Передаточное число это отношение: 8.4: Передаточное отношение

8.4: Передаточное отношение

Передачи используются не только для передачи мощности, но также для обеспечения возможности настройки механического преимущества для механизма. Как обсуждалось во введении к данному блоку, в некоторых случаях электромотор сам по себе обладает достаточной мощностью для выполнения конкретной задачи, но выходные характеристики электромотора не соответствуют требованиям. Электромотор, который вращается ОЧЕНЬ быстро, но при очень малом крутящем моменте , не подходит для подъема тяжелого груза. В таких случаях возникает необходимость использования передаточного отношения для изменения выходных характеристик и создания баланса крутящего момента и скорости.

Представьте себе велосипед: велосипедист обладает ограниченной мощностью, и хочет обеспечить максимальное использование этой мощности в любой момент времени.

Путем изменения механического преимущества изменяется скорость движения. Мощность представляет собой количество проделанной работы в единицу времени. Чем больше количество работы. тем ниже скорость ее выполнения.

Пример 8.1

В примере 8.1 показано, что если на стороне входа рычаг сместится на 1 метр, на стороне выхода рычаг сместится на 4 метра. Разница пропорциональна соотношению между длинами рычагов.

Длина на выходе / Длина на входе = 8 / 2 = 4

Интересно то, что оба расстояния преодолеваются за одно и то же время. Давайте представим, что смещение рычага на входе на 1 метр происходит за 1 секунду, так что скорость движения на входе составляет 1 метр в секунду. В то же время, на выходе смещение на 4 метра также происходит за 1 секунду, так что скорость движения здесь составляет 8 метров в секунду. Скорость на выходе БОЛЬШЕ скорости на входе за счет соотношения между длинами рычагов.

Пример 8.2

В примере 8.2 представлена та же система, что и в примере 8.1, но теперь на вход действует сила, равная 4 ньютонам. Какова равнодействующая сила на выходе?

Прежде всего, необходимо рассчитать приложенный момент в центре вращения, вызванный входной силой, с помощью формул из Блока 7:

Крутящий момент = Сила х Расстояние от центра гравитации = 4 Н х 2 м = 8 Н-м

Далее, необходимо рассчитать равнодействующую силу на выходе:

Сила = Крутящий момент / Расстояние = 8 Н-м / 8 м = 1 ньютон

Глядя на эти два примера, мы видим, что если система смещается на 1 метр под действием входной силы, равной 4 ньютона, то на выходе она сместится на 4 метра под действием силы, равной 1 ньютон. При меньшей силе рычаг смещается быстрее!

Мы можем видеть, как механическое преимущество (выраженное в форме рычагов) может быть использовано для управления входной силой в целях получения требуемого выхода. Передачи работают по тому же принципу.

Цилиндрическая прямозубая шестерня по сути представляет собой серию рычагов. Чем больше диаметр шестерни, тем длиннее рычаг.

Пример 8.3

Как видно из примера 8.3, результатом крутящего момента, приложенного к первой шестерне, является линейная сила, возникающая на кончиках ее зубьев. Эта же сила воздействует на кончики зубьев шестерни, с которой зацепляется первая шестерня, заставляя вторую вращаться по действием крутящего момента. Диаметры шестерен становятся длиной рычагов, при этом изменение крутящего момента равносильно соотношению диаметров. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, крутящий момент увеличивается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, крутящий момент уменьшается.

Пример 8.4

В примере 8.4, если входная 36-зубая шестерня поворачивается на расстояние одного зуба (d = ширина 1 зуба), это означает, что она поворачивается на 1/36-ю своего полного оборота (а1 = 360 / 36 = 10 градусов). Поворачиваясь, она приводит в движение 60-зубую шестерню, заставляя последнюю смещаться также на 1 зуб. Тем не менее, для 60-зубой шестерни это означает смещение всего лишь на 1/60-ю полного оборота (а2 = 360 / 60 = 6 градусов).

Когда малая шестерня проходит определенное расстояние в заданный интервал времени, большая шестерня при этом проходить меньшее расстояние. Это означает, что большая шестерня вращается медленнее малой. Этот принцип работает в обоих направлениях. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, скорость понижается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, скорость повышается.

Из примеров 8.1 — 8.4 видно, что отношение между размерами двух зацепляющихся между собой шестерен пропорционально изменению крутящего момента и скорости между ними. Это называется передаточным числом.

Как обсуждалось выше, количество зубьев шестерни прямо пропорционально ее диаметру, поэтому для расчета передаточного отношения вместо диаметра можно просто считать зубья.

Передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), поэтому представленная выше пара шестерен может быть описана как 12:60 (или 36 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = зубья ведомой шестерни / зубья ведущей шестерни = 60/36 = 1,67

 

Как обсуждалось выше, передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), так что пара шестерен, представленная выше, может быть выражена как 12:60 (или 12 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 60/12 = 5

Глядя на пример, представленный выше…

Предельный перегрузочный момент второго вала может быть рассчитан по формуле:

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число

Выходной момент = 1,5 Н-м х 5 = 7,5 Н-м

Свободная скорость второго вала может быть рассчитана по формуле:

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 5 = 20 об/мин

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 20 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 7,5 Н-м. При понижении скорости крутящий момент увеличивается.

Для второго примера расчеты могут быть произведены тем же способом.

Передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 12/60 = 0,2

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число = 1,5 Н-м х 0,2 = 0,3 Н-м

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 0,2 = 500 об/мин

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 500 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 0,3 Н-м. При повышении скорости крутящий момент уменьшается.

 

Передаточное число: расчет, формула, определение

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

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

Общее определение

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

Передачи с крутящим моментом

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

• ременная;
• цепная;
• зубчатая.

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

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

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

Переходной конструкцией является ременная зубчатая передача.

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

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

Характеристика зубчатой передачи

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

Модуль – размер между одинаковыми точками двух соседних зубьев.

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

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

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

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

Зачем нужна паразитка

При взаимодействии шестерни и колеса происходит изменение сразу нескольких величин:

• количества оборотов;
• мощности;
• направление вращения.

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

Виды зубчатых соединений

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Многоступенчатые редукторы

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

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

U_р = U₁×U₂ × … ×U_n;

Где:

U_р – передаточное число редуктора;

U_1,2,n – каждой из пар.

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

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

Редуктор и коробка скоростей

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

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

Трансмиссия автомобиля

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

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

• коробка передач – скоростей;
• дифференциал.

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

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

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

Как рассчитать передаточное число

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

Расчет без учета сопротивления

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

u₁₂ = ± Z₂/Z₁ и u₂₁ = ± Z₁/Z₂,

Где u₁₂ – передаточное число шестерни и колеса;

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

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

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

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

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

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

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

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

КПД зубчатой передачи

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

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

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

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

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

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

Передаточное отношение зубчатой передачи

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

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

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

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

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

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

Передаточное отношение редуктора вычисляется по формуле:

U₁₂ = ±ω₁/ω₂=±n₁/n₂

где U₁₂ – передаточное отношение шестерни относительно колеса;

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

n₁ и n₂ – частота вращения.

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

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

Передаточное число редуктора

Передаточное отношение: общее определение

Передаточное отношение — это соотношение угловых скоростей или крутящих моментов валов (в зависимости от строения механизма).
Передачи применяются для того, чтобы передать вращающий момент от электродвигателя к исполнительному устройству. Почему это необходимо? Дело в том, что сам мотор обычно не может передать требуемый вращающий момент, кроме того, частота вращения вала электродвигателя оказывается слишком велика, поэтому её надо понизить. Для этого и сконструированы понижающие передачи, редукторы. Таким образом удаётся изменить сразу и частоту вращения вала, и крутящий момент.

Передачи с крутящим моментом Механизм передачи крутящего момента — редуктор — имеет входной и выходной валы.
Существует два способа передачи вращающего момента: жёсткий (момент передается жесткими звеньями, например, шестернями) и фрикционный (момент передается силами трения, работающих на поверхностях вала, например, ременная передача). Также есть возможность совмещать эти способы передачи.
Характеристика зубчатой передачи редуктора
Зубчатая передача редуктора – это механизм, состоящих из отдельных звеньев для передачи мощности через вращение зубчатых колёс. Такую зубчатую передачу используют в механических редукторах для преобразования движения.
Зубчатые редукторы очень часто задействуют в машиностроении. Именно их выбирают благодаря большому количеству преимуществ: высокому КПД, долгому сроку службы механизма, маленьким габаритам, постоянству передаточного отношения, простой и надёжной конструкции.
Также у этих редукторов есть и недостатки. К ним относят шум при больших скоростях и большие размеры редукторов, если передаточные отношения велики. Тем не менее, плюсов их использования гораздо больше, чем минусов, что и определяет итоговую востребованность.

Многоступенчатые редукторы Как известно, современные электродвигатели выдают частоту ведущего вала примерно в районе полутора тысячи (1500) оборотов в минуту. А конечным потребителям в цепочке передачи движения обычно требуется куда меньшая частота. Стоит рассмотреть для лучшего понимания на конкретном примере. Возьмём, скажем, ленту транспортёра. Она движется медленно. Как же сделать так, чтобы надежно передать вращающий момент от электродвигателя к конечному устройству?
Здесь на помощь как раз и придут многоступенчатые редукторы. Наличие нескольких ступеней позволяет сделать компактное устройство, значительно снижающее частоту вращения вала.

Как правильно рассчитать передаточное число Передаточное число многоступенчатого редуктора вычисляется как произведение передаточных чисел каждой ступени. Пример. В редукторе четыре зубчатые пары, передаточные отношения каждой из которых тоже равны 4. Общее передаточное число тогда будет равно 4х4х4х4 = 256.
В общем случае общее передаточное отношение редуктора равно отношению частоты вращения входного (ведущего) вала и частоты вращения ведомого (выходного) вала. Отсюда следует, что если выходной вал вращается медленнее входного, то передаточное отношение будет больше единицы. Такие передачи называют понижающими. Если же скорость выходного вала будет выше скорости входного вала, то передаточное число будет меньше единицы. В этом случае говорят о повышающей передаче или мультипликаторе.
При передаче движения всегда соответственно меняется и крутящий момент: если передача понижающая, то момент увеличивается, если повышающая, то уменьшается. Поэтому передаточное число можно представить как отношение крутящего момента на выходе к крутящему моменту на входе в редуктор.

Расчёт без учета сопротивления Любой редуктор состоит из зубчатых пар. Чтобы рассчитать передаточное число каждой пары, надо разделить количество зубьев ведущего колеса на количество зубьев ведомого колеса.

Важно! При этом надо смотреть, меняется ли направление вращения шестеренки. Если меняется, то передаточное отношение принимается со знаком минус, если не меняется, то плюс. Направление вращения не меняется, если у колеса нарезка зубьев сделана внутри колеса.

Если в передаче участвует так называемая паразитка, то она в расчете передаточного отношения не участвует, так как ее задача лишь менять направление движения.
Также при расчете передаточных отношений можно использовать наружный диаметр шестерни. Иногда это удобно, если посчитать число зубьев затруднительно. Важно: зубчатая передача жесткая, здесь нет проскальзывания, как в ременной передаче, поэтому передаточное число всегда можно рассчитать с абсолютной точностью.
Если в редукторе применен червячный редуктор, то его передаточное отношение определяется как отношение числа зубьев ведущего колеса к числу заходов (витков) червяка. Чаще всего у червяка один заход, поэтому ясно: передаточное отношение червячной пары огромно, а вращающий момент может повышаться в десятки раз.

КПД зубчатой передачи Преимуществами данной передачи считаются:

1. Большая и неограниченная мощность.
2. Небольшая масса и габариты.
3. Большой коэффициент полезного действия (приблизительно 0,95-0,99).
4. Надёжны, но нуждаются в большой точности изготовления.

КПД определяется как отношение реально полученной энергии к потребленной. Чем выше КПД механизма, тем больше энергии преобразовывается на полезные цели, тем меньше потери, тем эффективнее механизм.
Учёные всего мира постоянно ведут борьбу именно за сокращение непроизводительных потерь. Чтобы обеспечить хорошую работу машины с большим КПД, можно использовать масла с различными свойствами при больших изменениях температуры среды. При экспериментах с различными видами масла совместно с допустимой нагрузочной способности зубчатых передач на рабочих поверхностях зубьев не обнаружили развитие процесса разрушения, что обеспечивает отличные технико-экономические показатели машины.

Важно! КПД зубчатой передачи сильно зависит от точности изготовления зубчатых колес. В случае грубых нарушений геометрии в редукторе будут большие расходы энергии, он будет нагреваться, его КПД значительно упадёт. Поэтому редукторы следует приобретать только у проверенных производителей.

Постоянное и переменное передаточное отношение редуктора Передаточное отношение может быть как постоянным, так и переменным. При переменном случае оно может меняться бесступенчато или ступенчато. В промышленности нашли применение обе эти схемы. Если передаточное число меняется плавно, то такое устройство называют вариатором. Эти устройства дороги и требуют точной сборки и квалифицированного обслуживания. Но всё это оправдывается конечным результатом — их полезность уже проверена временем.

Передаточное отношение — это… Что такое Передаточное отношение?

Передаточное отношение() — одна из важных характеристик механической передачи вращательного движения, находится как отношение угловой скорости ведущего элемента () механической передачи к угловой скорости ведомого элемента() или отношение частоты вращения ведущего элемента () механической передачи к частоте вращения ведомого элемента () или отношение числа зубьев () (длины окружности, радиуса, диаметра) ведомого элемента к числу зубьев () (длине окружности, радиусу, диаметру) ведущего элемента механической передачи.

Характеристика передаточное отношение применима как к механической передаче с одной ступенью (одной кинематической парой), так и к механическим передачам со множеством ступеней. Во втором случае передаточное отношение всей механической передачи будет равно произведению передаточных отношений всех ступеней.^[1]

Механизмы с передаточным отношением больше единицы — редукторы (понижающие редукторы), меньше единицы — мультипликаторы (повышающие редукторы).

Величина, обратная передаточному отношению, называется передаточное число().

Тем не менее, в нынешнее время понятия передаточное отношение и передаточное число означают одно и то же. Например, ГОСТы 16532-70, 21354-87 и др. величину () называют передаточным числом, а многие каталоги редукторов ту же величину называют передаточным отношением.

См. также

Литература

1. Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
2. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
3. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — ISBN 5-217-02962-5

Примечания

1. ↑ Это неприменимо для планетарных передач.

Расчет передаточного отношения и частоты вращения.

Как рассчитать передаточное отношение шестерен механической передачи.

В этой статье я приведу пример расчета передаточного отншения шестерен разного диаметра, с разным количеством зубьев. Данный расчет применяется в том случае, когда важно определить к примеру скорость вращения вала редуктора при известной скорости привода и характеристиках зубьев.

Естественно, можно произвести замеры частоты вращения выходного вала, однако в некоторых случаях требуется именно расчет. Помимо этого, в теоретической механике, при конструировании различных узлов и механизмов требуется рассчитать шестерни, чтобы получить заданную скорость вращения.

                Термин передаточное число является весьма неоднозначным. Он перекликается с термином передаточное отношение, что не совсем верно. Говоря о передаточном числе, мы подразумеваем сколько оборотов совершит ведомое колесо (шестерня) относительно ведущего.

Для правильного понимания процессов и строения шестерни – следует предварительно ознакомится с ГОСТ 16530-83.

Итак, рассмотрим пример расчета с использованием двух шестерен.

Чтобы рассчитать передаточное отношение мы должны иметь как минимум две шестерни. Это называется зубчатая передача. Обычно первая шестерня является ведущей и находится на валу привода, вторая шестерня называется ведомой и вращается входя в зацепление с ведущей.  Пи этом между ними может находится множество других шестерен, которые называются промежуточными. Для упрощения расчета рассмотрим зубчатую передачу с двумя шестернями.

В примере мы имеем две шестерни: ведущую (1) и ведомую (2). Самый простой способ заключается в подсчете количества зубьев на шестернях. Посчитаем количество зубьев на ведущей шестерне. Так же можно посмотреть маркировку на корпусе шестерни.

Представим, что ведущая шестерня (красная)  имеет 40 зубьев, а ведомая(синяя) имеет 60 зубьев.

Разделим количество зубьев ведомой шестерни на количество зубьев ведущей шестерни, чтобы вычислить передаточное отношение. В нашем примере: 60/40 = 1,5. Вы также можете записать ответ в виде 3/2 или 1,5:1.

Такое передаточное отношение означает, что красная, ведущая шестерня должна совершить полтора оборота, чтобы синяя, ведомая шестерня совершила один оборот.

Теперь усложним задачу, используя большее количество шестерен. Добавим в нашу зубчатую передачу еще одну шестерню с 14 зубьями. Сделаем ее ведущей.

Начнем с желтой, ведущей шестерни и будем двигаться в направлении ведомой шестерни. Для каждой пары шестерен рассчитываем свое передаточное отношение. У нас две пары: желтая-красная; красная-синяя. В каждой паре рассматриваем первую шестерню как ведущую, а вторую как ведомую.

В нашем примере передаточные числа для промежуточной шестерни: 40/14 = 2,9 и 60/40 = 1,5.

Умножаем значения передаточных отношений каждой пары и получаем общее передаточное отношение зубчатой передачи: (20/7) × (30/20) = 4,3. То есть для вычисления передаточного отношения всей зубчатой передачи необходимо перемножить значения передаточных отношений для промежуточных шестерен.

Определим теперь частоту вращения.

Используя передаточное отношение и зная частоту вращения желтой шестерни, можно запросто вычислить частоту вращения ведомой шестерни. Как правило, частота вращения измеряется в оборотах в минуту (об/мин) Рассмотрим пример зубчатой передачи с тремя шестернями. Предположим, что частота вращения желтой шестерни 340 оборотов в минуту. Вычислим частоту вращения красной шестерни.

Будем использовать формулу: S1 × T1 = S2 × T2,

 Где:

 S1 – частота вращения желтой (ведущей) шестерни,

Т1 – количество зубьев желтой (ведущей) шестерни;

S2- частота вращения красной шестерни,

Т2 – количество зубьев красной шестерни.

В нашем случае нужно найти S2, но по этой формуле вы можете найти любую переменную.

340 rpm × 7 = S2 × 40

2 380 =S2 × 40

2 380 \ 40 = S2

59,5 об/мин = S2

Получается, если ведущая, желтая шестерня вращается с частотой 340 об/мин, тогда ведомая, красная шестерня будет вращаться со скоростью примерно 60 об/мин.  Таким же образом рассчитываем частоту вращения пары красная-синяя. Полученный результат – частота вращения синей шестерни – будет являться искомой частотой вращения всей зубчатой передачи.

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО — это… Что такое ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО?

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО — отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни в зубчатой передаче, числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звездочки к числу зубьев малой в цепной передаче; диаметра большого шкива или катка к диаметру меньшего в ременной или фрикционной передаче (нерегулируемой). Всегда больше или равно 1.

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

• ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ
• ПЕРЕДАЧА

Смотреть что такое «ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО» в других словарях:

• Передаточное число — ( ) является величиной, обратной передаточному отношению, и рассчитывается как отношение числа зубьев ведомой шестерни ( ) к числу зубьев ведущей шестерни ( ), а также, как отношение длин окружностей в сечении (или радиусов окружностей в сечении) …   Википедия

• ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО — передаточное отношение отношение числа оборотов ведомого вала к числу оборотов ведущего вала. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

• передаточное число — величина, обратная постоянной счетчика, выражающая соотношение между числом оборотов подвижной части и энергией, учитываемой счетчиком: в оборотах на киловатт час [об/(кВт•ч)] для счетчиков активной энергии; в оборотах на киловар час… …   Справочник технического переводчика

• передаточное число — отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни в зубчатой передаче, числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звёздочки к числу зубьев малой в цепной передаче; отношение диаметра большого шкива… …   Энциклопедический словарь

• передаточное число — pavaros skaičius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gear ratio; transmission ratio vok. Übersetzungsverhältnis, n; Übersetzungszahl, f rus. передаточное отношение, n; передаточное число, n pranc. rapport de transmission, m; rapport… …   Fizikos terminų žodynas

• Передаточное число —         отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни Зубчатая передача), числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче (См. Червячная передача), числа зубьев большой звёздочки к числу зубьев малой в цепной передаче (См …   Большая советская энциклопедия

• ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО — отношение числа зубьев большего колеса к числу зубьев меньшего в зубчатой передаче, числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звёздочки к числу зубьев малой в цепной передаче, а также диаметра большого …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• Передаточное число — English: Transfer number Величина, обратная постоянной счетчика, выражающая соотношение между числом оборотов подвижной части и энергией, учитываемой счетчиком: в оборотах на киловатт час об/[(кВт×ч)] для счетчиков активной энергии; в… …   Строительный словарь

• передаточное число зубчатой передачи — (u) передаточное число Отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни. [ГОСТ 16530 83] Тематики передачи зубчатые Обобщающие термины параметры зубчатой передачи и характеристики зубчатого зацепленияпонятия, относящиеся к зубчатому… …   Справочник технического переводчика

• передаточное число редуктора воздушного винта ТВД — передаточное число редуктора винта Механизм для уменьшения частоты вращения воздушного винта по отношению к частоте вращения вала ГТД. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов Синонимы передаточное число редуктора винта EN… …   Справочник технического переводчика

Передаточное отношение и передаточное число

    Обычно для характеристики передачи пользуются отношением частоты вращения (угловой скорости) ведущего вала к частоте вращения (угловой скорости) ведомого вала и называют это отношение передаточным числом, т. е. передаточное число это [c.249]

    Передаточное отношение — отношение числа оборотов приводного вала к числу оборотов червячного колеса. … 78 68 63 66 66 35 35 Число оборотов на выходном [c.126]

    Необходимое число оборотов ведущего вала автомата обеспечипаетси посредством клиноременной передачи от двигателя к редуктору и самим редуктором. Общее передаточное отношение названных передач должно быть [c.62]

    Мы уже отмечали, что важнейшей характеристикой любой передачи является передаточное число — отношение угловых скоростей или частот вращения ведущего и ведомого валов. [c.252]

    При малом передаточном отношении, когда число оборотов турбинного колеса мало, малы и центробежные силы, действующие на ноток в его полости. При этом, как указывалось выше, расход велик и, следовательно, велики и меридиональные составляющие скорости потока и на рис. 2.86). В этих условиях поток движется, прижимаясь к наружным торовидным направляющим поверхностям рабочих ко.пес (рис. 2.98, а), а воздух, находящийся в рабочей полости, образует торовидную полость в ее центре. [c.315]

    Поверхностная обработка шестерен Передаточное отношение шестерен Число об мин ведущей шестерни при [c.112]

    Задвижка соединена с выходным валом ручного привода при помощи кулачков. Привод представляет собой одноступенчатый шестеренчатый редуктор с передаточным отношением /=45. Число оборотов маховика до полного закрытия или открытия задвижки я=225. [c.404]

    Характер движения каретки определяется проворачиванием вала II (фиг. 18) посредством мальтийского механизма. Величина же перемещения каретки за один цикл зависит от передаточных отношений зубчатых нар 5—6 и 7—8, а также от числа зубцов и модуля [c.62]

    Принимая во внимание правило знаков и выражая передаточные отношения через числа зубьев, для передачи, изображенной на рис. 4.3, а. [c.197]

    Передаточное отношение между ведущим и ведомым валами определяется числом прорезей на кресте и числом роликов на кривошипе. В рассматриваемом случае число прорезей равно четырем. В то же время для сокращения времени остановок ведомого вала применен кривошип с двумя роликами, расположенными диаметрально противоположно. Таким образом, передаточное отношение равно 2. Время выстоя и вращения ведомого вала равны друг другу. [c.62]

    Подобные передачи, в которых промежуточные зубчатые колеса не изменяют величину передаточного числа, применяются в двух случаях. Когда межцентровое расстояние между ведущим и ведомым валами велико для одной пары колес или когда на ведомом валу необходимо сохранить направление вращения ведущего вала. В последнем случае должно быть нечетное число промежуточных колес (одно, три и т. д.). Промежуточные зубчатые колеса, одновременно зацепляющиеся с двумя другими так, что по отношению к одному является ведомым, а по отношению к другому — ведущим, называются паразитными. [c.262]

    При передаче мощности гидродинамическая передача способна плавно изменять величину, а иногда и знак передаваемого крутящего момента при соответственном изменении числа оборотов ведомого вала. Поэтому такие трансмиссии способны выполнять роль бесступенчатых редукторов, автоматически обеспечивающих нужное передаточное отношение. [c.292]

    Величину, обратную передаточному отношению, называют передаточным числом [c.172]

    Величина момента М, который способна передать гидромуфта при некотором определенном числе оборотов двигателя, зависит от отношения чисел оборотов ведомого щ и ведущего % валов, которое называют передаточным отношением  [c.294]

    В них использован тот же эффект перестройки потока, однако при малых передаточных отношениях в таких муфтах жидкость не только встречает на своем пути препятствие, но и выводится частично из рабочей полости в дополнительные камеры 1 ж 2 (рис. 2.101, а). Это ведет к снижению заполнения, а следовательно, и к большему снижению момента. Если вследствие перегрузки число оборотов турбинного колеса быстро понизится, то при определенном значении произойдет быстрое заполнение камеры 1 и количество циркулирующей жидкости в рабочих полостях уменьшится. Если перегрузка за это время не будет снята и уменьшение щ будет продолжаться, то процесс опорожнения рабочей полости также продолжится. Через отверстие 3 жидкость будет постепенно поступать в основную камеру 2. Количество жидкости, которое задержится в этой камере, зависит от проходной площади отверстий 3 ш 4, через которые жидкость возвращается в рабочие полости лопастных колес, и от передаточного отношения г. Таким образом, в зоне малых г каждому передаточному отношению соответствует свое количество жидкости в рабочих полостях колес. Благодаря этому, подбирая размеры отверстий и камер, мои но придать желаемую форму начальной ветви характеристики гидромуфты (рис. 2.101, б). [c.318]

    А как же подсчитать общее передаточное число всей передачи Применительно ко всей передаче — это диаметр ведущего шкива, а — это диаметр ведомого шкива, однако их отношение не будет искомой характеристикой, ведь эти шкивы не связаны единым ремнем. [c.255]

    Гидромуфты с переменным заполнением обладают недостатком, ограничивающим их применение для регулирования числа оборотов. При заполнении, значительно отличающемся от максимального, работа гидромуфты может быть неустойчивой (рис. 2.105). Характеристика гидромуфты в области неустойчивости прерывается, претерпевая разрыв. В области разрыва (область Р на рис. 2.105) изменяется величина передаваемого момента. При совместной работе с потребителем это ведет к колебанию числа оборотов машины. Разрыв характеристик гидромуфты связан с описанной выше перестройкой потока в рабочей полости. Характеристика при малых передаточных отношениях до области неустойчивости соответствует согласно рис. 2.98 потоку, показанному на рис. 2.98,а а за областью неустойчивости — потоку, показанному на рис. 2.98, в. Неустойчивость особенно значительна при заполнениях порядка 0,5—0,7 максимального и происходит при передаточных отношениях / = 0,45 0,65. [c.322]

    Величина погрешности определяется рядом факторов и в первую очередь передаточным числом кинематической цепи обратной связи, характеризующим отношение смещения плунжера золотника (входа) к смещению поршня гидродвигателя при зафиксированной ручке управления. Для схемы, изображенной на рис. 3.91, а, это передаточное отношение определится выраже- [c.467]

    Движение от отливочного механизма к транспортерам, опрокидывателю и штампу передается валом 27 через многоступенчатую коробку скоростей 16. Рукояткой 17 изменяют передаточное отношение в ней в зависимости от числа поперечных рядов форм в лотке. Штурвалом 23 регулируют положение штампа над лотком, а винтами 24 выверяют горизонтальность штампа. Число отливов меняют, переставляя накидную шестерню в коробке скоростей поворотом рукоятки 6. [c.654]

    Снижение числа оборотов ротора двигателя осуществляется при помощи трехступенчатого планетарного редуктора с общим передаточным отношением 1 240. [c.274]

    Приведенное на рис. 165 поле характеристик диагональных насосов типа КОЕ допускает изменения их гидравлических характеристик в особых случаях. С типоразмера КОЕ 1600 применяют вертикальные планетарные передачи со стандартизованным передаточным отношением, что обеспечивает достаточно хорошую приемлемость установки. Для 24 типоразмеров насосов принято шесть значений удельного числа оборотов целесообразность этого подтверждается испытаниями модельных насосов. Диагональные насосы допускают подрезку лопастей рабочего колеса. Полуосевые рабочие колеса из хромистой стали в зависимости от назначения изготавливают в закрытом или открытом исполнении. Конструкция вертикальных насосов, так же как и осевых (которые будут [c.242]

    Поэтому величина передаточного числа, равная отношению числа зубьев, для одной пары колес лежит в следуюш,их пределах  [c.261]

    Редуктор служит для уменьшения частоты врашения и соответствующего увеличения вращающего момента. В корпусе редуктора размещены одна или несколько передач зацеплением с постоянным передаточным отношением (передаточным числом). Мотор-редуктор — моноблок, состоящий из ре-лукторной части (редуктора) и электродвигателя. Наиболее часто применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. [c.655]

    Данные передаточные отношения соответствуют числам зубьев роторов гзуб1+ гз б,, = 2+3, 4+6, 3+4, 6+8, 5+6, 2+2, 3+3, 4+4, 6+6. Увеличение числа зубьев у роторов ухудшает компактность рабочих органов, но позволяет повышать углы закрутки роторов, что необходимо для получения больших степеней сжатия и повышенной быстроходности. [c.152]

    Как видим, число зубьев сателлита Z2 не входит в передаточное отношение. Однако это не означает, что его можно назначать любым. Из условия соосности 22=0,5 (гз — 21) из условия сборки Zi+Z3)/ = N, где С — число сателлитов (С = = 3—5) N — целое число из условия сосе,цства (zi- —1-22) sin (п/С) (22-4-2) для нзличия гарантированного зазора. [c.300]

    Червячные колеса. Число зубьев червячного колеса Z2 выбирают в зависимости от передаточного отношения и числа заходов червяка. В силовых передачах надо стремиться к такой заходности червяка, чтобы 2 = 30 70. При 12у близком к нР1Жнему пределу, несколько уменьшаются габариты передачи но одновременно снижается ее КПД, так как приходится ставить червяки с малым числом заходов 1, поэтому 2″ 30 50 рекомендуется лишь при сравнительно небольших передаваемых мощностях. При больших мощностях надо стремиться повышать КПД, увеличивая 2 до 60 70. [c.613]

    Зависимость момента М от передаточного отношения i при некотором щ = onst, называется моментной характеристикой гидромуфты (рис. 2.88). Расчет таких характеристик возможен только с невысокой степенью точности. Поэтому при всех эксплуатационных расчетах применяют характеристики, полученные опытным путем. Как правило, они имеют вид падающих кривых. Следовательно, если момент сопротивления, приложенный к ведомому валу, увеличивается, то число оборотов щ этого вала снижается. При отсутствии момента сопротивления щ стремится к т. е. t -> 1. При достаточно высоком Л/2 ведомый вал может быть остановлен. В этом случае гидромуфта выполняет роль гидротормоза. [c.294]

    Механический метод регулирования предусматривает изменение передаточного отношения механической передачи при постоянной скорости вращения электродвигателя. Применяются различные конструнции механических вариаторов, пригодные для эиструдеров малого диаметра. Передаваемая мощность у таких вариаторов ограничивается величиной 12 кет, что позволяет использовать их только для экструдеров с диаметром червяка не более 60 мм. Крупные вариаторы типы Р1У или типа Байер могут передавать мощности и более 120 кет, однако их недостаток состоит в том, что при низких скоростях развивается слишком большой крутящий момент. Большим преимуществом вариаторов является возможность установки двигателя с постоянным числом оборотов и сохранение при любых числах оборотов номинального значения мощности. На практике, однако, при низких скоростях вращения могут применяться только некоторые типы вариаторов, имеющие специальные срезывающиеся штифты или другие устройства для предохранения червяка или деталей привода от поломок. [c.136]

---

Определение передаточного числа

Что такое передаточное число?

Коэффициенты заемных средств — это финансовые коэффициенты, которые сравнивают некоторую форму собственного капитала (или капитала) владельца с заемными средствами или заемными средствами компании. Заработок — это измерение финансового рычага предприятия, которое демонстрирует степень, в которой деятельность фирмы финансируется за счет средств акционеров по сравнению с средствами кредиторов.

Коэффициент заемного капитала — это показатель финансового рычага, который демонстрирует степень, в которой деятельность фирмы финансируется за счет собственного капитала по сравнению с заемным финансированием.

Ключевые выводы:

• Коэффициенты заемного капитала — это группа финансовых показателей, которые сравнивают собственный капитал с долгом компании различными способами для оценки размера левериджа и финансовой устойчивости компании.
• Заработок — это показатель того, какая часть операций компании финансируется за счет заемных средств по сравнению с финансированием, полученным от акционеров в качестве капитала.
• Передаточные числа имеют большее значение при сравнении с передаточными числами других компаний в той же отрасли.

Общие сведения о передаточных числах

Наиболее известные примеры передаточных чисел включают:

Отношение заемного капитала к собственному знак равно Общая задолженность Общий капитал \ begin {align} & \ text {Соотношение долга к собственному капиталу} = \ frac {\ text {Общий долг}} {\ text {Общий капитал}} \\ \ end {выравнивается} Отношение долга к собственному капиталу = Общая сумма собственного капитала

Количество начисленных процентов * знак равно EBIT Итого проценты \ begin {выровненный} & \ text {раз заработанный процент *} = \ frac {\ text {EBIT}} {\ text {общий процент}} \\ \ end {выровнен} Количество заработанных процентов * = Общая процентная ставка EBIT

Коэффициент собственного капитала знак равно Беспристрастность Ресурсы \ begin {align} & \ text {Equity Ratio} = \ frac {\ text {Equity}} {\ text {Assets}} \\ \ end {align} Коэффициент собственного капитала = Активы

Коэффициент задолженности знак равно Общая задолженность Итого Активы \ begin {align} & \ text {Debt Ratio} = \ frac {\ text {Total Debt}} {\ text {Total Assets}} \\ \ end {align} Коэффициент долга = Общая сумма активов

* раз заработанные проценты

Более высокий коэффициент заемных средств указывает на то, что компания имеет более высокий уровень финансового рычага и более восприимчива к спадам в экономике и экономическому циклу.Это связано с тем, что компании с более высоким уровнем левериджа имеют более высокие суммы долга по сравнению с собственным капиталом. У компаний с высоким коэффициентом заемных средств более высокая сумма долга к обслуживанию, в то время как компании с более низким расчетным коэффициентом заемных средств имеют больший капитал, на который можно полагаться при финансировании.

Передаточные числа полезны как для внутренних, так и для внешних сторон. При принятии решения о выдаче ссуды финансовые учреждения используют расчет коэффициента заемного капитала. Кроме того, кредитные соглашения могут требовать, чтобы компании действовали в соответствии с указанными руководящими принципами в отношении расчета приемлемого коэффициента заемного капитала.В качестве альтернативы внутреннее руководство использует коэффициенты заемного капитала для анализа будущих денежных потоков и кредитного плеча.

Интерпретация передаточных чисел

Высокий коэффициент заемного капитала обычно указывает на высокую степень левериджа, хотя это не всегда означает, что компания находится в плохом финансовом состоянии. Вместо этого компания с высоким передаточным числом имеет более рискованную структуру финансирования, чем компания с более низким передаточным числом.

Регулируемые организации обычно имеют более высокие коэффициенты заемного капитала, поскольку они могут работать с более высокими уровнями долга.Кроме того, компании, находящиеся в монополистической ситуации, часто работают с более высокими коэффициентами заемного капитала, поскольку их стратегическая маркетинговая позиция снижает риск дефолта. Наконец, отрасли, в которых используются дорогие основные фонды, обычно имеют более высокие коэффициенты заемных средств, поскольку эти основные фонды часто финансируются за счет заемных средств.

Передаточное число фирмы следует сравнивать с пайками других компаний в той же отрасли.

Пример использования передаточных чисел

Предположим, что коэффициент долга компании равен 0.6. Хотя эта цифра сама по себе дает некоторую информацию о финансовой структуре компании, более целесообразно сопоставить эту цифру с другой компанией в той же отрасли.

Например, предположим, что коэффициент долга компании в прошлом году составлял 0,3, среднее значение по отрасли — 0,8, а коэффициент долга основного конкурента компании составляет 0,9. Больше информации можно получить, сравнивая передаточные числа друг с другом. Когда результат среднего отраслевого отношения равен 0,8, а результат передаточного отношения конкурента равен 0.9, компания с коэффициентом 0,3 относительно хорошо работает в своей отрасли.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей . В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один из примеров стеклоочистителя.

Механический одометр — еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен.Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую проблему. Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково.Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни. Обычное место, где требуется возможность такой же оси, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи (планеты ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило , ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи.Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная. Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно — это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных редукторов заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход — солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи обернулось вокруг солнечной шестерни один раз в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные передачи для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один из примеров стеклоочистителя.

Механический одометр — еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую проблему.Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни.Обычное место, где требуется возможность такой же оси, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи (планеты ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило , ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная.Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно — это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных редукторов заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход — солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи обернулось вокруг солнечной шестерни один раз в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные передачи для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Расчет передаточного числа — Техническая статья

Просмотреть все 6 фото

Хотроддинг — это в первую очередь отношения.Нет, мы говорим не о том, что ваша девушка или жена любят обсуждать, а об оптимальных механических отношениях для работы вашего автомобиля. Несколько простых математических формул помогут вам выбрать правильное передаточное число и диаметр шин для оптимизации характеристик вашего автомобиля. Поскольку высокопроизводительные автомобили часто используются как для уличных, так и для беговых дорожек, настройка автомобиля для обоих видов транспорта обычно требует компромисса. Скорость автомобиля, частота вращения двигателя, общее передаточное число и диаметр шины — все это связано с ускорением.Для использования гусеницы двигатель должен работать в диапазоне оборотов, в котором он обеспечивает максимальную мощность. При использовании на улице оптимальная экономия топлива и срок службы двигателя гарантируют более низкие обороты двигателя. Хорошая новость заключается в том, что, вооружившись некоторой базовой информацией, вы можете получить автомобиль с впечатляющими тактами и т. Д. находится на драгстрипе и демонстрирует отличную управляемость на низких оборотах на автостраде. Кто сказал, что математика — это неинтересно?

В автомобиле используются передаточные числа как в трансмиссии, так и в ведущей оси для увеличения мощности. Два передаточных числа, умноженные вместе, равны передаточному отношению главной передачи.Проведите несколько минут в любой гонке на скамейке запасных, и вскоре вы услышите, как обсуждаются передаточные числа заднего моста. Для многих автомобилей с высокими характеристиками обычно выбирают передачи 3,73 и 4,10. Передаточное число задней шестерни относится к соотношению между зубчатым венцом и ведущей шестерней. Соотношение определяется простым делением количества зубьев коронной шестерни на количество зубьев ведущей шестерни. Например, если мы разделим зубчатый венец с 41 зубом на ведущую шестерню с 10 зубьями, мы обнаружим, что передаточное число составляет 4,10: 1 (41/10 = 4,10).

Диаметр шины также влияет на передаточное число главной передачи автомобиля. По мере изменения диаметра шины изменяется и частота вращения двигателя при заданной скорости. Мы можем продемонстрировать это с помощью упрощенной формулы: об / мин = (миль / ч x конечное передаточное число x 336 *) / диаметр шины (* см. Врезку «Формулы успеха»). Например, учитывая 65 миль в час, диаметр шины 30 дюймов и конечное передаточное число 4,10, частота вращения двигателя будет примерно 2984 об / мин — (65 миль в час x 4,10 конечное передаточное число x 336) на шину диаметром 30 дюймов. Если уменьшить диаметр шины до 25 дюймов, частота вращения двигателя возрастет до 3581 об / мин.При установке более коротких шин автомобиль будет ускоряться, как если бы у него была передача 4,73 (более высокое численное значение), без затрат на переключение передач.

Поскольку трансмиссия состоит из нескольких вариантов передач, трансмиссия позволяет автомобилю быстро ускоряться на более низких передачах и поддерживать крейсерские обороты на более высоких передачах. В 60-х и 70-х годах большинство трансмиссий предлагали три или четыре передачи с высокой передачей 1: 1. На примере Th500 первая передача составляет 2,48: 1, вторая передача — 1.48: 1, а третья передача — 1: 1. Умножение первой передачи 2,48 на заднюю ось 4,10 дает передаточное число главной передачи 10,16: 1 (2,48 x 4,10 = 10,16). Для большинства уличных работ оптимальным обычно считается конечное передаточное число первой передачи 10: 1. Недостатком эксплуатации передаточного числа осей 4,10: 1 на улице с высокой передачей 1: 1 является чрезмерная частота вращения коленчатого вала двигателя.

К счастью, в современных трансмиссиях часто используются высокие передачи Overdrive в районе 0,70: 1, что позволяет снизить частоту вращения двигателя.Совместите эти трансмиссии с повышающей передачей с передаточным числом осей 4,10, и вы получите экономичное для топлива передаточное число главной передачи 2,87: 1 (4,10 x 0,70 = 2,87) на высокой передаче. Автоматическая повышающая передача Th300-4R использует первую передачу 2,74, вторую 1,57, третью 1,00 и 0,67 овердрайв. С передаточным числом первой передачи 2,74 этой трансмиссии в сочетании с передаточным числом оси 3,73 передаточное число главной передачи >> дает 10,22 (2,74 x 3,73 = 10,22). При повышающей передаче передаточное число главной передачи равно 2,49: 1 для Бонневилля.

Ускорение зависит от крутящего момента.Один из способов ускорить ускорение — увеличить крутящий момент на низких скоростях, чтобы автомобиль двигался вперед. Вот что делает гидротрансформатор. Гидротрансформатор имеет компонент, называемый статором. Статор изменяет направление потока масла относительно направления вращения рабочего колеса насоса, а также включает в себя узел односторонней муфты. Это перенаправление жидкости увеличивает крутящий момент за счет использования энергии, оставшейся в масле.

Применяя основы передаточного числа и рычага мощности, вы можете легко улучшить ускорение, не заплатив слишком высокую цену за скорость на шоссе.Все дело в соотношениях.

Посмотреть все 6 фотоСмотреть все 6 фотоСмотреть все 6 фотоСмотреть все 6 фотоСмотреть все 6 фото

Калькулятор передаточного числа

Этот калькулятор передаточного числа определяет механическое преимущество двухступенчатой ​​установки в машине. Передаточное число дает нам представление о том, насколько выходная шестерня ускоряется или замедляется, или сколько крутящего момента теряется или увеличивается в системе. Мы снабдили этот калькулятор уравнением передаточного числа и уравнением редуктора, чтобы вы могли быстро определить передаточное число ваших шестерен.Чтобы узнать больше о расчете передаточного числа и о том, как это важно при создании простых (и даже сложных) машин, продолжайте читать.

Но сначала: что такое шестерня?

Шестерня представляет собой зубчатое колесо, которое может изменять направление, крутящий момент и скорость вращательного движения, приложенного к нему. Шестерни бывают разных форм и размеров, и эти различия описывают поступление или передачу вращательного движения. Передача движения происходит, когда две или более шестерен в системе сцепляются вместе во время движения.Мы называем эту систему шестерен зубчатая передача .

В зубчатой ​​передаче поворот одной шестерни также приводит к вращению других шестерен. Шестерня, которая изначально принимает крутящее усилие либо от мотора с приводом, либо вручную (или ногой в случае велосипеда), называется входной шестерней . Мы также можем назвать это ведущей шестерней, поскольку она инициирует движение всех других шестерен в зубчатой ​​передаче. Последняя шестерня, на которую влияет входная шестерня, известна как выходная шестерня .В двухступенчатой ​​системе мы можем назвать эти шестерни ведущей шестерней и ведомой шестерней соответственно.

Результирующее движение выходной шестерни может происходить в том же направлении, что и входная шестерня, но это может быть другое направление или оси вращения в зависимости от типа шестерен в зубчатой ​​передаче. Чтобы помочь вам это наглядно представить, вот иллюстрация различных типов шестерен и их взаимосвязей между входом и выходом:

Что такое передаточное число и как его рассчитать

Передаточное число — это отношение длины окружности входной шестерни к окружности выходной шестерни в зубчатой ​​передаче.Передаточное число помогает нам определить количество зубьев, необходимое каждой шестерне для достижения желаемой выходной скорости / угловой скорости или крутящего момента.

Мы вычисляем передаточное число между двумя шестернями, разделив длину окружности входной шестерни на окружность выходной шестерни. Мы можем определить окружность конкретной шестерни точно так же, как вычисляем длину окружности. В форме уравнения это выглядит так:

Передаточное число = (π * диаметр входной шестерни) / (π * диаметр выходной шестерни)

Упростив это уравнение, мы также можем получить передаточное число, если рассматривать только диаметр или радиус шестерен:

• Передаточное число = (π * диаметр входной шестерни) / (π * выходная шестерня)
• Передаточное число = (диаметр входной шестерни) / (диаметр выходной шестерни)
• передаточное число = (радиус входной шестерни) / (радиус выходной шестерни)

Точно так же мы можем рассчитать передаточное число, учитывая количество зубьев на входной и выходной шестернях.Это аналогично рассмотрению окружностей шестерен. Мы можем выразить окружность шестерни, умножив сумму толщины зуба и расстояния между зубьями на количество зубьев шестерни:

Передаточное число = (количество зубьев первичной шестерни * (толщина шестерни + расстояние между зубьями)) / (число зубьев вторичной шестерни * (толщина шестерни + расстояние между зубьями))

Но, поскольку толщина и расстояние между зубьями зубчатой ​​передачи должны быть одинаковыми для того, чтобы зубчатые колеса зацепились плавно, мы можем исключить множитель толщины зубчатой ​​передачи и шага зубьев в приведенном выше уравнении, оставив нам следующее уравнение:

Передаточное число = количество зубьев входной шестерни / количество зубьев выходной шестерни

Передаточное число, как и любые другие передаточные числа, может быть выражено как:

• дробь или частное — где, если возможно, мы упрощаем дробь, разделив числитель и знаменатель на их наибольший общий делитель.
• десятичное число — выражение передаточного числа в виде десятичного числа дает нам быстрое представление о том, насколько необходимо повернуть входную шестерню, чтобы выходная шестерня совершила один полный оборот.
• упорядоченная пара чисел , разделенная двоеточием, например 2: 5 или 1:14 . Благодаря этому мы можем увидеть наименьшее количество оборотов, необходимое для одновременного возврата как входной, так и выходной шестерен в исходное положение.

С другой стороны, если мы возьмем обратную величину передаточного числа в дробной форме и упростим ее до десятичного числа, мы получим значение механического преимущества (или недостатка) нашей зубчатой ​​передачи или зубчатой ​​передачи.

Понимание передаточного числа и значений механического преимущества

Передаточные числа довольно легко понять, и теперь, когда мы знаем, как рассчитать передаточное число, не лучше ли узнать, как оно влияет на сами шестерни? Чтобы лучше объяснить передаточные числа, давайте рассмотрим систему из двух шестерен, в которой входная и выходная шестерни имеют десять и сорок зубьев соответственно:

Следуя нашему уравнению передаточного числа, мы можем сказать, что эта зубчатая передача имеет передаточное число 10:40, 10/40 или просто 1/4 (или 0.25). Это передаточное число означает, что выходная шестерня будет вращаться только на 1/4 полного оборота после того, как входная шестерня совершит полный оборот. Продолжая в том же духе и сохраняя постоянную входную скорость, мы видим, что скорость выходной шестерни также составляет 1/4 скорости входной скорости. Другими словами, скорость входной шестерни в четыре раза превышает скорость выходной шестерни, как показано на анимированном изображении ниже:

В то время как эта установка демонстрирует редуктор с точки зрения скорости, в свою очередь, он дает нам выход, который имеет на больше крутящего момента по сравнению с входом.Обратное передаточное число равно 4/1, поэтому мы можем сказать, что мы получаем в четыре раза больше механического преимущества, когда дело касается крутящего момента.

Важное примечание о промежуточных шестернях

Прямозубая цилиндрическая шестерня с любым числом зубьев между входной и выходной шестернями не изменяет общее передаточное число зубчатой ​​передачи. Однако эта шестерня (или шестерни) может изменять направление выходной шестерни. Мы называем эту промежуточную передачу промежуточной шестерней. В качестве примера приведем редукторную систему 1: 2,5 с дополнительной промежуточной шестерней:

Без промежуточной шестерни — та же зубчатая передача.Обратите внимание, что направление выходной шестерни обратное:

Реальные простые машины с шестернями

Мы видим шестерни в повседневной жизни, и, чтобы лучше понять передаточные числа, вот несколько реальных примеров простых машин с шестернями в них:

Механическое преимущество по скорости

Ручные дрели, хотя они кажутся менее популярными в настоящее время, являются отличным примером простой машины, которая демонстрирует механическое преимущество с точки зрения скорости.Если повернуть ручку, сверло будет вращаться с высокой скоростью.

Механическое преимущество по крутящему моменту

Подниматься в гору на велосипеде легче, если вы используете низкоскоростную передачу. Это приводит к лучшему крутящему моменту и большей мощности при движении в гору. Это может означать, что нам придется больше крутить педали, но подъем будет намного легче. Велосипедный цепной механизм очень похож на зубчатую рейку. Цепь действует как реечная передача, напрямую передавая движение на заднюю звездочку велосипеда.

FAQ

Что такое шестерня?

Зубчатая передача — это круглая деталь машины, которая при зацеплении со своим аналогом может передавать крутящий момент. Обычно это важная часть любой машины с движущимися частями! От наручных часов до автомобиля.

Какие бывают типы шестерен?

Существуют разные типы в зависимости от угла передачи мощности. Например, для параллельной передачи — прямозубые, косозубые, елочные, планетарные передачи. Конические и спирально-конические шестерни для перпендикулярной передачи.

Какое передаточное число?

Передаточное число определяется как отношение длины окружности двух шестерен, которые должны сцепляться вместе для передачи мощности. Этот параметр определяет величину передаваемой мощности, увеличивается она или уменьшается.

Как рассчитать передаточное число?

Для расчета передаточного числа:

1. Умножьте диаметр 1-й передачи (ведущей) на число «пи».
2. Умножьте диаметр второй шестерни (ведомой) на число «пи».
3. Разделите оба результата, чтобы найти передаточное число.

В качестве альтернативы можно также узнать передаточное число, разделив скорость 1-й передачи на 2-ю.

Передаточное число | Автопедия | Fandom

Передаточное число — это соотношение между количеством зубьев на двух зубчатых колесах, которые входят в зацепление, или двух звездочек, соединенных общей роликовой цепью, или окружностями двух шкивов, соединенных приводным ремнем.

Общее описание

На рисунке справа меньшая шестерня (известная как ведущая шестерня) имеет 13 зубцов, а вторая, более крупная шестерня (известная как промежуточная шестерня) имеет 21 зуб.Таким образом, передаточное число составляет 21/13, 1,62 / 1 или 1,62: 1.

Передаточное число означает, что ведущая шестерня должна сделать 1,62 оборота, чтобы холостая шестерня повернула на 1 оборот. Это также означает, что за каждый оборот шестерни промежуточная шестерня совершает 1 / 1,62 или 0,62 оборота. На практике холостая шестерня вращается медленнее.

Предположим, что самая большая шестерня на картинке имеет 42 зубца, таким образом, передаточное число между второй и третьей шестернями составляет 21/42, или 1/2, и за каждый оборот наименьшей шестерни наибольшая шестерня вращается на 0.62/2, или 0,31 оборота, общее уменьшение примерно 1: 3,23.

Поскольку промежуточная (промежуточная) шестерня контактирует напрямую как с меньшей, так и с большой шестерней, ее можно исключить из расчета, что также дает соотношение 42/13 = 3,23.

Поскольку количество зубьев также пропорционально окружности зубчатого колеса (чем больше колесо, тем больше у него зубьев), передаточное число также может быть выражено как отношение между окружностями обоих колес (где d — диаметр меньшего колеса, а D — диаметр большего колеса):

Так как диаметр равен удвоенному радиусу;

тоже.

и т. Д.

Другими словами, передаточное число пропорционально отношению диаметров шестерни и обратно пропорционально соотношению скоростей шестерен.

Ремни также могут иметь зубья и соединяться с зубчатыми шкивами. Специальные шестерни, называемые звездочками, могут соединяться вместе с цепями, как на велосипедах и некоторых мотоциклах. Опять же, с этими машинами можно вести точный учет зубьев и оборотов.

Ремень с зубьями, называемый зубчатым ремнем, используется в некоторых двигателях внутреннего сгорания для точной синхронизации движения распределительного вала с движением коленчатого вала, так что клапаны открываются и закрываются в верхней части каждого цилиндра точно на правильное время относительно движения каждого цилиндра.С момента съезда автомобиля со стоянки до момента, когда потребуется замена ремня через тысячи километров, он точно синхронизирует два вала. На некоторых автомобилях для этой цели используется цепь, называемая цепью привода ГРМ, в то время как в других распределительный вал и коленчатый вал соединяются напрямую через зацепленные шестерни. Но какая бы форма привода ни использовалась, в четырехтактных двигателях передаточное отношение коленчатого вала к распределительному валу всегда составляет 2: 1, что означает, что за каждые два оборота коленчатого вала распределительный вал будет совершать один оборот.(это так, потому что в 4-тактных двигателях цикл клапана повторяется после каждых двух оборотов маховика.)

Автомобильные трансмиссии обычно имеют две или более области, в которых используется передача: одна в трансмиссии, которая содержит ряд различных наборов передач, которые могут быть изменены для обеспечения широкого диапазона скоростей транспортного средства, а другая — в дифференциале, который содержит один дополнительный набор зубчатых колес, который обеспечивает дополнительное механическое преимущество на колесах. Эти компоненты могут быть отдельными и соединены карданным валом, или они могут быть объединены в один блок, называемый трансмиссией.

Шевроле Корвет C5 Z06 2004 года выпуска с шестиступенчатой ​​механической коробкой передач имеет следующие передаточные числа в трансмиссии:

Шестерня	Соотношение
1-я передача	2,97: 1
2-я передача	2,07: 1
3-я передача	1,43: 1
4-я передача	1,00: 1
5-я передача	0,84: 1
6-я передача	0.56: 1
обратный	3,28: 1

На 1-й передаче двигатель делает 2,97 оборота на каждый оборот выходной мощности трансмиссии. На 4-й передаче передаточное число 1: 1 означает, что двигатель и трансмиссия движутся с одинаковой скоростью. 5-я и 6-я передачи известны как повышающие передачи, в которых выходной сигнал трансмиссии вращается быстрее, чем двигатель.

У Corvette выше передаточное число 3.42: 1. Передаточное число означает, что на каждые 3,42 оборота выхода трансмиссии колеса совершают один оборот. Передаточное число дифференциала умножается на передаточное число, поэтому на 1-й передаче двигатель делает 10,16 оборотов за каждый оборот колес.

Шины автомобиля можно рассматривать как третий тип зубчатой ​​передачи. Примерный Corvette Z06 оснащен шинами 295 / 35-18, которые имеют окружность 82,1 дюйма. Это означает, что за каждый полный оборот колеса автомобиль проходит 82.1 дюйм. Если бы у Corvette были шины большего размера, он бы путешествовал дальше с каждым оборотом колеса, что было бы похоже на более высокую передачу. Если бы у автомобиля были шины меньшего размера, это было бы похоже на более низкую передачу.

Зная передаточные числа трансмиссии и дифференциала, а также размер шин, становится возможным вычислить скорость автомобиля для конкретной передачи при определенных оборотах двигателя.

Например, можно определить расстояние, которое автомобиль пройдет за один оборот двигателя, разделив длину окружности шины на комбинированное передаточное число трансмиссии и дифференциала.

Скорость автомобиля можно определить по частоте вращения двигателя, умножив длину окружности шины на частоту вращения двигателя и разделив на комбинированное передаточное число.

Шестерня	дюймов на оборот двигателя	Скорость на 1000 об / мин
1-я передача	8,1 дюймов	7,7 миль / ч / 11,3 км / ч
2-я передача	11,6 дюймов	11,0 миль / ч / 17.7 км / ч
3-я передача	16.8 дюймов	15,9 миль / ч / 24,1 км / ч
4-я передача	24,0 дюйма	22,7 миль / ч / 35,4 км / ч
5-я передача	28,6 дюймов	27,1 миль / ч / 43,4 км / ч
6-я передача	42,9 дюйма	40,6 миль / ч / 64,3 км / ч

Трансмиссия с широким передаточным числом и с близким передаточным числом

Коробка передач с близким передаточным числом — это коробка передач, в которой имеется относительно небольшая разница между передаточными числами шестерен.Например, трансмиссия с передаточным отношением вала двигателя к ведущему валу 4: 1 на первой передаче и 2: 1 на второй передаче будет считаться трансмиссией с широким передаточным числом по сравнению с другой трансмиссией с передаточным отношением 4: 1 на первой передаче и 3: 1 в секунду. Это потому, что для первой передачи с широким передаточным числом = 4/1 = 4, второй передачи = 2/1 = 2, поэтому передаточное число трансмиссии = 4/2 = 2 (или 200%). Для первой передачи с близким передаточным числом = 4/1 = 4, второй передачи = 3/1 = 3, поэтому передаточное число трансмиссии = 4/3 = 1,33 (или 133%), поскольку 133% меньше 200%, трансмиссия с передаточным отношением 133% между передачами считается близким передаточным числом.Однако не все трансмиссии начинаются с одинаковым передаточным числом на 1-й передаче или заканчиваются одинаковым передаточным числом на 5-й передаче, что затрудняет сравнение широкой и закрытой трансмиссий.

Коробки передач с близким передаточным числом обычно предлагаются в спортивных автомобилях, в которых двигатель настроен на максимальную мощность в узком диапазоне рабочих скоростей, и можно ожидать, что водителю понравится частое переключение передач, чтобы двигатель оставался в своем диапазоне мощности.

Заводские 4-ступенчатые или 5-ступенчатые передаточные числа коробки передач являются хорошим компромиссом для смешанных уличных и умеренных рабочих характеристик и являются «ступенчатыми» или «прогрессивными», так как потеря скорости двигателя при переключении с 1-й на 2-ю больше, чем потеря при переключении со 2-го на 3-е и так далее.Цель состоит в том, чтобы поддерживать двигатель в его диапазоне крутящего момента при более высокой скорости автомобиля, где сопротивление ветра требует большей мощности для ускорения. Более широкие промежутки между передаточными числами позволят «более сильную» (более высокую в числовом выражении, например, 2,90: 1 вместо 2,50: 1) 1-ю передачу для лучшего поведения в движении, но увеличивают потерю оборотов при переключении. Сужение зазоров увеличит ускорение на скорости и потенциально повысит максимальную скорость при определенных условиях, но при этом пострадает ускорение после остановки и работа в транспортном потоке.

Передаточное число 1-й передачи для большинства 4-ступенчатых коробок передач составляет около 2,50: 1, а передаточное число 4-й передачи почти всегда 1,00: 1. Передаточные числа 2-го и 3-го расположены между этими двумя и являются произвольными, чтобы наилучшим образом соответствовать весу, предполагаемому использованию, скорости, настройке двигателя и другим характеристикам транспортного средства.

«Диапазон» — разность умножения крутящего момента между 1-й и 4-й передачами; шестерни с более широким передаточным числом имеют больше, обычно от 2,8 до 3,2. Это самый важный фактор, определяющий ускорение на низкой скорости после остановки.

«Прогресс» — следующий фактор. Это уменьшение или уменьшение процентного падения оборотов двигателя на следующей передаче (например, после переключения с 1-й на 2-ю). Большинство трансмиссий имеют некоторую степень прогрессии, так как падение оборотов при переключении 1-2 больше, чем падение оборотов при переключении 2-3, что, в свою очередь, больше, чем падение оборотов при переключении 3-4. Прогресс не может быть линейным (непрерывно уменьшающимся) или происходить пропорционально этапам по разным причинам, включая особую потребность в передаче для достижения определенной скорости или оборотов в минуту для прохождения, гонок и т. Д., Или просто экономическая необходимость, чтобы детали были доступны. .

Эти два фактора не исключают друг друга, но каждый ограничивает количество вариантов для другого. Широкий диапазон, который дает сильное увеличение крутящего момента на 1-й передаче для отличных маневров в низкоскоростном движении (особенно с меньшим двигателем, тяжелым шасси или численно низким передаточным числом, таким как 2,50), означает, что все проценты прогрессии должны быть высокими. Количество оборотов двигателя (и, следовательно, мощность), которая должна теряться при каждой передаче на более высокую передачу, выше, чем в случае трансмиссии с меньшим диапазоном (но меньшей мощностью на 1-й передаче).Численно низкая 1-я передача (2,00 и т. Д.) Снижает доступный крутящий момент на 1-й передаче, но дает больше возможностей для выбора последовательности.

Нет выбора передаточных чисел, обеспечивающих «лучшую» производительность на всех скоростях, и нет выбора передаточного числа главной передачи (оси), которое дает «лучшую» производительность на всех скоростях. Его просто не существует, все соотношения являются компромиссами и не обязательно лучше исходных для большинства случаев использования.

Преимущество редуктора с близким передаточным числом заключается в том, что потеря оборотов на очень высокой скорости снижается, что позволяет дополнительной мощности разгоняться до скорости более 100 миль в час.Однако по необходимости множитель крутящего момента на нижних передачах уменьшается на ту же пропорцию, и производительность на низких скоростях намного хуже. Даже для шоссейных гонок наиболее близкое возможное передаточное число не всегда является лучшим выбором, поскольку многие гонки начинаются со старта по сетке (предпочтение отдается чуть более широким передаточным числам с высокой прогрессией, где очень важно ускорение на 1-й передаче), а некоторые — со старта на лету (предпочтение отдается близким передаточным числам. , где ускорение на 1-й передаче менее важно).

В общем, двигатели с меньшим рабочим объемом, очень долгими кулачками, портированными головками, большими карбюраторами и т. Д. Не работают хорошо на низких оборотах, и когда переключение 3-4 передач будет больше выигрывать от близких передаточных чисел на верхних передачах, и тем более, что максимальная скорость на определенном курсе увеличивается.Если переключение происходит на скорости с высоким сопротивлением воздуха (70+ миль в час), лучше использовать более близкие передаточные числа. Если ваш двигатель был специально разработан для настроенного пикового крутящего момента (или если двигатель ведет себя именно так), передаточные числа должны быть выбраны таким образом, чтобы гарантировать, что после каждой смены во время круга частота вращения двигателя восстанавливается до точки, превышающей этот пик на этот конкретный трек. С отрицательной точки зрения, передаточные числа должны быть расположены так, чтобы избежать падения двигателя в «дыру» при переключении на повышенную передачу, где мощность падает непропорционально.

Если самое широкое изменение передаточного числа дает потерю 25%, частота вращения переключения составляет 7000 об / мин, а крутящий момент увеличивается при 5000 об / мин, вы в безопасности: 7000 — 25% = 5250, двигатель будет в этом желаемом диапазоне на ускорение.

Если самое широкое изменение передаточного числа составляет 30%, переключите передачу на 7000 и крутящий момент на 5500: 7000 — 30% = 4900, что намного ниже диапазона мощности, и ускорение (и, возможно, форсунка) будет слабым, пока вы не достигнете 5500. Вы определенно выиграете от более близкого набора снаряжения или, по крайней мере, перестройки прогрессии, чтобы уменьшить 30% -ное падение до лучшего числа.В зависимости от велосипеда и трека, добавление к понижению предыдущей пары передач (например, проблема с переключением 2-3: добавьте некоторое снижение к 1-2, а не к 3-4) является первым выбором, но результаты будут разными. .

Отдельные гоночные треки с комбинацией максимальной скорости и угловой скорости потребуют различных промежуточных (2-й и 3-й) передач, чтобы обеспечить переключение на пониженную передачу для конкретной передачи для входа в поворот, или использовать только одну передачу во время поворота, чтобы избежать потери тяги. Ключ к анализу здесь заключается в том, есть ли на вашей любимой трассе место, где двигатель «глохнет» после переключения передач в неудобный момент поворота, но лучше, когда он ускоряется.Замыкание передаточного числа между этими двумя передачами поможет, но, конечно, это приведет к большему падению оборотов в другом месте.

Промежуточная шестерня

В последовательности сцепленных вместе шестерен передаточное число зависит только от количества зубьев на первой и последней шестернях. Промежуточные шестерни, независимо от их размера, не изменяют общее передаточное число цепи. Однако добавление каждой промежуточной шестерни меняет направление вращения последней шестерни.

Промежуточная шестерня, которая не приводит вал в движение для выполнения какой-либо работы, называется промежуточной шестерней.Иногда одна промежуточная шестерня используется для реверсирования направления, и в этом случае она может упоминаться как обратная промежуточная шестерня . Например, обычная автомобильная механическая трансмиссия включает передачу заднего хода посредством вставки промежуточного колеса заднего хода между двумя передачами.

Промежуточные шестерни могут также передавать вращение между удаленными валами в ситуациях, когда было бы непрактично просто увеличивать удаленные шестерни, чтобы свести их вместе. Шестерни большего размера не только занимают больше места, но и масса и инерция вращения (момент инерции) шестерни квадратичны по длине радиуса.Вместо промежуточных шестерен можно использовать зубчатый ремень или цепь для передачи крутящего момента на расстояние.

Внешние ссылки

Как выбрать правильное передаточное число для вашего пикапа

Вопросы осей, которые следует учитывать

Одна сложная вещь при выборе передаточного числа осей заключается в том, что информация об экономии топлива EPA на наклейке на окошке в первую очередь относится к «базовому» или стандартному передаточному числу осей. «Хотя этот конкретный грузовик может поставляться с дополнительным передаточным числом осей», — говорит Дэн Эдмундс, директор по испытаниям автомобилей Edmunds.Таким образом, любое передаточное число осей, указанное на наклейке на окошке со стороны опций, снизит показатели экономии топлива, напечатанные на той же наклейке.

Еще одна трудность заключается в том, что дополнительные передаточные числа осей и их влияние на буксировку нельзя сравнивать между производителями грузовиков, — говорит Дэн Эдмундс. Это потому, что каждый производитель грузовиков может использовать шины разного размера, а сама шина выступает в качестве последней «шестерни» в системе. По его словам, лучше всего сравнить варианты осей внутри одной марки, чтобы увидеть, как каждый из них влияет на характеристики буксировки, указанные в руководстве по буксировке этой марки.

Когда вы покупаете свой грузовик, вы можете услышать, что передаточное число осей с меньшими цифрами называется «высокими» передачами, а с более высокими значениями — «короткими» передачами. Чтобы легче запомнить, что это означает, представьте себе высокого человека, который с каждым шагом преодолевает большее расстояние. Точно так же высокая передача перемещает грузовик дальше с каждым оборотом двигателя. Грузовики с высокими передачами обеспечивают меньший расход топлива, поскольку их двигатели имеют меньшее количество оборотов в минуту при заданной скорости движения. Но более высокие шестерни также уменьшают крутящий момент или мощность, поэтому вы не можете буксировать более тяжелые прицепы или перевозить более тяжелые грузы.

Ram и другие производители рекомендуют покупателям грузовиков просматривать таблицы буксировки и полезной нагрузки на своих сайтах. Они помогают клиентам выбрать силовой агрегат, соответствующий их конкретным потребностям. Поскольку производители грузовиков производят трансмиссии с большим количеством передач, передаточные числа осей также изменятся. Например, трансмиссия с большим количеством передач может позволить производителю грузовиков предложить более высокое передаточное число задней оси (3,55 вместо 3,73) и при этом обеспечить улучшенные возможности буксировки и буксировки.

Прежде чем отправиться в автосалон, подумайте, как вы собираетесь использовать грузовик. В случае сомнений по умолчанию используется более высокое числовое передаточное число осей. Хотя это немного снизит экономию топлива, это также означает, что вам будет удобнее буксировать и буксировать на большие расстояния.

Но если ваша задача — добиться большей экономии топлива на скоростях шоссе, вам может подойти более низкое в числовом отношении передаточное число ведущего моста, равно как и трансмиссия с большим количеством передач.