Виды передач: Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные

Виды Передач Вращательного Движения

Исполнительные органы металлорежущих станков получают движения от электродвигателей посредством различных механических устройств, называемых передачами. Механизмы передачи вращательного движения можно разделить на передачи с гибкой связью, в которых детали передач соединяются между собой гибким звеном, и передачи с непосредственным контактом.

К первому виду передач вращательного движения относятся ременная и цепная передачи, а ко второму — зубчатая, червячная и фрикционная. Передачи с гибкой связью. Ременные передачи передают вращательное движение между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга. В зависимости от типа применяемых ремней они бывают плоскоременными и клиноременными. Наиболее широкое распространение в фрезерных станках получили клиноременные передачи (рис. 1, а).

Рис. 1. Механизмы передачи вращательного движения с гибкой связью

Всякая передача вращательного движения характеризуется передаточным отношением, под которым в общем случае принято понимать отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего:

i=n₂/n₁,

где n₁ — частота вращения ведущего вала, об/мин; n₂ — частота вращения ведомого вала, об/мин.

Частота вращения ведомого вала равна частоте вращения ведущего, умноженной на передаточное отношение передачи

n₂=n₁*i

Передаточное отношение ременной передачи определяется как отношение диаметра ведущего шкива D₁ к диаметру ведомого D₂ и выражается формулой

iР.П=D₁/D₂

Пример. Вал электродвигателя станка делает 1460 об/мин. Определить частоту вращения ведомого вала, если D₁= 150 мм и D₂=250 мм.

Решение:

i_Р.П=D₁/D₂=150/250=⅗

n₂=n₁*i_Р.П=1460*(⅗)=876 (об/мин).

Цепные передачи вращательного движения

Цепные передачи вращательного движения, как и ременные служат для передачи вращательного движения между параллельными валами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга. Они способны передавать большие усилия даже при слабом натяжении цепей при отсутствии проскальзывания. На рис. 1, б показана цепная передача с втулочно роликовой цепью.

Передаточное отношение цепной передачи определяется по формуле

i_Ц.П=z₁/z₂

где z₁ — число зубьев ведущей звездочки, z₂ — число зубьев ведомой звездочки.

Передачи вращательного движения с непосредственным контактом

Зубчатые передачи — это вид передач вращательного движения между валами, при котором меньшее из двух сцепляющихся колес принято называть шестерней, а большее — колесом. В зависимости от взаимного расположения валов, вида зубчатых колес и формы нарезанных на них зубьев различают цилиндрические, конические и винтовые зубчатые передачи.

С помощью зубчатых передач в металлообрабатывающих станках осуществляется связь между элементами кинематических пар, изменяются скорости вращения как по величине, так и по направлению.

Рис. 2. Зубчатые передачи вращательного движения

Зубчатые передачи бывают простые и сложные. Первые (рис. 2, а) состоят из двух соединенных между собой колес: ведущего 1 с числом зубьев z₁ и ведомого 2 с числом зубьев z₂. Ведущие и ведомые колеса в простой передаче вращаются в разные стороны. Передаточное отношение такой передачи определяется формулой

i_З.П.

=z₁/z₂

где z₁ — число зубьев ведущего колеса, z₂ — число зубьев ведомого колеса.

Для изменения направления вращения ведомого колеса, при неизменном вращении ведущего между ними устанавливается промежуточное (паразитное) колесо z₀ (рис. 2, б), которое не изменяет передаточного отношения передачи, как это видно из выражения:

i_З.П.=(z₁/z₀)*(z₀/z₂)=z₁/z₂

Сложная зубчатая передача вращательного движения состоит из нескольких простых, между которыми происходит последовательная передача движений. Передаточное отношение сложной передачи в этом случае определяется как произведение передаточных отношений простых передач, участвующих в зацеплении. Сложная передача, изображенная на

рис. 2, в, состоит из двух простых с зубчатыми колесами z₁ и z₂; z₃ и z₄, а ее передаточное отношение определяется формулой

i_З.П=i₁*i₂=(z₁/z₂)*(z₃/z₄)

Червячная передача движения

Червячная передача вращательного движения (см. рис. 2, д, Передача движения станков) осуществляется между перекрещивающимися и взаимно перпендикулярными валами. Обычно ведущим звеном является червяк, а ведомым — червячное колесо. При повороте червяка на один оборот червячное колесо повернется на количество зубьев, равное числу заходов червяка:

• при однозаходном червяке — на один зуб;
• при двузаходном — на два зуба и т. д.

Передаточное отношение механизма червячной передачи определяется как отношение числа заходов червяка к числу зубьев червячного колеса и выражается формулой

i_Ч.

П=k/z

где k — число заходов червяка, z — число зубьев червячного колеса.

Виды механических передач | Статьи ООО «СИЭНСИПАЛС»

Механические передачи предназначены для превращения кинематических характеристик двигателя в необходимые параметры движения исполнительных органов машин. Важную роль при создании механических передач играют токарно-фрезерные работы по металлу в Москве. С их помощью возможно изготовить детали для различных конфигураций передач. Все механические передачи делятся на четыре типа:

• зубчатые;
• червячные;
• с гибкими элементами;
• фрикционные.

Зубчатые передачи

Работа таких передач основывается на вращении зубчатых колес. Основными элементами для передачи усилия служат зубья деталей. При помощи зубчатых передач:

• передается вращение между валами, оси которых расположены параллельно, пересекаются или скрещиваются;
• вращающее движение преобразуется в поступательное, и обратно (в исполнении зубчатая рейка-шестерня).

Зубчатые передачи компактные, имеют большую скорость вращения, способствуют стабильному передаточному отношению, отличаются высоким КПД и подходят для работы с большими мощностями. Они находят применение в металлорежущих станках, автомобилях, сельскохозяйственной технике и т. д.

Червячные передачи

Эти передачи необходимы для обмена механической энергией между двумя деталями, чьи оси перекрещены. Движение в передачах червячного типа аналогично принципу работы винтовой пары.

Червячные передачи плавные и бесшумные, им свойственно самоторможение и высокая кинематическая точность, они обеспечивают большие передаточные числа. Их используют в лифтах, подъемниках, насосах и т. д.

Гибкие передачи

Чтобы приводить в движение детали, расположенные на удалении друг от друга, предусмотрены передачи с гибкими звеньями, в качестве которых задействуют: ремни, цепи и другие аналогичные элементы. Для правильной работы такой передачи важно постоянное натяжение гибких звеньев, поэтому в конструкцию входят натяжные ролики, пружинные элементы и т.

д.

Классификация передач с гибкими звеньями включает несколько признаков:

• контакт гибкого звена с остальными элементами – соединение, зацепление и пр.;
• взаиморасположение валов и характер их движения – на основе этого передачи бывают открытые, перекрестные, полуперекрестные.

Гибкие звенья делают возможной передачу движения деталям на расстоянии, способствуют плавной и бесшумной работе механизма. Передачи с гибкими звеньями встречаются в автомобильных вариаторах, мотокультиваторах и другой технике.

Фрикционные передачи

Работа передачи построена на силе трения, используемой для преобразования механической энергии. При классификации фрикционных валов рассматривают несколько признаков:

• взаиморасположение валов – параллельно либо с пересечением осей;
• характер контакта – внешний либо внутренний;
• возможность изменения передаточного числа – бывают регулируемые и нерегулируемые передачи.

Передачи фрикционного типа встречаются в прессах, лебедках, буровых установках.

типов шестерен | Параметры зубчатых колес и профили зубьев

Шестерни представляют собой вращающиеся элементы машин, которые передают крутящий момент с одного вала на другой через врезанные в них зубья. Шестерни с одинаковым профилем зубьев зацепляются. Это позволяет передавать мощность с ведущего вала на ведомый.

В машинах используются различные типы зубчатых передач, поскольку они могут быть рассчитаны на различные силы из различных материалов. Их также можно использовать для увеличения/уменьшения скорости вращения, а также для изменения направления вращения.

Шестерни также можно использовать для перекачивания жидкостей, например, в случае шестеренных насосов для горючего и смазочного масла. Они настолько хорошо взаимодействуют друг с другом (образуя поршневой насос), что жидкость выталкивается вперед с высоким давлением нагнетания.

Они также используются в цепных блоках для легкого подъема тяжелых предметов. Таким образом, шестерни являются основным компонентом большинства оборудования, поскольку они достаточно универсальны и способны выполнять множество задач.

Разница между шестернями и звездочками

Шестерни и звездочки используют зубья для передачи крутящего момента. Хотя на первый взгляд они оба выглядят одинаково, есть некоторые заметные различия, которые могут помочь нам легко их идентифицировать.

Звездочка A

• Шестерни являются предпочтительным решением для трансмиссий на короткие расстояния. Использование звездочки и цепи помогает передавать мощность на значительно большее расстояние с помощью цепи.
• В то время как зубья двух шестерен идеально входят в зацепление друг с другом, для звездочки это не так. Зуб звездочки на самом деле предназначен для попадания в полость, такую ​​как цепь велосипеда или гусеницы военного танка.
• В то время как шестерни способны передавать крутящий момент в параллельном, перпендикулярном и любом другом промежуточном направлении, звездочки могут передавать это только вдоль параллельной оси.
• Шестерни передают крутящий момент в обратном направлении. Если ведущий вал вращается по часовой стрелке, ведомый вал будет вращаться против часовой стрелки. У звездочек направление вращения остается прежним.
• Шестерни со сломанным зубом могут быть не такими эффективными, как идеальная система, но они будут работать. В случае звездочек один или несколько сломанных зубцов могут привести к тому, что цепь сойдет с места, и система остановится.

Различные типы зубчатых колес и их применение

Существует много типов зубчатых колес, и каждый из них предлагает некоторые компромиссы. Все сводится к ожиданиям конструктора от зубчатой ​​передачи. Факторы, которые можно учитывать, следующие:

• Потребность в крутящем моменте/рабочем цикле
• Скорость вращения/передаточное число
• Сервисная среда
• Наличие места/ограничения
• Бюджет

На основе этих факторов выбор дополнительно сужается до того, будут ли шестерни работать на параллельных/непараллельных и пересекающихся/непересекающихся осях. Давайте узнаем немного больше о том, какие варианты есть и что предлагает каждый из них.

Цилиндрическое зубчатое колесо

 

Наиболее распространенный тип используемого зубчатого колеса. Его простая и эффективная конструкция открывает широкие возможности для применения. Зубья цилиндрических шестерен параллельны и прямолинейны на цилиндрическом корпусе шестерни.

Цилиндрические зубчатые колеса используют конфигурацию с параллельными осями в сопряженных парах. Они отлично работают в приложениях с умеренной нагрузкой и умеренной скоростью и обычно используются в приложениях , где шум и вибрация не являются проблемой .

Для изменения крутящего момента и числа оборотов можно использовать две прямозубые шестерни разного размера. Простая конструкция обеспечивает высокую точность изготовления. Одним из его преимуществ является обеспечение высокой эффективности передачи без осевой нагрузки на вал.

Некоторые недостатки включают высокий уровень шума и вибрации при работе на высоких скоростях, а также большую нагрузку на зубья в этой простой конструкции. Это ограничивает его грузоподъемность.

Зубчатая рейка

Цилиндрические зубчатые колеса можно комбинировать с зубчатой ​​рейкой для преобразования вращательного движения в поступательное . Рейка состоит из зубьев, нарезанных в прямой ряд на плоской поверхности. Эти зубья имеют тот же профиль, что и прямозубая шестерня.

Зубья цилиндрической шестерни входят в зацепление с зубьями на рейке аналогично тому, как они входят в зацепление с другой цилиндрической шестерней. Когда шестерня вращается, она толкает рейку по прямой линии.

Система зубчатой ​​рейки, также известная как система реечной передачи, находит применение во многих продуктах, таких как автомобили, лестничные подъемники, железные дороги и т. д. Она используется для точной настройки параметров оборудования, например, для контроля количества поступающего топлива. дизель-генератор через топливный насос высокого давления.

Внутреннее зубчатое колесо

Цилиндрическое зубчатое колесо также можно комбинировать с внутренним зубчатым колесом для создания системы планетарной передачи. Внутреннее зубчатое колесо имеет зубья на внутренней стороне кольцеобразного корпуса зубчатого колеса. Эта шестерня сопрягается с цилиндрическими шестернями, расположенными внутри нее, для передачи движения.

Внутренние зубчатые механизмы бывают трех типов: планетарные, солнечные и звездообразные. В зависимости от применения и других соответствующих факторов, наряду с желаемым направлением вращения, могут быть созданы различные передаточные отношения.

Внутренние зубчатые колеса используются в различных отраслях промышленности, где они обычно используются в качестве редукторов. Они идеально подходят для изменения передаточных чисел в велосипедах, часах и автоматических коробках передач в автомобилях.

Косозубая шестерня

Косозубая шестерня аналогична цилиндрической шестерне по конструкции и применению, поскольку они используют ту же конфигурацию параллельных осей с параллельными зубьями. Зубья, однако, расположены под таким углом, что если бы мы их удлинили, они образовали бы спираль вокруг вала, отсюда и название.

В отличие от прямозубых шестерен, зубья косозубых шестерен входят в контакт друг с другом постепенно. Это позволяет избежать ударной нагрузки на зубы. Из-за этой особенности постепенной нагрузки одновременно контактируют более одной пары зубов. Происходит распределение нагрузки, позволяющее косозубым зубчатым колесам выдерживать более высокие нагрузки по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами .

Постепенное нагружение также снижает шум и вибрацию, что делает этот тип идеальным для высоких нагрузок и высокоскоростных приложений .

Использование косозубых передач создает осевые нагрузки, поэтому они должны поддерживаться упорными подшипниками. Пара сопрягаемых косозубых шестерен состоит из одной шестерни левой и одной правой закрутки, в отличие от прямозубых цилиндрических шестерен, у которых зубья всегда параллельны оси.

Двойная косозубая шестерня

Двойная косозубая шестерня представляет собой особый тип косозубой шестерни. Они были созданы для преодоления высокой осевой тяги, связанной с одинарными косозубыми передачами.

Двойные косозубые зубчатые колеса сочетают две противоположные ориентации зубьев вместе, обычно вдоль середины поверхности зубчатого колеса. Осевая нагрузка, создаваемая левым зубом, нейтрализуется правым зубом, что устраняет необходимость в упорном подшипнике.

Типичные варианты использования двойных косозубых передач включают первичные двигатели, такие как газовые турбины и генераторы. Они также находят применение в вентиляторах, насосах и компрессорах.

Как и в случае одиночных косозубых колес, двойные косозубые колеса также обеспечивают плавную и бесшумную работу на всех скоростях .

Шестерня типа «елочка»

Шестерня типа «елочка» представляет собой особый тип двойной косозубой шестерни. В то время как косозубая шестерня имеет канавку посередине между зубьями, шестерня типа «елочка» ее не имеет.

Такая конструкция помогает компенсировать осевые нагрузки на каждый ряд зубов. Таким образом, допускаются большие углы, так как меньше опасность отказа.

Обычно используется конфигурация с пересекающимися осями, когда два вала перпендикулярны друг другу. Крутящий момент передается от шестерни-елочки на обычную двойную косозубую шестерню.

Шестерня типа «елочка» не создает осевого усилия и обеспечивает более тихую, плавную и эффективную работу при любых скоростях и нагрузках .

Винтовая передача

Винтовая передача также известна как косозубая передача. Они используются для передачи движения между непараллельными непересекающимися валами.

В то время как косозубые шестерни обычно входят в зацепление между параллельными валами, винтовые шестерни делают это под углом 90 градусов.

Зубья винтовой передачи имеют форму спирали. Они образуют точку контакта между двумя шестернями и, следовательно, не очень подходят для применения с высокими нагрузками и высокими скоростями . Они также имеют низкий КПД по сравнению с другими косозубыми передачами.

Уникальной особенностью винтовых передач является то, что они используют одну и ту же пару ручек при зацеплении. Движение передается, когда одни и те же пары рук скользят друг относительно друга. Поэтому смазка винтовых передач является необходимостью. Нет ограничений на комбинацию количества зубов.

Коническое зубчатое колесо

Типы зубчатых колес, которые мы называем коническими, имеют коническую форму, зубья располагаются на конической поверхности. Верхушка конуса срезана. Две сопряженные шестерни обычно располагаются на перпендикулярных осях пересекающихся валов.

Одним из наиболее распространенных применений конических зубчатых колес является изменение оси силовой передачи . При этом количество оборотов в минуту и ​​крутящий момент могут быть изменены по мере необходимости путем изменения размера шестерни.

Также есть возможность увеличить или уменьшить угол между валами. Два вала не обязательно должны быть строго перпендикулярны.

Благодаря конструкции конического зубчатого колеса, когда два сопряженных зуба соприкасаются, контакт происходит сразу, а не постепенно. Таким образом, возникает та же проблема высокого напряжения, что и в случае цилиндрических зубчатых колес.

Эта ударопрочная муфта производит повышенный шум и создает чрезмерную нагрузку на зубья шестерни . Высокая нагрузка в конечном итоге влияет на долговечность и срок службы конического зубчатого колеса.

Это также влияет на тип приложений, для которых они используются. Прямые конические шестерни обычно используются при низких оборотах (менее 500 об/мин или окружной скорости 2 м/с).

Несмотря на эти ограничения, они находят применение во многих отраслях. Некоторым оборудованием, в котором используются конические шестерни, являются автомобили, насосы, станки (фрезерные и токарные), оборудование для упаковки пищевых продуктов, регулирующие клапаны для жидкости и садовое оборудование. Они также самые простые в изготовлении и, следовательно, вполне доступны по цене и доступны в различных размерах.

Спирально-коническое зубчатое колесо

Спирально-коническое зубчатое колесо используется для преодоления ограничений прямых конических зубчатых колес. Как следует из названия, зубья спирально-конической шестерни расположены по спирали.

Когда две спиральные шестерни соприкасаются, они делают это постепенно. Это позволяет избежать ударной нагрузки на зубья, поскольку предыдущая пара зубьев шестерни (которая теперь теряет контакт) все еще несет часть нагрузки. От этой пары новая сопряженная пара медленно принимает на себя нагрузку.

Это делает работу плавной и бесшумной . Это также увеличивает безопасную грузоподъемность механизма. Таким образом, спирально-конические зубчатые колеса находят применение в приложениях с высокими требованиями (скорости более 500 об/мин) для безопасной и надежной работы.

Некоторые из этих областей применения: силовая передача, автомобильные дифференциалы, робототехника, носовые и кормовые подруливающие устройства на кораблях.

Угловая шестерня

Угловая шестерня представляет собой коническую шестерню с передаточным числом 1:1. У привлекательной пары всегда будет одинаковое количество зубов. Они передают мощность между пересекающимися осями.

Угловые шестерни используются в машинах для изменения направления вращения только . Они не вызывают изменения скорости вращения вала или крутящего момента.

Угловой редуктор может быть прямого или спирального типа. Прямые угловые шестерни имеют то преимущество, что им не приходится иметь дело с какой-либо осевой силой. Но они имеют ограничения прямых конических шестерен. Спиральные угловые шестерни создают осевое усилие, что требует использования упорных подшипников.

Угловые шестерни обычно входят в зацепление под углом 90 градусов. Но они могут производиться и для спаривания под другими углами. Если они сопрягаются под любым другим углом от 0 до 180, они известны как угловые угловые шестерни. Наиболее распространенный диапазон угловых зубчатых колес составляет от 45 до 120 градусов.

Гипоидная передача

Гипоидная передача

Гипоидное зубчатое колесо похоже на спирально-коническое зубчатое колесо, но имеет некоторые заметные отличия. В отличие от спиральных передач, валы гипоидных передач не пересекаются.

Гипоидная шестерня размещена со смещением относительно венца, который обычно представляет собой спирально-коническую шестерню. Такое расположение гипоидной шестерни приводит к большему контакту при сопряжении. Это повышает грузоподъемность, а также долговечность системы трансмиссии.

Еще одним отличием является форма гипоидной передачи. Корпус редуктора имеет форму вращающегося гиперболоида.

Конус образуется, когда прямоугольный треугольник вращается вокруг одного из ребер, образующих прямой угол. Если мы заменим гипотенузу (прямую линию) прямоугольного треугольника на гиперболу и будем вращать его вокруг того же ребра, мы получим форму гиперболоида.

Эта форма идеально сочетается со спиральным коническим зубчатым колесом, так как два сопрягаемых зубчатых колеса расположены немного сбоку.

По сравнению с коническими зубчатыми колесами гипоидные зубчатые колеса обеспечивают более высокое снижение скорости из-за их большого коэффициента контакта. Увеличенный контакт также позволяет передавать более высокую нагрузку при одновременном подавлении шума и вибрации .

Однако создание сетки сложное, и производство также сложное. Гипоидные передачи используются в автомобильных дифференциальных системах.

Гипоидные передачи имеют некоторое сходство с червячными передачами, но имеют перед ними определенные преимущества. Во-первых, происходит меньшее скольжение, что снижает энергопотребление. Во-вторых, смещение между двумя шестернями меньше, что экономит место. Наконец, обе шестерни могут быть термообработаны, что придает большую жесткость, уменьшая размер используемых шестерен.

Червячная передача

В червячной передаче червяк входит в зацепление с червячным колесом и происходит передача движения. Червячная передача напоминает винт и при вращении входит в зацепление с цилиндрической шестерней, иногда также известной как червячное колесо.

Эта система используется для передачи движения между двумя непараллельными, непересекающимися валами. Червячные передачи обеспечивают одно из самых высоких передаточных чисел .

Уникальной характеристикой этого зубчатого привода является возможность блокировки вращения зубчатой ​​пары. Это связано с тем, что червячное колесо не может провернуть червячное колесо, если оно установлено под определенным углом. Однако червячная передача может поворачивать червячное колесо на любой угол. Это свойство используется в приложениях , требующих самоблокирующихся механизмов .

Червячные передачи имеют определенные недостатки. Эффективность передачи не так хороша по сравнению с другими передачами. Кроме того, тот факт, что во время передачи между червяком и червячным колесом происходит скольжение, делает смазку фактором, на который следует обратить внимание. Непрерывная смазка является основой для бесперебойной работы.

Червячные передачи широко используются в автомобилях, системах рулевого управления, лифтах и ​​системах погрузочно-разгрузочных работ.

Параметры зубчатых колес

Теперь, когда у нас есть общее представление о различных типах зубчатых колес, мы можем лучше разобраться в технических вопросах и понять значение различных терминов, с которыми можно столкнуться при изучении зубчатых колес.

Внешний диаметр

Это максимальный диаметр шестерни. Это расстояние от центра корпуса шестерни до вершины зуба. Внешний диаметр означает крайнюю степень шестерни.

Окружность делительной окружности

Окружность делительной окружности двух зацепляющихся шестерен касается друг друга в точке, где сопряженные зубья соприкасаются друг с другом. Он проходит примерно по центру зуба шестерни. Окружность шага — это место, где происходит передача движения, и, следовательно, эта окружность используется для всех целей расчета. Точка, в которой шестерни соприкасаются, называется точкой тангажа.

Расстояние между центрами

Это расстояние между центрами двух сопряженных шестерен системы. Важно правильно установить это расстояние для эффективной передачи крутящего момента. Он рассчитывается путем сложения диаметра делительной окружности двух шестерен и деления на два.

Корень

Корень — это точка, в которой зуб соединяется с корпусом шестерни. Это впадина между самой нижней частью двух соседних зубьев шестерни.

Диаметр основания — это расстояние между центром корпуса шестерни и основанием зуба шестерни. Высота зуба двух сопряженных шестерен должна быть срезана таким образом, чтобы она не превышала основание шестерни, чтобы предотвратить контакт вершины зуба с основанием другой шестерни во время вращения.

Шаг

Шаг определяется как расстояние между одной и той же точкой на двух соседних зубьях шестерни. Его можно легко рассчитать, разделив окружность шестерни в этой точке на количество зубьев.

Но слово «шаг» может сбить с толку, так как в разных точках по высоте зуба значение будет разным. Таким образом, диаметр должен быть указан. Некоторыми популярными шагами являются круговой шаг, нормальный базовый шаг и угловой шаг. Круговой шаг — это расстояние между одинаковыми точками на двух поверхностях зубьев вдоль делительной окружности.

Диаметральный шаг

Диаметральный шаг информирует нас о плотности зубьев. Он рассчитывается путем деления общего числа зубьев шестерни на диаметр делительной окружности. Его единицей является количество зубьев на метр.

Профиль зуба

Профиль зуба относится к форме зуба шестерни. Есть много разных вариантов, из которых мы можем выбирать. Мы могли бы сделать их прямоугольными, треугольными, в форме дуги окружности или перейти к более сложным формам, таким как парабола или эвольвента.

Однако простые формы, такие как прямоугольники и треугольники, создают сильную вибрацию, шум и будут очень неэффективны из-за чрезмерного скольжения. Сложные формы повышают эффективность и обеспечивают бесшумную работу. Давайте посмотрим, какие типы профилей используются сегодня.

Эвольвентный профиль зуба

Это наиболее широко используемый профиль зуба. Использование эвольвентных зубчатых колес имеет определенные преимущества, такие как:

• Простота и дешевизна производства

• Возможность компенсировать небольшие отклонения межосевого расстояния.

• Большая толщина корня придает прочность

• Постоянный угол давления во время работы делает работу плавной

Циклоидный профиль зуба

Циклоидный профиль зуба является вторым наиболее распространенным профилем в использовании. Такой профиль обеспечивает одинаковый износ всего зуба. Циклоидные зубья шестерни находят применение в часах и инструментах. Он редко используется для интенсивных приложений, поскольку его трудно производить.

Профиль дуги окружности

Этот профиль не так популярен, но его преимущество заключается в медленном износе, поскольку дуга неровная. Он подразделяется на два типа: одиночная дуга и составная дуга.

Как следует из названия, зуб имеет цилиндрическую форму, которая сопрягается с другим зубчатым колесом. Иногда выпуклая дуга может вписываться в вогнутую дугу для лучшей передачи. Однако этот профиль труднее изготовить по сравнению с эвольвентным профилем.

Материалы для зубчатых колес и обработка поверхности

Зубчатые колеса производятся с использованием различных материалов, и этот выбор также повлияет на метод обработки поверхности, который может быть выбран для повышения производительности.

Зубчатые колеса могут быть изготовлены из различных типов металлов, а также из неметаллов, таких как сталь, чугун, пластик, нейлон и волокно. Каждый материал имеет свои характерные особенности:

• Сталь используется для интенсивного использования. Он обеспечивает высокую прочность и твердость. Углеродистая и легированная сталь являются обычным выбором.
Чугун
• легко производить, и его обычно предпочитают при массовом производстве зубчатых колес. Однако при таком способе производства теряется точность.
Нейлон
• — это недорогой, легкий и не вызывающий коррозии материал для зубчатых передач. Нейлон — хороший выбор для малонагруженных и подверженных коррозии применений.

Обработка поверхности зубчатых колес обычно необходима перед вводом их в эксплуатацию. Двумя полезными методами чистовой обработки поверхности зубчатых колес являются шлифование и термообработка.

Шлифовка зубьев шестерен делает их гладкими и обеспечивает бесшумную работу. Однако это увеличивает конечную стоимость производства.

Существует множество методов термической обработки для повышения прочности, чистоты поверхности и долговечности зубчатых колес. Некоторыми из этих процедур являются науглероживание, отжиг, отпуск, поверхностная закалка и нормализация.

В зависимости от используемого материала и применяемой технологии шестерни могут быть прочными, термостойкими, твердыми и долговечными.

Типы зубчатых колес и их применение

Зубчатые колеса представляют собой механизмы для передачи движения от одного вала к другому. Различные типы зубчатых колес имеют различное применение. Например, цилиндрические зубчатые колеса применяются для передачи движения между параллельными валами, тогда как зубчатые рейки и шестерни преобразуют вращательное движение в линейное движение. В этой статье рассматриваются различные типы зубчатых колес и их применение. Мы предлагаем вам прочитать эту статью о терминологии передач и расчетах передаточного числа.

Table of Contents

• Types of Gears
• Spur Gear
• Helical Gears
• Herringbone and Double Helical Gear
• Rack and Pinion
• Bevel Gear
• Worm and Worm Wheel
• Spiral Gear
• Hypoid Gear
• Внутренние шестерни

Типы шестерен

Мы можем классифицировать шестерни на следующие типы в зависимости от типа движения, которое шестерня передает с одного вала на другой.

1. Цилиндрическое зубчатое колесо
2. Косозубые зубчатые колеса
3. Шестерни типа «елочка» и двойные косозубые зубчатые колеса.
4. Рейка и шестерня
5. Коническая шестерня
6. Червяк и червячное колесо.
7. Спиральная шестерня
8. Гипоидная шестерня
9. Внутреннее зубчатое колесо

Цилиндрическое зубчатое колесо

Цилиндрическое зубчатое колесо . Они используются для передачи мощности между параллельными валами.

Цилиндрическое зубчатое колесо

Применение цилиндрических зубчатых колес

Цилиндрическое зубчатое колесо в основном используется для снижения скорости и увеличения крутящего момента на низких скоростях. Но в некоторых потребительских товарах они также используются в высокоскоростных приложениях. Вот применение цилиндрических зубчатых колес в различных продуктах.

• Миксер и блендер
• Стиральные машины
• Автомобили
• Велосипед
• Машины
• Механические часы и т. д.

Преимущества цилиндрических зубчатых колес

• Простота конструкции.
• Простота изготовления.
• Низкая стоимость и высокая эффективность.
• Могут быть достигнуты различные передаточные числа.

Недостатки цилиндрических зубчатых колес

• Шумность.

Косозубые шестерни

Косозубые шестерни имеют зубья, наклоненные к оси шестерни. При одинаковой ширине косозубые шестерни имеют более длинные зубья по сравнению с прямозубыми. Поэтому они могут передавать большую мощность между параллельными валами по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.

Косозубая шестерня

Применение косозубой шестерни

Косозубая шестерня используется для передачи тяжелых грузов с очень высокой скоростью между параллельными валами. Вот Применение косозубых шестерен в различных продуктах.

• Автомобильные коробки передач.
• Полиграфическое и другое оборудование
• Конвейеры и элеваторы
• Заводская автоматизация и т. д.

Преимущества косозубых зубчатых колес

• Более высокая грузоподъемность и коэффициент контакта по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.
• Мягче и тише, чем прямозубые шестерни.
• Хорошая точность.

Недостатки косозубых зубчатых колес

• Более низкий КПД по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.
• Угол подъема также увеличивает осевое усилие на валу.

Шестерня «елочка» и двойная косозубая шестерня

Двойная косозубая шестерня имеет противоположные косозубые зубья с канавкой между ними. Принимая во внимание, что шестерня «елочка» не имеет канавки. Оба типа передач используются для передачи мощности между параллельными валами.

По сравнению с косозубыми зубчатыми колесами зубчатые колеса типа «елочка» и двойные косозубые колеса имеют то преимущество, что уравновешивают осевое усилие в обоих направлениях. Поэтому они используются для высоких требований к грузоподъемности, таких как дифференциалы и тяжелое оборудование.

Двойная косозубая шестерня Шестерня-елочка

Преимущества шестерни-елочки

• Снижение осевой силы
• Более плавная передача и зацепление
• Снижение шума
• Способность к самоцентрированию
• Высокая грузоподъемность

Недостатки зубчатого колеса «елочка»

• Сложность изготовления
• Высокая стоимость.

Рейка и шестерня

Рейка представляет собой цилиндрическую шестерню в форме стержня с бесконечным радиусом, тогда как шестерня представляет собой цилиндрическую шестерню. Они используются для преобразования вращательного движения в поступательное движение.

Рейка и шестерня

Так как зубчатая рейка бесконечной длины невозможна в реальном мире. Поэтому реечные передачи не используются для передачи непрерывного движения. Они используются для передачи транснационального движения.

Применение реечной передачи

• Преобразование вращения рулевого колеса автомобиля в боковое движение колес.
• Подъемные механизмы
• Формовочная машина.

Коническая шестерня

Коническая шестерня имеет коническую поверхность, и ее зубья нарезаны вдоль этой конусной поверхности. Эти типы зубчатых колес используются для передачи движения в перпендикулярном направлении с более высокими передаточными числами.

Ниже приведены области применения конических зубчатых колес в различных продуктах.

• Станки: токарный и фрезерный станки.
• Садовое оборудование.
• Оборудование для позиционирования
• Автомобильные дифференциалы, угловые передачи и т. д.

В зависимости от конструкции конические зубчатые колеса можно разделить на три типа.

1) Прямая коническая шестерня

Прямая коническая шестерня используется для передачи мощности между перпендикулярными валами.

Преимущества прямых конических зубчатых колес

• Работа при высоких скоростях и высоких нагрузках.
• Хорошая точность.

Недостатки прямых конических зубчатых колес

• Сложность изготовления

2) Спирально-коническое зубчатое колесо

Спирально-конические зубчатые колеса передают мощность между перпендикулярными валами. Их применение аналогично прямым коническим зубчатым колесам.

Спирально-коническое зубчатое колесо

Преимущества спирально-конических зубчатых колес

• Более высокая грузоподъемность по сравнению с прямым коническим зубчатым колесом.
• Плавная работа.

Недостатки спирально-конических зубчатых колес

• Более низкий КПД по сравнению с прямыми коническими зубчатыми колесами.

Червяк и червячное колесо

Червяк и червячное колесо имеет скользящий контакт червяка (похожего на винт) и червячной передачи (винтовой передачи). Они используются в прямоугольных косых валах. Для уменьшения трения червяк изготавливается из твердого материала, а червячное колесо изготавливается из мягкого материала.

Червячное и червячное колесо

Применение червячного и червячного колеса

Червячное и червячное колесо применяется в устройствах как бытового, так и тяжелого машиностроения. Некоторые из его применений включают:

• Лифты и подъемники
• Настройка инструментов, таких как гитара.
• Внедорожники.

Преимущества червячное и червячное колесо

• Включение передач происходит без ударов.
• Компактные приводы
• Более тихая работа
• Высокие передаточные числа (от 8 до 400)

Недостатки червячных и червячных колес

• Значительное количество тепла выделяется из-за трения.
• Низкий КПД от 40 % до 90 %
• Шестерни с более высоким передаточным отношением являются нереверсивными.
• Смазка необходима для отвода тепла и повышения эффективности.

Спиральная шестерня

Спиральная шестерня также известны как косозубые шестерни с большим углом наклона. Они используются для передачи мощности между двумя непересекающимися непараллельными валами при относительно небольшой нагрузке и небольшой скорости. Some spiral gear applications include instruments, sewing machines, etc.

Spiral Gear

Disadvantages of Spiral Gear

• Poor precision rating

Hypoid Gear

A  Hypoid Gear is a type of спирально-коническое зубчатое колесо, ось которого не пересекается с осью зубчатого зацепления. Гипоидная передача имеет форму вращающегося гиперболоида. Другими словами, делительная поверхность гипоидной передачи представляет собой гиперболическую поверхность.

Гипоидная передача

Гипоидная передача обычно используется в трансмиссиях автомобилей с задним приводом. Но сейчас гипоидные передачи заменены спиральными. Но эти шестерни все еще распространены в больших транспортных средствах, потому что они могут передавать большой крутящий момент.

Внутренние шестерни

Внутренние шестерни передает мощность между параллельными валами. При этом большая шестерня имеет зубья на внутренней периферии, и ведущая и ведомая шестерни движутся в одном направлении. Внутренние шестерни имеют приложения, включающие планетарные зубчатые передачи (планетарные, солнечные и звездообразные) и зубчатые муфты.

Внутренние зубчатые колеса

Преимущества внутренних зубчатых колес

• Очень компактный размер

Недостатки внутренних зубчатых колес

• Не рекомендуется для изготовления точных сеток, а также из-за ограничений конструкции, контроля, ограничений.

Таким образом, различные типы зубчатых колес используются для передачи движения от одного вала к другому. У каждого типа зубчатых колес есть свои преимущества, ограничения и области применения. Например, цилиндрические зубчатые колеса используются для передачи движения между параллельными валами. Принимая во внимание, что механизм реечной передачи используется для преобразования вращательного движения в линейное движение.