для какой передачи характерны параллельные оси
Передачи вращательного движения
Механическая энергия, используемая для приведения в движение машины-орудия, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя. Вращательное движение получило наибольшее распространение в механизмах и машинах, так как обладает следующими достоинствами : обеспечивает непрерывное и равномерное движение при небольших потерях на трение; позволяет иметь простую и компактную конструкцию передаточного механизма.
Все современные двигатели для уменьшения габаритов и стоимости выполняют быстроходными с весьма узким диапазоном изменения угловых скоростей. Непосредственно быстроходный вал двигателя соединяют с валом машины редко (вентиляторы и т. п.). В абсолютном большинстве случаев режим работы машины-орудия не совпадает с режимом работы двигателя, поэтому передача механической энергии от двигателя к рабочему органу машины осуществляется с помощью различных передач.
Передачей будем называть устройство, предназначенное для передачи энергии из одной точки пространства в другую, расположенную на некотором расстоянии от первой.
В современном машиностроении в зависимости от вида передаваемой энергии применяют механические, пневматические, гидравлические и электрические передачи. В курсе «Детали машин» рассматривают только наиболее распространенные механические передачи.
Механическими передачами, или просто передачами, называют механизмы для передачи энергии от машины-двигателя к машине-орудию, как правило, с преобразованием скоростей, моментов, а иногда — с преобразованием видов (например, вращательное в поступательное) и законов движения.
Механические передачи известны со времен зарождения техники, прошли вместе с ней длительный путь развития и совершенствования и имеют сейчас очень широкое распространение. Грамотная эксплуатация механических передач требует знания основ и особенностей их проектирования и методов расчетов.
При проектировании к механическим передачам предъявляются следующие требования:
— высокие нагрузочные способности при ограниченных габаритных размерах, весе, стоимости;
— постоянство передаточного отношения или закона его изменения;
— обеспечение определенного взаимного расположения осей ведущего и ведомого валов, в частности, межосевого расстояния a w ;
— малые потери при передаче мощности (высокий кпд) и, как следствие, ограниченный нагрев и износ;
— плавная и бесшумная работа;
— прочность, долговечность, надёжность.
Передачи имеют широкое распространение в машиностроении по следующим причинам:
1) энергию целесообразно передавать при больших частотах вращения;
2) требуемые скорости движения рабочих органов машин, как правило, не совпадают с оптимальными скоростями двигателя; обычно ниже, а создание тихоходных двигателей вызывает увеличение габаритов и стоимости;
3) скорость исполнительного органа в процессе работы машины-орудия необходимо изменять (например, у автомобиля, грузоподъемного крана, токарного станка), а скорость машины-двигателя чаще постоянна (например, у электродвигателей);
4) нередко от одного двигателя необходимо приводить в движение несколько механизмов с различными скоростями;
5) в отдельные периоды работы исполнительному органу машины требуется передать вращающие моменты, превышающие моменты на валу машины-двигателя, а это возможно выполнить за счет уменьшения угловой скорости вала машины-орудия;
6) двигатели обычно выполняют для равномерного вращательного движения, а в машинах часто оказывается необходимым поступательное движение с определенным законом;
7) двигатели не всегда могут быть непосредственно соединены с исполнительными механизмами из-за габаритов машины, условий техники безопасности и удобства обслуживания;
8) распределять работу двигателя между несколькими исполнительными органами машины.
Как правило, угловые скорости валов большинства используемых в настоящее время в технике двигателей (поршневых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных, электрических, гидравлических и пневматических двигателей) значительно превышают угловые скорости валов исполнительных или рабочих органов машин, порой на 2-3 порядка. Поэтому доставка (передача) энергии двигателя с помощью передачи любого типа, в том числе и механической, происходит, как правило, совместно с одновременным преобразованием моментов и угловых скоростей (в сторону повышения первых и понижения последних).
При этом необходимо отметить, что конструктивное обеспечение функции транспортного характера – чисто передачи энергии иной раз вступает в логическое противоречие с направлением задачи конечного преобразования силовых и скоростных параметров этой энергии. Например, в трансмиссиях многих транспортных машин (особенно высокой проходимости) входной редуктор сначала повышает частоту вращения, понижение ее до требуемых пределов производят бортовые или колесные редукторы.
Этот прием позволяет снизить габаритно-весовые показатели промежуточных элементов трансмиссии (коробок перемены передач, карданных валов) – размеры валов и шестерен пропорциональны величине передаваемого крутящего момента в степени 1/3.
Аналогичный принцип используется при передаче электроэнергии – повышение напряжения перед ЛЭП позволяет значительно снизить тепловые потери, определяемые в основном силой тока в проводах, а заодно уменьшить сечение этих проводов.
Иногда передача механической энергии двигателя сопровождается также преобразованием вида движения (например, поступательного движения во вращательное или наоборот) или законов движения (например, равномерного движения в неравномерное).
Широко известными образцами таких передач являются кривошипно-шатунный механизм и кулачковый привод механизма газораспределения.
Классификация механических передач
Механические передачи, применяемые в машиностроении, классифицируют (рис.1 и 2):
по энергетической характеристике механические передачи делятся на:
— кинематические (передаваемая мощность Р
— силовые (передаваемая мощность Р ≥0,1 кВт).
по принципу передачи движения:
Фрикционные передачи подразделяют на:
— фрикционные передачи с жесткими звеньями (с различного рода катками, дисками);
— фрикционные передачи с гибким звеном (ременные, канатные).
Передачи зацеплением делятся на:
— передачи зацеплением с непосредственным контактом жестких звеньев (цилиндрические, конические, червячные);
— волновые передачи зацеплением;
— передачи зацеплением с гибким звеном (зубчато-ременные, цепные).
Как фрикционные, так и зубчатые передачи могут быть выполнены с непосредственным контактом ведущего и ведомого звеньев или посредством гибкой связи – ремня, цепи.
Передачи между валами и осями
Сведения о механизмах, машинах и деталях машин.
Сведения из технической механики. Сборочные работы.
Оказание первой медицинской помощи.
Машины состоят из приводной части, преобразующей различные виды энергии в энергию движения, исполнительных механизмов – рабочих органов, выполняющих полезную работу, и механических передач, которые передают энергию движения от приводной части машины к рабочим органам.
Энергия движения в машинах передается путем взаимодействия различных деталей, некоторые из них являются неподвижными и позволяют подвижным деталям преобразовывать и изменять механическую энергию и направление движения внутри машины.
Большинство деталей в соответствии с их назначением конструктивно объединяют в сборочные единицы (узлы).
Детали и сборочные единицы, взаимодействующие между собой, принято рассматривать парами.
Кинематической парой называют подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев.
Пара, в которой отсутствует относительное движение между соприкасающимися звеньями, называют соединением.
Звено – одна или несколько неподвижно соединенных деталей.
Звено, задающее движение называют ведущим, а звено, получающее движение – ведомым.
По характеру соприкосновения звеньев кинематические пары разделяют на низшие, высшие и смешанные. Звенья в низших парах соприкасаются по поверхностям (плоским, вращения, винтовым и др.). В высших парах по линиям или точкам (в парах кулачкового типа, зубчатых парах). Характерная особенность низшей пары – трение скольжения между соприкасающимися поверхностями.
Механизмом называется система подвижно соединенных звеньев образующих между собой кинематическую цепь, которая используется для получения вполне определенных движений ведомых звеньев.
Условные обозначения для кинематических схем:
Механизмы, предназначенные для передачи энергии (как правило, с преобразованием скоростей и соответствующим изменениям сил и моментов), называются механическими передачами.
Механические передачи применяются для передачи вращательного движения (зубчатые, ременные, цепные и др.), а также для преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот (реечные, винтовые, кулачковые и др.)
Ременные передачи.Применяются для передачи механической энергии от одного вала к другому. Осуществляется при помощи двух шкивов, закрепленных на валах, и надетого на эти шкивы с натяжением бесконечного (замкнутого в кольцо) одного или нескольких ремней, имеющих прямоугольное, трапециевидное, круглое сечение. Ведущий шкив благодаря силам трения, возникающим вследствие натяжения ремня на поверхности соприкосновения шкива с ремнем, приводит в движение последний, а ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив, таким образом, мощность передается с ведущего вала на ведомый.
Преимущества по сравнению с зубчатой передачей: 1) возможность перекрывать значительные расстояния; 2) способность нести перегрузки; 3) эластичность привода, смягчающая колебания нагрузки; 4) плавность хода и бесшумность работы; 5) меньшая стоимость; 6) простота ухода и обслуживания.
Недостатки: 1) меньшая компактность, особенно при больших мощностях; 2) непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания ремня (устраняется при применении зубчатого ремня); 3) большое давление на валы и опоры; 4) более низкий КПД; 5) меньшая долговечность ремней (но не передачи в целом); 6) неприменимость во взрывоопасных помещениях ввиду электризации ремней.
Цепные передачи служит для изменения частоты вращения при передаче движения от ведущего вала к ведомому, расположенным на значительном расстоянии друг от друга. В отличие от ременных передач цепные работают при меньших окружных скоростях и передают значительные мощности без проскальзывания.
Применяемые в машиностроении цепи по характеру выполняемых работ делятся на три основные группы: 1) приводные; 2) грузовые; 3) тяговые.
Приводные цепи в большинстве случаев осуществляют передачу движения от источника энергии к приемному органу машины. Могут работать с сравнительно большими скоростями (до 30-35 м/сек). Одной цепью можно соединять несколько валов. КПД достигает 0,97-0,98.
Грузовые цепи служат для подвески и подъема грузов при скорости перемещения не более 0,25 м/сек.
Зубчатые передачииспользуют для изменения частоты и направления вращения при передачи движения от ведущего вала к ведомому, посредством зубчатого зацепления.
Зубчатые передачи по характеру расположения осей валов разделяются на три группы: валы с параллельным расположением осей соединяются цилиндрическими зубчатыми передачами; валы с пересекающимися осями – коническими зубчатыми передачами; с перекрещивающимися осями – червячными, винтовыми цилиндрическими и винтовыми коническими (гипоидными) передачами.
Зубчатые колеса имеют расчетную окружность, называемую делительной, по которой происходило бы качение ведущего и ведомого колес при отсутствии зубьев. Делительная окружность делит зуб на две части – головку и ножку. Расстояние между одноименными точками двух соседних зубьев, измеренное по делительной окружности, называется шагом, t=2πr/z, где 2πr – длина делительной окружности (r – радиус делительной окружности); z – число зубьев колеса.
Основной характеристикой зубчатых колес является модуль m, который равен отношению диаметра делительной окружности к числу зубьев колеса: m=2r/z=t/π.
Зубчатые колеса, зубья которых расположены параллельно оси вращения, называют прямозубыми и могут быть наружного и внутреннего зацепления.
Зубчатые колеса, зубья которых расположены под углом к оси вращения, называют косозубыми. Длина контакта между зубьями у таких передач увеличивается. Выполняются с прямыми или криволинейными зубьями.
Для преобразования вращательного движения в поступательное применяют реечную или винтовую передачу. Реечная передача может быть выполнена с прямозубым или косозубым зацеплением цилиндрического колеса с рейкой. Скорость пермещения рейки определяется формулой S=πmzn, где m – модуль; z – число зубьев колеса; n – частота вращения зубчатого колеса. Для реечной передачи с червяком формула выглядит следующим образом: S=πmzn, где z – число заходов червяка.
По сравнению с другими видами передач – зубчатые имеют ряд крупных достоинств:
Компактность. При средних и малых мощностях зубчатые передачи много компактнее других передач.
Высокий КПД. Потери в зацеплении одной пары удовлетворительно смазываемых цилиндрических зубчатых колес редко превышают 1%.
Высокая долговечность. Если в масляную ванну не проникает пыль и грязь, то правильно спроектированная и изготовленная зубчатая пара работает баз заметного износа зубьев в течение очень долгого времени.
Надежность. Работают очень надежно даже при перегрузках.
Простота ухода. Не требуют иного ухода, кроме замены масла с периодичностью примерно 1 раз за шесть месяцев.
Возможность использования недефицитных материалов. За исключением некоторых сильно нагруженных колес, для изготовления зубчатые колеса изготавливаются из углеродистых или недорогих легированных сталей.
Неизменность передаточного числа.
Сложность изготовления. Необходимо специальное оборудование.
Неспособность предохранять машину от поломок связанных с перегрузкой.
Являются источником шума, а при недостаточно точном изготовлении могут являться источником вибраций и динамических нагрузок.
Нельзя обеспечить плавного изменения передаточного числа.
При значительном расстоянии между осями ведущего и ведомого валов зубчатые передачи имеют большие габариты, чем ременные.
Фрикционные передачи применяются в приводах универсальных станков (применительно к станкостроению), обеспечивают бесступенчатое изменение скорости вращения ведомого звена при постоянной скорости ведущего. Выполняются с жесткими телами качения или с гибкой связью (ремень, цепь, стальная лента).
Равномерность передачи движения и бесшумность работы.
Удобство применения при необходимости плавного регулирования передаточного отношения.
Большие нагрузки на валы и подшипники.
Опасность повреждения при буксовании, как следствие неравномерный износ.
Невозможность обеспечения точности средних передаточных отношений.
Для какой передачи характерны параллельные оси
Исполнительные механизмы робота являются теми средствами, с помощью которых роботы передвигаются и изменяют форму своего тела.
Нажмите на картинку, чтобы посмотреть анимацию
Механической передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения (например, замедление или ускорение) скорости и направления движения (например, направо или налево или перпендикулярно), с преобразованием вида движения (например, из вращательного в поступательное).
Механические передачи вращательного движения от двигателя классифицируются следующим образом:
Параллельные оси валов
Пересекающиеся оси валов
Перекрещивающиеся оси валов
В каждой передаче различают два основных вала: входной и выходной, или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.
Передаточное отношение – отношение угловой скорости (количество оборотов двигателя в секунду) ведущего звена (шестерня, подключенная к двигателю) к угловой скорости ведомого звена (шестерня, подключенная к исполнительному механизму) или отношение числа зубьев ведомого вала к числу зубьев ведущего вала :
n1 – количество зубцов (или диаметр) ведущего колеса n2 – количество зубцов (или диаметр) ведомого колеса
Если в передаче участвует несколько подряд установленных одинаковых зубчатых колес, то при расчете передаточного отношения учитывается только первое и последнее из них, а все остальные называются «паразитными».
Паразитные шестерни исполняют полезную функцию только при необходимости передачи вращения на некоторое расстояние.
Пример расчета передаточного отношения и определения типа передачи
Сколько зубьев в ведущем ( N 1) и ведомом ( N 2) колесе?
Повышающая (ускоряющая) передача
Понижающая (замедляющая) передача
Где применяются передачи такого типа
Спиннинг для ускорения вращения катушки с леской
Дрель для ускорения вращения сверла
Промежуточные колеса изменяют направление вращения, если их число – четное. При нечетном же их числе направление вращения не изменяется.
Паразитные шестерни (2 и 9) в топливном насосе
В многоступенчатой передаче передаточное отношение всей механической передачи будет равно произведению передаточных отношений всех ступеней: U=U1*U2*U3*. *Un