Виды главных передач: Главная передача автомобиля – назначение, типы передач, устройство, работа

Главная передача автомобиля – назначение, типы передач, устройство, работа

Современные модели автомобилей имеют в своем арсенале, как правило, несколько двигателей – как бензиновых, так и дизельных. Двигатели различаются по мощности, величине крутящего момента, частоте вращения коленчатого вала. С разными двигателями применяются и разные коробки передач: механика, робот, вариатор и конечно автомат.

Адаптация коробки передач к конкретному двигателю и автомобилю осуществляется с помощью главной передачи, имеющей определенное передаточное число. В этом основное предназначение главной передачи автомобиля.

Конструктивно главная передача представляет собой зубчатый редуктор, который обеспечивает увеличение крутящего момента двигателя и уменьшение частоты вращения ведущих колес автомобиля.

На преднеприводных автомобиля главная передача расположена вместе с дифференциалом в коробке передач. В автомобиле с задним приводом ведущих колес главная передача помещена в картер ведущего моста, где кроме нее находится и дифференциал. Положение главной передачи в автомобилях с полным приводом зависит от типа привода, поэтому может быть как в коробке передач, так и в ведущем мосту.

В зависимости от числа ступеней редуктора главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная главная передача состоит из ведущей и ведомой шестерен. Двойная главная передача состоит из двух пара шестерен и применяется в основном на грузовых автомобилях, где требуется увеличение передаточного числа. Конструктивно двойная главная передача может выполняться центральной или разделенной. Центральная главная передача компонуется в общем картере ведущего моста. В разделенной передаче ступени редуктора разнесены: одна располагается в едущем мосту, другая – в ступице ведущих колес.

Вид зубчатого соединения определяет следующие типы главной передачи: цилиндрическая, коническая, гипоидная, червячная.

Цилиндрическая главная передача применяется на переднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены поперечно. В передаче используются шестерни с косыми и шевронными зубьями. Передаточное число цилиндрической главной передачи находится в пределах 3,5-4,2. Дальнейшее увеличение передаточного числа приводит к увеличению габаритов и уровня шума.

В современных конструкциях механической коробки передач применяется несколько вторичных валов (два и даже три), на каждом из которых устанавливается своя ведущая шестерня главной передачи. Все ведущие шестерни имеют зацепление с одной ведомой шестерней. В таких коробках главная передача имеет несколько значений передаточных чисел. По такой же схеме устроена главная передача роботизированной коробки передач DSG.

На пререднеприводных автомобилях может производиться замена главной передачи, являющаяся составной частью тюнинга трансмиссии. Это приводит к улучшению разгонной динамики автомобиля и снижению нагрузки на сцепление и коробку передач.

Коническая, гипоидная и червячная главные передачи применяются на заднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены параллельно движению, а крутящий момент на ведущую ось необходимо передать под прямым углом.

Из всех типов главной передачи заднеприводных автомобилей самой востребованной является гипоидная главная передача, которую отличает меньшая нагрузка на зуб и низкий уровень шума. Вместе с тем, наличие смещения в зацеплении зубчатых колес приводит к повышению трения скольжения и, соответственно, снижению КПД. Передаточное число гипоидной главной передачи составляет: для легковых автомобилей 3,5-4,5, для грузовых автомобилей 5-7.

Коническая главная передача применяется там, где не важны габаритные размеры и не ограничен уровень шума. Червячная главная передача ввиду трудоемкости изготовления и дороговизне материалов в конструкции трансмиссии автомобиля практически не применяется.

 

 

Главные передачи — классификация и типы. Цилиндрическая, коническая, гипоидная, червячная одинарные главные передачи. Центральная и разнесенная двойная главная передача

Шестеренный механизм, повышающий передаточное число трансмиссии автомобиля, называется главной передачей.

Главная передача служит для постоянного увеличения крутящего момента двигателя, подводимого к ведущим колесам, и уменьшения скорости их вращения до необходимых значений.

Главная передача обеспечивает максимальную скорость движения автомобиля на высшей передаче и оптимальный расход топлива в соответствии с ее передаточным числом. Передаточное число главной передачи зависит от типа и назначения автомобиля, а также мощности и быстроходности двигателя. Величина передаточного числа главной передачи обычно составляет 6,5…9,0 у грузовых автомобилей и 3,5…5,5 у легковых автомобилей. На автомобилях применяются различные типы главных передач (рисунок 1).

Рисунок 1 — Типы главных передач

Одинарные главные передачи

Одинарные главные передачи состоят из одной пары шестерен.

Цилиндрическая главная передача применяется в переднеприводных легковых автомобилях при поперечном расположении двигателя и размещается в общем картере с коробкой передач и сцеплением (см. Двухвальные коробки передач ВАЗ и АЗЛК рисунок 2). Ее передаточное число равно 3,5…4,2, а шестерни могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными. Цилиндрическая главная передача имеет высокий КПД — не менее 0,98, но она уменьшает дорожный просвет у автомобиля и более шумная.

Коническая главная передача (рисунок 2, а) применяется на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Оси ведущей 1 и ведомой 2 шестерен в конической главной передаче лежат в одной плоскости и пересекаются, а шестерни выполнены со спиральными зубьями. Передача имеет повышенную прочность зубьев шестерен, небольшие размеры и позволяет снизить центр тяжести автомобиля.

КПД конической главной передачи со спиральным зубом 0,97…0,98. Передаточные числа конических главных передач 3,5…4,5 у легковых автомобилей и 5…7 у грузовых автомобилей и автобусов.

Рисунок 2 — Главные передачи

а, б, в — одинарные; г, д — двойные; е — редуктор; 1 — ведущая шестерня; 2 — ведомая шестерня; 3 — червяк; 4 — червячная передача; 5 — коническая шестерни; 6 — цилиндрические шестерни; 7 — полуось; 8 — солнечная шестерня; 9 — сателлит; 10 — ось; 11 — коронная шестерня; l — гипоидное смещение

Гипоидная главная передача

(рисунок 2, б) имеет широкое применение на легковых и грузовых автомобилях. Оси ведущей 1 и ведомой 2 шестерен гипоидной главной передачи в отличие от конической не лежат в одной плоскости и не пересекаются, а перекрещиваются. Передача может быть с верхним или нижним гипоидным смещением l. Гипоидная главная передача с верхним смещением используется на многоосных автомобилях, так как вал ведущей шестерни должен быть проходным, а на переднеприводных автомобилях — исходя из условий компоновки. Главная передача с нижним гипоидным смещением широко применяется на легковых автомобилях.

Передаточные числа гипоидных главных передач легковых автомобилей 3,5…4,5, а грузовых автомобилей и автобусов 5…7. Гипоидная главная передача по сравнению с другими более прочная и бесшумная, имеет высокую плавность зацепления, малогабаритная и ее можно применять на грузовых автомобилях вместо двойной главной передачи. Она имеет

КПД, равный 0,96…0,97. При нижнем гипоидном смещении имеется возможность ниже расположить карданную передачу и снизить центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость. Однако гипоидная главная передача требует высокой точности изготовления, сборки и регулировки. Она также требует из-за повышенного скольжения зубьев шестерен применения специального гипоидного масла с сернистыми, свинцовыми, фосфорными и другими присадками, образующих на зубьях шестерен прочную масляную пленку.

Червячная главная передача (рисунок 2, в) может быть с верхним или нижним расположением червяка 3 относительно червячной шестерни 4, имеет передаточное число 4. ..5 и в настоящее время используется редко. Ее применяют на некоторых многоосных многоприводных автомобилях. По сравнению с другими типами червячная главная передача меньше по размерам, более бесшумна, обеспечивает более плавное зацепление и минимальные динамические нагрузки. Однако передача имеет наименьший

КПД (0,9…0,92) и по трудоемкости изготовления и применяемым материалам (оловянистая бронза) является самой дорогостоящей.

Двойные главные передачи

Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 0,93…0,96.

Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями.

Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.

В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.

В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.

Широкое применение в

разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор (рисунок 2, е) состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.

При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.

Смотрите наши другие статьи

• Мосты — назначение и типы
• Дифференциал
• Полуоси
• Ведущий мост автомобиля
• Конструкция ведущего моста ВАЗ
• Конструкции ведущего моста автомобилей ГАЗ
• Конструкция ведущего моста грузовых автомобилей ЗИЛ
• Конструкции ведущих мостов КамАЗ и МАЗ
• Комбинированные мосты
• Передний мост легковых автомобилей ВАЗ повышенной проходимости
• Передний мост легковых автомобилей ВАЗ
• Комбинированный передний мост АЗЛК
• Передний ведущий мост автомобилей ГАЗ и ЗИЛ

типов шестерен | KHK Производитель зубчатых колес

org/BreadcrumbList»>
• ВЕРШИНА
>
• Знание передач
>
• Введение в шестерни
>
• Типы передач

Типы шестерен

Существует много типов зубчатых колес, таких как прямозубые, косозубые, конические, червячные, зубчатые рейки и т. д. Их можно классифицировать по расположению осей, таких как параллельные валы, пересекающиеся валы и непересекающиеся валы.

Необходимо точно понимать различия между типами зубчатых передач, чтобы обеспечить необходимую передачу усилия в механических конструкциях. Даже после выбора общего типа важно учитывать такие факторы, как: размеры (модуль, количество зубьев, угол подъема, ширина торца и т.

д.), стандарт класса точности (ISO, AGMA, DIN), необходимость шлифовки зубьев. и/или термообработка, допустимый крутящий момент и КПД и т. д.

Помимо этой страницы, мы представляем более подробную техническую информацию о шестернях в разделе Gear Knowledge (отдельная страница в формате PDF). В дополнение к приведенному ниже списку, каждый раздел, такой как червячная передача, рейка и шестерня, коническая передача и т. д., имеет собственное дополнительное пояснение, касающееся соответствующего типа передачи. Если просмотр PDF затруднен, обратитесь к этим разделам.

Лучше всего начать с общих знаний о типах шестерен, как показано ниже. Но помимо них существуют и другие типы, такие как плоское зубчатое колесо, шевронное зубчатое колесо (двойное косозубое зубчатое колесо), коронное зубчатое колесо, гипоидное зубчатое колесо и т. д.

Короткометражный фильм «Легкий выбор передач»

• Цилиндрическое зубчатое колесо

  Зубчатые колеса с цилиндрическими делительными поверхностями называются цилиндрическими зубчатыми колесами. Цилиндрические зубчатые колеса относятся к группе зубчатых колес с параллельными валами и представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с линией зубьев, которая является прямой и параллельной валу. Цилиндрические зубчатые колеса являются наиболее широко используемыми зубчатыми колесами, которые позволяют достичь высокой точности при относительно простых производственных процессах. Они имеют характеристику отсутствия нагрузки в осевом направлении (осевая нагрузка). Большую часть зацепляющей пары называют шестерней, а меньшую — шестерней.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать цилиндрические шестерни
  Шестерни с защитой от люфта KHK
  
  Эскиз цилиндрических шестерен

• Косозубое зубчатое колесо

  Косозубое зубчатое колесо используется с параллельными валами, подобными прямозубым зубчатым колесам, и представляет собой цилиндрическое зубчатое колесо с намотанным зубчатым рядом. Они имеют лучшее зацепление зубьев, чем цилиндрические шестерни, обладают превосходной бесшумностью и могут передавать более высокие нагрузки, что делает их подходящими для высокоскоростных приложений. При использовании косозубых передач они создают осевое усилие в осевом направлении, что обуславливает необходимость использования упорных подшипников. Косозубые шестерни бывают с правым и левым вращением, что требует наличия противоположных шестерен для зацепления пары.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать косозубые шестерни
  
  Эскиз косозубых шестерен

  
  

• Зубчатая рейка

  Зубья одинакового размера и формы, расположенные на равных расстояниях вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой ​​рейкой. Зубчатая рейка представляет собой цилиндрическую шестерню с бесконечным радиусом делительного цилиндра. Зацепляясь с цилиндрической шестерней, он преобразует вращательное движение в поступательное движение. Зубчатые рейки можно условно разделить на рейки с прямыми зубьями и рейки с косыми зубьями, но обе они имеют прямые зубья. Обрабатывая концы зубчатых реек, можно соединить зубчатые рейки встык.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать зубчатую рейку
  
  Эскиз зубчатой ​​рейки

• Коническое зубчатое колесо

  Коническое зубчатое колесо имеет форму конуса и используется для передачи усилия между двумя валами, которые пересекаются в одной точке (пересекающиеся валы). Коническая шестерня имеет конус в качестве поверхности шага, и ее зубья нарезаны вдоль конуса. Виды конических зубчатых колес включают прямые конические зубчатые колеса, косозубые конические зубчатые колеса, спирально-конические зубчатые колеса, угловые зубчатые колеса, угловые конические зубчатые колеса, коронные зубчатые колеса, нулевые конические зубчатые колеса и гипоидные зубчатые колеса.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать конические шестерни
  
  Эскиз конических шестерен

• Спирально-коническое зубчатое колесо

  Спирально-коническое зубчатое колесо представляет собой коническое зубчатое колесо с изогнутыми линиями зубьев. Благодаря более высокому коэффициенту контакта зубьев они превосходят прямозубые конические шестерни по эффективности, прочности, вибрации и шуму. С другой стороны, их сложнее производить. Кроме того, поскольку зубья изогнуты, они вызывают осевое усилие. В спирально-конических зубчатых колесах зубчатое колесо с нулевым углом закручивания называется нулевым коническим зубчатым колесом.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать спирально-конические шестерни
  
  Эскиз спирально-конических шестерен

• Винтовые шестерни

  Винтовые передачи представляют собой пару одноручных косозубых шестерен с углом закручивания 45° на непараллельных, непересекающихся валах. Поскольку контакт зуба является точечным, их грузоподъемность низкая, и они не подходят для передачи большой мощности. Поскольку мощность передается за счет скольжения поверхностей зубьев, необходимо обратить внимание на смазку при использовании винтовых передач. Нет никаких ограничений в отношении комбинаций количества зубьев.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать винтовые передачи
  
  Эскиз винтовых передач

• Угловая шестерня

  Угловая шестерня представляет собой коническую шестерню с передаточным отношением 1. Они используются для изменения направления передачи мощности без изменения скорости. Различают прямые угловые и спиральные угловые передачи. При использовании спиральных угловых передач возникает необходимость рассмотреть возможность использования упорных подшипников, поскольку они создают осевое усилие в осевом направлении. Помимо обычных угловых передач с 9Углы вала 0 °, косые шестерни с любыми другими углами вала называются угловыми косыми шестернями.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать угловые зубчатые колеса
  
  Эскиз угловых зубчатых колес

• Червячная передача

  Винтовая форма, нарезанная на валу, называется червяком, сопряженная шестерня — червячным колесом, а вместе на непересекающихся валах называется червячной передачей. Червяки и червячные колеса не ограничиваются цилиндрическими формами. Существует тип песочных часов, который может увеличить коэффициент контакта, но его производство становится более сложным. За счет скользящего контакта поверхностей зубчатых колес необходимо уменьшить трение. По этой причине обычно для червяка используется твердый материал, а для червячного колеса — мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность из-за скользящего контакта, вращение плавное и бесшумное. Когда угол опережения червяка мал, он создает функцию самоблокировки.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать червячные передачи
  
  Эскиз червячных передач

• Внутреннее зубчатое колесо

  Внутреннее зубчатое колесо имеет зубья, нарезанные внутри цилиндров или конусов, и работает в паре с внешним зубчатым колесом. В основном внутренние шестерни используются для планетарных зубчатых передач и муфт зубчатого вала. Существуют ограничения на разницу в количестве зубьев между внутренними и внешними шестернями из-за эвольвентного взаимодействия, трохоидного взаимодействия и проблем с обрезкой. Направления вращения внутреннего и внешнего зубчатых колес в зацеплении одинаковы, но они противоположны, когда два внешних зубчатых колеса находятся в зацеплении.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать внутреннюю шестерню
  
  Эскиз внутренней шестерни

Что такое шестерня?

Зубчатое колесо представляет собой элемент машины, в котором зубья нарезаны вокруг цилиндрических или конусообразных поверхностей с одинаковым шагом. Зацепив пару этих элементов, они используются для передачи вращения и усилий от ведущего вала к ведомому валу. По форме зубчатые колеса можно разделить на эвольвентные, циклоидальные и трохоидальные. Кроме того, их можно классифицировать по положению вала как шестерни с параллельными валами, шестерни с пересекающимися валами, а также шестерни с непараллельными и непересекающимися валами. История зубчатых колес стара, и использование зубчатых колес появилось еще в Древней Греции в до н.э. в сочинениях Архимеда.

Коробка для образцов различных типов шестерен

Обзор шестерен

(Важная терминология и номенклатура шестерен на этом рисунке)

• Червяк
• Червячное колесо
• Внутренняя шестерня
• Зубчатая муфта
• Винтовая передача
• Эвольвентные шлицевые валы и втулки
• Угловой редуктор
• Цилиндрическая шестерня
• Косозубая шестерня
• Трещотка
• Собачка
• Стойка
• Шестерня
• Прямая коническая шестерня
• Спирально-коническая шестерня

Существует три основных категории зубчатых колес в соответствии с ориентацией их осей

Конфигурация:

1. Параллельные оси / прямозубые, косозубые, зубчатые рейки, внутренние зубчатые колеса
2. Пересекающиеся оси / угловая шестерня, прямая коническая шестерня, спиральная коническая шестерня
3. Непараллельные, непересекающиеся оси / винтовая передача, червячная передача, червячная передача (червячное колесо)
4. Другое / Эвольвентный шлицевой вал и втулка, зубчатая муфта, собачка и храповик

Разница между шестерней и звездочкой

Проще говоря, шестерня входит в зацепление с другой шестерней, а звездочка входит в зацепление с цепью и не является шестерней. Помимо звездочки, предмет, который чем-то похож на шестерню, представляет собой храповик, но его движение ограничено одним направлением.

Классификация типов зубчатых передач с точки зрения взаимного расположения присоединяемых валов

1. Когда два вала шестерен параллельны (параллельные валы)
   Цилиндрическая шестерня, зубчатая рейка, внутренняя шестерня и косозубая шестерня и т. д.
   Как правило, они имеют высокий КПД передачи.
2. Когда два вала шестерен пересекаются друг с другом (пересекающиеся валы)
   Коническая шестерня относится к этой категории.
   Как правило, они имеют высокую эффективность передачи.
3. Когда два вала шестерен не параллельны или не пересекаются (оси со смещением)
   Червячная передача и винтовая передача относятся к этой группе.
   Из-за скользящего контакта эффективность передачи относительно низкая.

Класс точности зубчатых колес

При группировке типов зубчатых колес по точности используется класс точности. Класс точности определяется стандартами, установленными ISO, DIN, JIS, AGMA и т. д. Например, JIS определяет погрешность шага, погрешность профиля зуба, отклонение спирали, погрешность биения и т. д. для каждого класса точности.

Наличие шлифования зубьев

Наличие шлифовки зубьев сильно влияет на работу зубчатых колес. Таким образом, при рассмотрении типов зубчатых колес шлифование зубьев является важным элементом, который следует учитывать. Шлифование поверхности зубьев делает шестерни тише, увеличивает мощность передачи усилия и влияет на класс точности. С другой стороны, добавление процесса шлифования зубьев увеличивает стоимость и подходит не для всех зубчатых колес. Для получения высокой точности помимо шлифовки существует процесс, называемый бритьем, с использованием бритвенных резцов.

Виды формы зуба

Чтобы классифицировать типы шестерен по форме зуба, различают эвольвентную форму зуба, циклоидальную форму зуба и трохоидную форму зуба. Среди них чаще всего используется эвольвентная форма зуба. Они просты в изготовлении и имеют возможность правильно создавать сетку, даже если расстояние между центрами немного отличается. Циклоидная форма зуба в основном используется в часах, а трохоидная форма зуба — в основном в насосах.

Создание Gears

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

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

Шестерни представляют собой механические компоненты, передающие вращение и мощность от одного вала к другому, если каждый вал имеет выступы (зубья) соответствующей формы, равномерно расположенные по его окружности, так что при вращении следующий зуб входит в пространство между зубьями другой вал. Таким образом, это компонент машины, в котором мощность вращения передается поверхностью зуба первичного двигателя, толкающей поверхность зуба ведомого вала. В крайнем случае, когда одна сторона представляет собой прямолинейное движение (это можно представить как вращательное движение вокруг бесконечной точки), это называется зубчатой ​​рейкой.

Существует множество способов передачи вращения и мощности от одного вала к другому, например, за счет трения качения, оборачивающей передачи и т. д. Однако, несмотря на простую конструкцию и относительно небольшой размер, зубчатые колеса имеют много преимуществ, таких как надежность передачи , точное соотношение угловых скоростей, длительный срок службы и минимальная потеря мощности.

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

Существует множество типов шестерен. Однако самыми простыми и наиболее часто используемыми передачами являются те, которые используются для передачи определенного передаточного числа между двумя параллельными валами на определенном расстоянии. В частности, шестерни с зубьями, параллельными валам, как показано на рисунке 1. 1, называемые цилиндрическими шестернями, являются наиболее популярными.

[Рисунок 1.1 Цилиндрические зубчатые колеса]

Простейшим способом передачи удельного отношения угловых скоростей между двумя параллельными валами является привод трения качения. Это достигается, как показано на рис. 1.2, за счет наличия двух цилиндров, диаметры которых обратно пропорциональны передаточному отношению скоростей, которые соприкасаются и вращаются без проскальзывания (если два вала вращаются в противоположных направлениях, контакт происходит снаружи; направление, контакт внутри). То есть вращение получается за счет силы трения контакта качения. Однако избежать некоторых проскальзываний невозможно и, как следствие, на надежную передачу рассчитывать не приходится. Чтобы получить большую передачу мощности, требуются более высокие контактные усилия, что, в свою очередь, приводит к высоким нагрузкам на подшипники. По этим причинам такая компоновка не подходит для передачи большого количества энергии. В результате возникла идея создать подходящую форму зубьев, равномерно расположенных на поверхностях качения цилиндров таким образом, чтобы хотя бы одна пара или несколько зубьев всегда находились в контакте. Сталкивая зубья ведомого вала с зубьями ведущего вала, можно гарантировать надежную передачу. Это называется цилиндрическим зубчатым колесом, а эталонный цилиндр, на котором вырезаны зубья, называется делительным цилиндром. Цилиндрические зубчатые колеса представляют собой один из видов цилиндрических зубчатых колес.

[Рисунок 1.2 Цилиндры шага]

Когда два вала пересекаются, ориентирами для нарезных зубьев являются конусы в контакте качения. Это конические шестерни, как показано на рис. 1.3, где базовый конус, на котором вырезаны зубья, называется делительным конусом. (рис. 1.4).

[Рис. 1.3 Конические зубчатые колеса]

[Рис. 1.4 Делительные конусы]

Когда два вала не параллельны и не пересекаются, криволинейные поверхности, контактирующие с качением, отсутствуют. В зависимости от типа зубчатых колес зубья создаются на паре эталонных контактирующих вращающихся поверхностей. Во всех случаях необходимо установить профиль зуба таким образом, чтобы относительное движение контактирующих поверхностей шага соответствовало относительному движению зацепления зубьев на эталонных криволинейных поверхностях.

Если зубчатые колеса рассматриваются как твердые тела, то для того, чтобы два тела сохраняли заданное отношение угловых скоростей при контакте поверхностями зубьев, не наталкиваясь друг на друга и не разделяясь, необходимо, чтобы общие нормальные компоненты скорости две шестерни в точке контакта должны быть равными. Другими словами, в этот момент относительного движения поверхностей зубчатых колес в направлении общей нормали нет, а относительное движение существует только по поверхности контакта в точке контакта. Это относительное движение есть не что иное, как скольжение поверхностей зубчатых колес. Поверхности зубьев, за исключением особых точек, всегда связаны так называемой передачей скольжения.

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

Теперь задайте одну сторону поверхности шестерни A как криволинейную поверхность FA и придайте обеим шестерням указанное относительное вращение. Затем в системе координат, привязанной к зубчатому колесу В, проводится группа последовательных положений поверхности зубчатого колеса FA. Теперь подумайте об огибающей этой группы кривых и используйте ее как поверхность зуба FB шестерни B. Тогда из теории огибающих поверхностей ясно, что две поверхности шестерни находятся в постоянном линейном контакте, и две шестерни будут иметь желаемое относительное движение.

Также можно привести формы зуба следующим способом. Рассмотрим, кроме пары шестерен A и B с заданным относительным движением, третью воображаемую шестерню C в зацеплении, где A и B находятся в зацеплении, и зададим ей произвольную поверхность формы зуба FC (криволинейная поверхность только без тела зуба) и соответствующее относительное движение.

Теперь, используя тот же метод, что и раньше, из воображаемого зацепления шестерни А с воображаемой шестерней С получите форму зуба FA как оболочку формы зуба FC. Обозначим линию контакта поверхностей зубьев FA и FC как IAC. Точно так же получите контактную линию IBC и поверхность зуба FB из воображаемого зацепления шестерни B и воображаемой шестерни C. Таким образом, поверхности зуба FA и FB получаются при посредничестве FC. В этом случае, если контактные линии IAC и IBC совпадают, шестерни A и B находятся в прямом контакте, а если IAC и IBC пересекаются, шестерни A и B будут иметь точечный контакт в этом пересечении.

Это означает, что с помощью этого метода можно получить формы зубьев с точечным контактом, а также формы зубьев с линейным контактом.

Однако существуют ограничения геометрических форм зубьев, как описано выше, особенно когда тела зубьев поверхностей FA и FB заходят друг на друга или когда эти области нельзя использовать в качестве форм зубьев. Это вторжение одного тела зуба в другое называется интерференцией профилей зуба.

Как видно из приведенного выше объяснения, теоретически существует множество способов изготовления зубьев, создающих заданное относительное движение. Однако в действительности учет зубчатого зацепления, прочности формы зуба и сложности нарезания зубьев ограничит использование этих видов форм зубьев лишь немногими.

Бесплатные технические данные редуктора доступны в формате PDF

Компания KHK предлагает бесплатно книгу «Технические данные редуктора» в формате PDF. Эта книга очень полезна для изучения зубчатых колес и зубчатых передач. В дополнение к типам зубчатых колес и терминологии зубчатых передач, книга также включает разделы, касающиеся профиля зубьев, расчетов размеров, расчетов прочности, материалов и термической обработки, идей о смазке, шуме и т. д. Из этой книги вы можете многое узнать о зубчатых передачах. .

Способы использования зубчатых колес в механических конструкциях

Шестерни в основном используются для передачи мощности, но, исходя из идей, их можно использовать как элементы машин по-разному. Ниже приводится введение в некоторые из способов.

1. Захватывающий механизм
   Используйте две цилиндрические шестерни одинакового диаметра в зацеплении, чтобы при реверсировании ведущей шестерни ведомая шестерня также реверсировалась. Используя это движение, вы можете получить механизм захвата рабочей детали. Заготовки различных размеров можно размещать, регулируя угол раскрытия захватного кулачка, что обеспечивает универсальную конструкцию механизма захвата.
2. Механизм прерывистого движения
   Существует Женевский механизм в качестве механизма прерывистого движения. Однако из-за необходимости в специализированных механических компонентах он стоит дорого. Используя шестерни с отсутствующими зубьями, можно получить недорогой и простой прерывистый механизм.
   Под шестерней с отсутствующими зубьями мы подразумеваем шестерню, в которой любое количество зубьев шестерни удалено из корней. Шестерня, соединенная с шестерней с отсутствующими зубьями, будет вращаться до тех пор, пока она находится в зацеплении, но остановится, как только встретится с участком с отсутствующими зубьями ведущей шестерни. Однако у него есть недостаток, заключающийся в переключении при приложении внешней силы, когда шестерни выключены. В этих случаях необходимо поддерживать его положение с помощью таких средств, как использование фрикционного тормоза.
3. Специальный механизм передачи мощности
   Установив обгонную муфту (механизм, обеспечивающий вращательное движение только в одном направлении) на одной ступени зубчатой ​​передачи зубчатого редуктора, можно создать механизм, который передает движение в одном направлении, но работает на холостом ходу. в обратном порядке.
   Используя этот механизм, вы можете создать систему, которая приводит в действие двигатель при подаче электроэнергии, но когда питание отключается, он перемещает выходной вал под действием силы пружины.
   Благодаря внутренней установке пружины (витой пружины кручения или спиральной пружины), которая наматывается в направлении вращения в зубчатой ​​передаче, редуктор приводится в действие по мере наматывания пружины. Когда пружина полностью закручена, двигатель останавливается, и электромагнитный тормоз, встроенный в двигатель, удерживает это положение.
   При отключении электричества тормоз отпускается, и сила пружины приводит в движение шестерню в направлении, противоположном вращению двигателя. Этот механизм используется для закрытия клапанов при отключении питания (аварийный режим) и называется «аварийный запорный клапан с пружинным возвратом».

Почему трудно достать нужные шестерни?

Для самого зубчатого колеса стандарта не существует.

Зубчатые колеса использовались во всем мире с древних времен во многих областях и являются типичными компонентами элементов машин. Однако, что касается класса точности зубчатых колес, в различных странах существуют промышленные стандарты, такие как AGMA (США), JIS (Япония), DIN (Германия) и т. д. С другой стороны, нет никаких стандартов в отношении факторов. который в конечном итоге определяет [саму шестерню], такую ​​​​как ее форма, размер, диаметр отверстия, материал, твердость и т. д. В результате нет единого подхода, но это набор фактических спецификаций шестерни, определенных отдельными дизайнерами. дизайн их машин или тех, которые определены отдельными производителями передач.

Существует множество спецификаций шестерен

Как упоминалось выше, существует множество спецификаций шестерен. За исключением очень простых шестерен, не будет преувеличением сказать, что существует столько видов, сколько мест, где используются шестерни. Например, среди многих зубчатых колес, когда совпадают характеристики угла прижатия, шага зубьев и количества зубьев, существует множество других характеристик, определяющих зубчатые колеса, таких как размер отверстия, ширина торца, термообработка, окончательная твердость, шероховатость поверхности после шлифования, наличие вала и т. д. Можно сказать, что вероятность совместимости двух шестерен мала. Это одна из причин, по которой (например, при поломке шестерни) трудно получить замену шестерни.

Не удается получить нужные шестерни

Иногда бывает так, что вы не можете получить замену изношенной или сломанной шестерни на месте эксплуатации машины. В этом случае, в большинстве случаев, нет проблем, если есть руководство или список деталей для машины, содержащий чертеж, необходимый для изготовления шестерни. Также нет проблем, если есть возможность связаться с производителем машины и что производитель может поставить необходимое оборудование. К сожалению, во многих случаях:
 — В инструкции к машине не показан чертеж шестерни сам по себе
 — Невозможно получить только шестерню от производителя машины и т. д.
По таким причинам трудно получить необходимую шестерню. В этих случаях возникает необходимость изготовления производственного чертежа сломанной шестерни. Это часто сложно без специальных технических знаний о снаряжении. Для производителей зубчатых колес ситуация часто бывает столь же сложной из-за недостаточности данных о зубчатом колесе. Кроме того, для создания чертежа из сломанной шестерни требуется много инженерной рабочей силы, и это ставит вопрос о том, кто будет нести эти затраты.

Когда требуется только одно зубчатое колесо, стоимость производства высока

Когда машина, использующая зубчатое колесо, производится серийно, то и зубчатое колесо изготавливается для определенного размера производственной партии, распределяя удельную стоимость зубчатого колеса, принимая преимущество экономии на масштабе. С другой стороны, пользователи, использующие машину после ее изготовления, когда одна или две шестерни нуждаются в замене, часто сталкиваются с высокой себестоимостью производства, что делает окончательную стоимость ремонта иногда очень высокой. Короче говоря, разница в двух методах производства (массовое производство или мелкосерийное производство) оказывает большое влияние на стоимость снаряжения. Например, покупка 300 шестерен за один раз для проекта по производству нового оборудования (изготовление 300 шестерен одной партией) по сравнению с покупкой одной шестерни на замену позже (с производственной партией из 1 штуки) имеет огромную разницу в себестоимости единицы продукции. Это та же самая ситуация на этапе проектирования новой машины, когда для прототипа нужна одна шестерня с той же высокой стоимостью.

Возможность использования стандартных зубчатых колес

Если при проектировании новой машины технические характеристики используемых зубчатых колес могут быть согласованы со стандартными зубчатыми колесами производителя, упомянутые выше проблемы могут быть решены. По этому методу:

• Вы можете избежать этапа проектирования новых шестерен при проектировании машины
• Вы можете использовать 2D/3D модели САПР, чертежи деталей для печати, расчеты прочности и т. д., предоставленные производителем зубчатых колес
• Даже если вам нужна только одна шестерня для пробы, стандартные шестерни обычно производятся производителями шестерен серийно и имеют разумную цену

Вот некоторые из удобств, которыми вы можете воспользоваться.

Кроме того, когда шестерня в используемой машине нуждается в замене, если ее технические характеристики аналогичны характеристикам производителя шестерен, может быть возможно заменить ее стандартной шестерней отдельно или стандартной шестерней с дополнительной операцией. В этой ситуации также можно избежать неудобств при выполнении следующих задач:

• Ищите чертежи
• Создать новые чертежи
• Ищите подрядчика для изготовления шестерни
• Принять высокую стоимость штучного производства

Ссылки по теме:
Шестерни для робототехники
Шестерни, подходящие для машин пищевой промышленности

Типы передач и терминология | КХК

org/BreadcrumbList»>
• ВЕРШИНА
>
• Знание передач
>
• Технический справочник по шестерням
>
• Типы передач и терминология

Шестерни различаются по многим типам, и существует множество специальных технических терминов для описания их определения. В этом разделе представлены эти технические термины, а также часто используемые шестерни и их особенности.

1.1 Типы шестерен

Наиболее распространенный способ классификации зубчатых колес — по типу категории и по ориентации осей.
Шестерни делятся на 3 категории; шестерни с параллельными осями, шестерни с пересекающимися осями, шестерни с непараллельными и непересекающимися осями.
Цилиндрические шестерни и косозубые шестерни представляют собой шестерни с параллельными осями. Конические шестерни представляют собой пересекающиеся оси шестерен. Винт или скрещенная спираль, червячный редуктор а гипоидные передачи относятся к третьей категории. В таблице 1.1 перечислены типы зубчатых передач по ориентации осей.

Таблица 1.1 Типы зубчатых передач и их категории

• Категории зубчатых передач
  Параллельные ОсиШестерни
• Типы шестерен
  Цилиндрическое зубчатое колесо
  Цилиндрическая стойка
  Внутренняя шестерня
  Косозубая шестерня
  Спиральная стойка
  Двойная косозубая шестерня
• Эффективность (%)
  98,0 – 99,5

• Категории шестерен
  Пересекающиеся осиШестерни
• Типы шестерен
  Прямая коническая шестерня
  Спирально-коническая шестерня
  Коническая шестерня Zerol
• Эффективность (%)
  98,0 – 99,0

• Категории шестерен
  Непараллельные и непересекающиеся
• Типы шестерен
  Винтовая передача (КПД 70,0 – 95,0 %)
  Червячная передача (КПД 30,0–90,0 %)

Кроме того, в таблицу 1. 1 включен теоретический диапазон эффективности различных типов передач. Эти цифры не включают потери в подшипниках и смазке.

Поскольку зацепление парных зубчатых колес с параллельными осями или зубчатых колес с пересекающимися осями включает простые вращательные движения, они обеспечивают относительно минимальное проскальзывание и их эффективность высока.
Непараллельные и непересекающиеся зубчатые колеса, такие как винтовые или червячные, вращаются с относительным проскальзыванием и за счет передачи мощности, что приводит к трению и снижает эффективность по сравнению с другими типами зубчатых колес.
Эффективность зубчатых колес — это значение, полученное при правильной установке и работе зубчатых колес. В частности, для конических зубчатых колес предполагается, что их эффективность снизится, если они неправильно установлены из нерабочего положения на вершине конуса.

(1) Зубчатые колеса с параллельными осями

1 Цилиндрическое зубчатое колесо

Рис. 1.1 Цилиндрическое зубчатое колесо
Это шестерня цилиндрической формы, у которой зубья расположены параллельно оси. Это наиболее часто используемая передача с широким спектром применения и самая простая в изготовлении.

2 Зубчатая рейка

Рис. 1.2 Зубчатая рейка
Это прямозубая шестерня, которая может зацепляться с цилиндрической шестерней с любым количеством зубьев. зубчатая рейка часть цилиндрического зубчатого колеса с бесконечным радиусом.

3 Внутренняя шестерня

Рис. 1.3 Внутреннее и цилиндрическое зубчатое колесо
Это шестерня цилиндрической формы, но с зубьями внутри круглого кольца. Он может зацепляться с зубчатым колесом. Внутренние шестерни часто используются в планетарных передачах.

4 Винтовая шестерня

Рис. 1.4 Винтовая шестерня
Это шестерня цилиндрической формы со спиралевидными зубьями. Косозубые шестерни могут выдерживать большую нагрузку, чем прямозубые, и работают тише. Они широко используются в промышленности. Недостатком является осевое толкать сила, вызванная формой спирали.

5 Спиральная стойка

Рис. 1.5 Спиральная стойка
Это прямолинейная шестерня, входящая в зацепление с косозубой шестерней. Винтовую рейку можно рассматривать как часть винтовой шестерни с бесконечным радиусом.

6 Двойная косозубая шестерня

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

(2) Пересекающиеся оси

1 Прямая коническая шестерня

Рис. 1.7 Прямая коническая шестерня
Это зубчатое колесо, в котором зубья имеют сужающиеся конические элементы, имеющие то же направление, что и базовая линия делительного конуса (образующая). Прямая коническая шестерня является самой простой в изготовлении и наиболее широко применяемой в семействе конических шестерен.

2 Спиральная коническая шестерня

Рис. 1.8 Спирально-коническая шестерня
Это коническая шестерня с косозубым углом спиральных зубьев. Он намного сложнее в производстве, но обеспечивает более высокую прочность и меньший уровень шума.

3 Коническая шестерня Zerol

Рис. 1.9 Коническая шестерня Zerol
Это особый тип спирально-конического зубчатого колеса, в котором угол спирали равен нулю градусов. Он имеет характеристики как прямой, так и спиральной конической шестерни. Силы, действующие на зубья, такие же, как и на прямозубую коническую шестерню.

(3) Шестерни с непараллельными и непересекающимися осями

1 Пара червячных передач

Рис.1.10 Червячная пара
Червячная пара — это название зацепленного червяка и червячного колеса. Выдающейся особенностью является то, что он предлагает очень большое передаточное число в одной сетке. Он также обеспечивает тихую и плавную работу. Однако эффективность передачи низкая.

2 Винтовая передача (перекрестно-винтовая передача)

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

(4) Другие специальные шестерни

1 Лицевая шестерня

Рис.1.12 Торцевое зубчатое колесо
Псевдоконическая шестерня с ограничением пересечения осей под углом 90°. Торцевое колесо представляет собой круглый диск с прорезанным на его боковой поверхности кольцом зубьев; отсюда и название Face Gear.

2 Охватывающая зубчатая пара

Рис.1.13 Огибающая зубчатая пара
В этом наборе червяков используется специальная форма червяка, которая частично охватывает червячную передачу, если смотреть в направлении оси червячной передачи. Его большим преимуществом перед стандартным червяком является гораздо более высокая грузоподъемность. Однако червячная передача очень сложна в разработке и производстве.

3 Гипоидная передача

Рис.1.14 Гипоидная передача
Эта шестерня представляет собой небольшое отклонение от конической шестерни, которая возникла как специальная разработка для автомобильной промышленности. Это позволило сделать привод на заднюю ось непересекающимся и, таким образом, позволило опустить кузов автомобиля. Он очень похож на спирально-коническую шестерню. Однако его сложно спроектировать, и его труднее всего изготовить на генераторе с коническим зубчатым колесом.

1. 2 Символы и терминология

Символы и технические термины, используемые в этом каталоге, перечислены в таблицах с 1.2 по 1.4. Ранее использовавшиеся стандарты JIS B 0121 и JIS B 0102 были пересмотрены до JIS B 0121:1999 и JIS B 0102:1999 в соответствии со стандартом Международной организации по стандартизации (ISO). В соответствии с редакцией мы унифицировали использование слов и символов в соответствии со стандартом ISO.

Таблица 1.2 Линейные и круговые размеры

Термины и символы

• Межосевое расстояние
• Базовый шаг
• Поперечный шаг
• Нормальный шаг
• Осевой шаг
• Базовый шаг
• Поперечный базовый шаг
• Нормальный базовый шаг
• Глубина зуба
• Приложение
• Дедендум
• Высота хорды
• Постоянная высота хорды
• Рабочая глубина
• Толщина зуба
• Нормальная толщина зуба
• Толщина поперечного зуба
• Ширина гребня
• Толщина основания
• Толщина хордового зуба
• Постоянная хорда
• Измерение пролета по k зубцов
• Зубная щель
• Наконечник и корневой зазор
• Окружной люфт
• Нормальный люфт
• Радиальный люфт
• Осевой люфт (радиальный люфт) ПРИМЕЧАНИЕ 1
• Угловой люфт
• Ширина лица
• Эффективная ширина торца
• Свинец
• Длина пути контакта
• Длина пути подхода
• Длина пути углубления
• Длина перекрытия
• Базовый диаметр
• Делительный диаметр
• Диаметр наконечника
• Диаметр основания
• Диаметр корня
• Базовый диаметр центра
• Внутренний диаметр наконечника
• Базовый радиус
• Радиус шага
• Радиус наконечника
• Базовый радиус
• Радиус корня
• Радиус кривизны профиля зуба
• Расстояние конуса
• Расстояние заднего конуса

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

Таблица 1.3 Угловые размеры

Термины и символы

• Ссылка угол давления
• Угол рабочего давления
• Угол давления фрезы
• Угол поперечного давления
• Нормальный угол давления
• Угол осевого давления
• Угол поперечного рабочего давления
• Угол давления наконечника
• Нормальный угол рабочего давления
• Угол наклона эталонного цилиндра
• Угол наклона делительного цилиндра
• Средний угол спирали ПРИМЕЧАНИЕ 2
• Угол наклона цилиндра наконечника
• Угол подъема цилиндра основания
• Угол опережения опорного цилиндра
• Угол опережения шагового цилиндра
• Угол опережения цилиндра наконечника
• Угол опережения основного цилиндра
• Угол вала
• Контрольный угол конуса
• Угол наклона ПРИМЕЧАНИЕ 3
• Угол наконечника ПРИМЕЧАНИЕ 4
• Корневой уголок ПРИМЕЧАНИЕ 5
• Дополнение угол
• Угол дедендума
• Поперечный угол передачи
• Угол перекрытия
• Общий угол передачи
• Полуугол толщины зуба
• Толщина вершины зуба половинного угла
• Полуугол ширины пространства
• Угловой шаг зубчатого венца
• Эвольвентная функция (Эвольвентная α )

ПРИМЕЧАНИЕ 2. Угол спирали спирально-конических зубчатых колес был определен как угол спирали согласно JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 3. Это должен быть угол наклона в соответствии со стандартом JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 4. Это должен быть угол наклона в соответствии со стандартом JIS B 0102.
ПРИМЕЧАНИЕ 5. Это должен быть корневой угол согласно JIS B 0102.

Таблица 1.4 Прочее

Термины и символы

• Количество зубьев
• Эквивалентное количество зубьев
• Количество витков или количество зубьев в шестерне
• Передаточное число
• Передаточное число
• Модуль
• Поперечный модуль
• Обычный модуль
• Осевой модуль
• Диаметральный шаг
• Коэффициент поперечного контакта
• Коэффициент перекрытия
• Общий коэффициент контакта
• Угловая скорость
• Тангенциальная скорость
• Скорость вращения
• Коэффициент смещения профиля
• Коэффициент смещения нормального профиля
• Коэффициент смещения поперечного профиля
• Коэффициент модификации межосевого расстояния
• Тангенциальная сила (окружность)
• Осевая сила (Тяга)
• Радиальная сила
• Диаметр штифта
• Идеальный диаметр штифта
• Измерение по роликам (штифт)
• Угол давления в центре штифта
• Коэффициент трения
• Коэффициент толщины окружности
• Одношаговое отклонение
• Отклонение шага
• Суммарное кумулятивное отклонение шага
• Суммарное отклонение профиля
• Биение
• Общее отклонение спирали

Цифровой индекс используется для того, чтобы отличить «шестерню» от «шестерни» (примеры z1 и z2), «червяк» от «червячного колеса», «ведущую шестерню» от «ведомой шестерни» и так далее.