и наоборот.

    Pro Pros

    • Простые в сборке и использование
    • работает плавно с меньшим количеством движущихся частей
    • выполняет нечетные задания (резка, прорезания и т. Д.)

    долл.

    • Износ в слотах, вызванные высокое трение

    Примеры

    • Газопроводы высокого давления (регулирующая арматура)
    • Паровые двигатели
    • Двигатели внутреннего сгорания

    Линейные приводы

    Линейные приводы преобразуют круговое движение стандартного электродвигателя в линейное движение, выдвигая и втягивая поршень.Чего вы, возможно, не знаете, так это того, что эти моторизованные устройства обычно включают ходовой винт внутри трубки.

    В случае с автоматической дверью в продуктовом магазине вы встанете на путь датчика, чтобы активировать электродвигатель привода. Двигатель будет вращаться в противоположном направлении, вращая вал винта, втягивая поршень вниз по ходовому винту и открывая прикрепленную дверцу, чтобы вы могли выйти.

    Включенный двигатель и вращающийся ходовой винт открывают дверь и закрывают ее, успешно преобразовывая вращательное движение в поступательное с расширенной функциональностью.

    Pro Pros

      • Террифицируйте высокие скорости и силы (пневматические)
      • Вообще безопасны в легковоспламеняющихся или горячих условиях (пневматические)
      • Регулируемая и масштабируемая (электрическая)
      • Удивительно высокая нагрузка нагрузки

      долл.

      • Производительность уменьшается, если жидкие утечки или падения давления
      • Гидравлические и электрические модели дороги

      примеры

      1

      • Robotic Arms
      • Самозаконный автомобиль Tailgates
      • Снегоуборочный ротатор
      • автоматические открывающие двери

      Реечные шестерни

      Реечные шестерни — это стандартные зубчатые колеса с единственной целью:

      Преобразование вращательного движения в поступательное.

      Шестерня (установленная круглая косозубая шестерня) катится и сцепляется с плоской рейкой аналогичной формы. Шестерня остается неподвижной при перетаскивании рейки туда-сюда.

      плюсы

      $

        9 Передача энергии и движения эффективно (97-плюс процентов)
      • шарикоподшипник жесткость и точность
      • Ограниченный износ
      • Ограниченный износ

      ;

      • Старые версии потерпели большие трения
      • борется в более суровые условия (вождение по бездорожью)

      Примеры

      • На железнодорожных путях перед уклоном в гору
      • Вращение циферблатов
      • Современные автомобильные системы рулевого управления
      Это руководство является вводным инструментом, который поможет вам изучить основные движения, чтобы помочь вам изучить основные движения.Но чтобы стать мастером мозгового штурма, черчения и строительства, требуются более глубокие знания в области машиностроения.

      Возникает вопрос:

      Что теперь?

      Начните с внедрения этих механизмов в пользовательские проекты SolidWorks, либо загрузив шаблоны, изучив их внутреннюю работу с покомпонентным представлением и моделированием, либо нарисовав их с нуля.

      Вот еще несколько статей, которые могут вам понравиться:

      %PDF-1.4 % 1 0 объект >поток 2022-01-14T01:52:46-08:002019-10-29T14:02:20-04:002022-01-14T01:52:46-08:00Acrobat PDFMaker 10.1 для Worduuid:6df462fb-2785-44d1-b232- 4a79a475c47buuid:5bce3da1-f677-49f7-80c5-3ac1045303a1uuid:6df462fb-2785-44d1-b232-4a79a475c47b

    • 20
    • savexmp.iid:74FF5B1A6B0AEA11A413DFE9CDF9870D2019-11-19T06:52:51+05:30Adobe Bridge CS6 (Windows)/метаданные
    • application/pdfiText 4.2.0 by 1T3XTD:201
    232020PPI
  • Приходько А.А.
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xXMo6ϯXH(|LmͥA^KI4mǶLQ{, )f\~ :ljb} #,mJ5hU’`}]Bΰ9y/ n ,P)|Z{|Чqsv}>^NAdbq|c!4

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *