Что такое шестеренка: все знают что такое шестеренка . по чему ей дали такое название — Спрашивалка

Содержание

Шестеренки зубчатые конические и цилиндрические

Цилиндрическая зубчатая передача

Использование зубачатой шестеренки и рейки — частный случай зубчатой передачи, широко используемой в станках и механизмах для передачи вращательного движения и преобразования угловых скоростей и крутящего момента. Зубчатые шестерни выполняются с прямыми зубьями для работ на малых и средних скоростях, с косыми зубьями для использования на средних и высоких скоростях или когда требуется повышенная точность перемещения.

Передачи c использованием зубчатой рейки получили широкое распространение в машиностроении благодаря удачному сочетанию нагрузочных, динамических и точностных характеристик. Они отличаются надежностью, простотой конструкции и удобством монтажа.

Мы предлагаем зубчатые шестеренки с модульным шагом:

M1, M1.5, M2, M2.5, M3, M4, M5, M6, M10.

Коническая зубчатая передача

В качестве дополнительных элементов трансмиссии используют зубчатые колеса конических передач, изготовленных из стали C45 UNI 7845. Все поставляемые компоненты отличаются традиционно высоким европейским уровнем исполнения. Прецизионные шлифованные конические пары подбираются индивидуально и проходят тщательную подгонку. Высокоточные конические шестерни со спиральными (паллоидными) зубьями выдерживают несколько этапов шлифовки и финишной притирки. Этот тип шестеренок разделяются на несколько видов, различающиеся по форме линии зуба.

Подобрать такую шестеренку, которая подойдет именно Вам, помогут расположенные в категориях фильтры. Для удобства выбора можно отсортировать по следующим параметрам:

  • Тип исполнения (плоская или со ступицей)
  • Модуль (расстояние между центрами зубьев, разделенное на 3.14)
  • Количество зубьев

В каждой карточке товара есть чертеж с размерами и характеристиками.

Если Вы затрудняетесь в выборе, воспользуйтесь любым (e-mail, телефон, форма обратной связи) способом задать вопрос нашим консультантам и мы с удовольствием поможем Вам найти шестеренку с необходимыми габаритами. 

Что такое шестерня (зубчатое колесо) вид и принцип действия

Очень часто в обиходе бывалых механиков можно услышать фразы, касающиеся различных деталей: их функций, возможностей, цены и работоспособности. Одной из таких деталей является шестерня. А для чего необходима эта деталь? Что это, и по какому принципу она работает? Давайте разбираться.

Описание и виды шестерёнок

Шестерня – это колесо (диск) с зубьями (другим словом – зубчатое колесо (ЗК)), которое крепится ко вращающейся оси. Она может быть, как с конической, так и с цилиндрической поверхностью.
Шестерёнчатые передачи подразделяются (в зависимости от линии зуба) на следующие виды:

Прямозубые. Это самые применяемые из всех видов ЗК, у которых зубья располагаются в радиальных плоскостях.

Скошенные (косозубые), используемые в электрических и бензо инструментах (лобзиках, ножовки…). В этих деталях зубья располагаются под углом ко вращающейся оси.

Червячные (спиральные) используются для рулевого управления автомобилем.


Винтовые имеют цилиндрическую форму, зубья располагаются по линии винта. Используются на валах, расположенных перпендикулярно относительно друг друга.

С круговыми зубьями, которые имеют линию окружности радиуса, за счёт чего контакт передачи осуществляется лишь в одной точке (на линии зацепления), расположенной параллельно осям зубчатого кольца.

С внутренним зацеплением, в которых «зубы» нарезаны внутри. Применяются в приводе танковой башни, в планетарных механизмах, насосах…

Секторные являются частью шестерни различного типа, что значительно экономит габариты. Применяется в таких передачах, где не нужно вращение ЗК.

Есть ещё немало других видов этих деталей, каждая из которых может выполнять определённую функцию.

Область применения и принцип действия

ЗК считается одной из важнейших деталей, применяемых в механизмах с зубчатой передачей, как в сложных, так и в простых. Их применяют в машиностроении, пищевой и горнодобывающей промышленности, в судостроении, в подъёмных кранах, коробках передач, лебёдках, танках, буровых установках…

Зубчатые колёса применяются парно и работают при помощи зубьев, цепляясь за соседние, благодаря чему и выполняется основная функция ЗК – передача вращательных движений между валами.

Каждая из шестерён имеет своё число зубьев. Разница в количестве зубьев шестерни необходима для возможности преобразования числа оборотов вала и крутящего момента, то есть для передачи или изменения КМ от ведущего к ведомому ЗК. Ведущей называется та шестерня, к которой крутящий момент подводится снаружи, а ведомая – та, с коей он снимается.

При этом, когда диаметр ведущей детали меньше, чем у ведомой – КМ увеличивается пропорционально уменьшению скорости вращения, а в обратном случае (диаметр ведомой меньше ведущего) – наоборот. Кроме того, нужно знать то, что от числа зубьев на шестерёнке зависит плавность хода передачи (больше зубьев – плавный ход, и наоборот).

Износ шестерни (откалывание зубцов) влечёт за собой необходимость её замены, так как ремонту деталь не подлежит.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек? | Ключи разумения. Апокалипсис

Уважаемый читатель, наверняка ты прекрасно знаешь, что такое шестеренка или по другому зубчатое колесо.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

Изобретение зубчатых колес — это большое достижение человека.

Сама по себе идея механической передачи восходит к идее колеса. Применяя систему из двух колёс разного диаметра, можно не только передавать, но и преобразовывать движение. Эта передача удобна там, где требуется «усилить движение», например, при подъеме тяжестей.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

Шестеренки были изобретены человеком в древности, как раз для усиления крутящегося момента, для подъема тяжестей.

По крайней мере в Древнем Египте уже использовали первые примитивные шестеренки.

Для орошения земель уже использовались приводимые в действие быками устройства, состоявшие из деревянной зубчатой передачи и колеса с большим числом ковшей.

Вместо зубьев первоначально использовали деревянные цилиндрические или прямоугольные пальцы, которые устанавливали по краю деревянных ободьев.

Изготовленный в I веке до н.э. Антикитерский механизм состоял из десятков металлических зубчатых колес и содержал не менее 30 бронзовых шестерёнок в прямоугольном деревянном корпусе.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

Этот механизм был астрономическим прибором и использовался для расчёта движения небесных тел.

Сейчас шестеренки можно встретить во многих устройствах, например, в часах.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

В автомобилях

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

В затворе плотины

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

И еще много где.

А теперь, внимание, вопрос на засыпку, уважаемый читатель.

Представь себе ситуацию, ты идешь по дороге и вдруг видишь на асфальте лежит шестерня.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

Ответь для себя честно. С какой вероятностью ты бы подумал о том, что эта шестеренка могла бы образоваться сама собой в результате эволюции?

Чтобы ты вообще сказал о разуме человека, который бы стал твердить — что это результат эволюции и эта шестеренка сама собой образовалась, например, кусок металла за миллионы лет стал тереться там о что-нибудь и сформировал шестерню?

Ведь сама идея передачи усилия через зубчатые колеса — все это идея РАЗУМА, изобретателя, механика. У которого была цель — что-то поднять, передать крутящийся момент, передать усилие,

Верно?

Вообще, чтобы создать шестеренку, которая бы работала как надо, нужно учитывать много факторов, такие как количество зубьев, шаг зубьев, высота головки зубьев, диаметр окружности еще много других.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

В механике есть формулы, позволяющие рассчитать все параметры шестеренок.

Очевидно, что это продукт инженерной мысли. Никто не будет использовать шестеренку просто так, не зная куда ее вставить.

Согласны?

Мало спроектировать, потом шестеренку надо изготовить, нарезать

Процесс нарезания зубьев шестеренки

Процесс нарезания зубьев шестеренки

Или на худой конец отлить в форме, как это делали в Китае, 200 лет до Рождества Христова.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

Чтобы изготовить и использовать шестеренку нужно:

  1. Осознать необходимость, где нужно ее использовать.
  2. Выбрать нужный вид шестеренки
  3. Спроектировать ее с точки зрения необходимых качеств
  4. Изготовить
  5. Включить в состав конечного изделия

Все это невозможно сделать само собой, это все результат

  1. РАЗУМА
  2. ЦЕЛИ
  3. ПЛАНИРОВАНИЯ
  4. УСИЛИЙ
  5. РАЗУМНОГО ЗАМЫСЛА КОНЕЧНОГО ИЗДЕЛИЯ

Никаким образом эволюционным образом шестеренка не может быть произведена.

А теперь самое главное, внимание!

Знакомьтесь.

Issus coleoptratus — вид прыгающих насекомых из семейства иссид (цикад).

Размер тела составляет 5,5—7,0 мм в длину.

В 2013 году ученые с большим удивлением обнаружили в ее конструкции самые настоящие шестеренки, зубчатые колеса, позволяющие ей прыгать.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

У личинок этого насекомого есть небольшие наросты в форме шестерни на каждой из пар задних ног. Эти наросты имеют зубцы, которые цепляются друг за друга. Размер механизма около 400 микрометров.

Шестеренки цикады

Шестеренки цикады

Эти шестерни являются первым действующим зубчатым зацеплением, обнаруженным в естественном мире. Благодаря сочетанию анатомического анализа и высокоскоростного видеозахвата, ученые из Кембриджского университета узнали, что шестеренчатая передача, гордость человеческого гения, на самом деле уже давно «изобретена».

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

Больше ни у кого таких шестеренок нет!

И эти шестеренки действуют только на определенной стадии развития личинки, потом за ненадобностью отпадают.

Интересно, что зубчатая передача в ногах насекомого имеет ряд особенностей, которые применяются в современных коробках передач автомобилей и других механизмах.

Так, каждый зуб на ноге насекомого имеет закругленный угол, амортизирующий удары во время прокручивания и предотвращающий сдвиг зубьев. При этом природная «коробка передач» выполнена с очень высокой точностью, особенно если учесть, что вся «шестеренка» имеет длину всего лишь 400 микрометров и насчитывает 10-12 зубьев.

Все еще думаете, что шестеренки в цикадах продукт эволюции?

Вспомните, что вы ранее подумали о разуме человека, который утверждает, что механизм сцепления, зубчатых колес, мог бы быть плодом эволюции?

Это уникальный пример, явно указывающий на РАЗУМ ТВОРЦА.

Никакая эволюция не могла дать шестеренки, для этого у нее нет ни цели, ни разума, ни способности спланировать, ни разумного замысла как и где будут использоваться шестеренки.

Но Бог дал это этим насекомым, запрограммировав в ДНК (программе развития) появление этих шестеренок. И я не исключаю, что Он это сделал для того, чтобы показать, спустя много тысяч лет, что именно БОГ Творец всего, Он первый, кто использовал шестеренки в конструкциях, а совсем не человек.

И только потому, что человек имеет разум, данный ему Богом, ПОЭТОМУ человек оказался способен изобрести и использовать шестеренки.

Но ИЗНАЧАЛЬНО, эта идея БОГА, подумайте об этом.

Мир — это продукт РАЗУМА, разумного замысла ТВОРЦА, а не продукт случайной эволюции.

И этот Творец скоро грядет в этот мир, чтобы судить его за неверие.

Пересмотри свои взгляды, покайся, пока есть время.

Познакомиться с тем, что нравится Творцу, а что нет, как жить и что делать ты можешь в специальной книге инструкции, которую Он оставил на земле — в Слове Божьем, в Библии.

Тот, кто придумал шестеренку для личинки цикады и сохранил ее в тайне до 2013 года, поверь, смог сохранить Свое Слово живым и действенным, чтобы спасти твою душу и в этом мире и в вечности.

__________________________

Где вы оказались? Вы на канале » Ключи разумения. Апокалипсис » — то, что вы хотели знать о Боге, Библии, но вам не рассказали. А мы рассказываем ясно и просто, с картинками. Отвечаем на сложные вопросы. Вы здесь не случайно , поэтому обязательно подпишитесь на наш канал, чтобы не пропустить новые статьи. Мы пишем, чтобы вы могли найти вечную жизнь и мир с Богом. Нас лучше всего читать по порядку с самого первого поста и далее.

Кто первым изобрел шестеренки? Бог или человек?

Самая древняя «шестеренка» обнаружена на ногах насекомых

Зубчатая передача, считавшаяся ранее одним из достижений технической мысли человека, используется личинками насекомых для синхронизации движения конечностей в прыжке.

Кто был первым из людей, придумавшим использовать зубчатую передачу, неизвестно. Шестеренки использовались в Антикитерском механизме около двух тысяч лет тому назад, в ряде работ Леонардо да Винчи использовались зубчатые передачи, очень похожие на современные.

 
Ученые из Кембриджского и Бристольского университетов  — специалист по движениям животных Малкольм Берроуз и инженер Грегори Саттон обнаружили округлые зубчатые структуры, очень напоминающие шестеренки, у личинок (нимф) Issus coleoptratus из рода свинушек отряда Полужесткокрылых, обитающих в Европе и Северной Америке. В отличие от кузнечиков, у этих насекомых ноги располагаются не по бокам туловища, а под ним. При такой постановке конечностей важно, чтобы движения левой и правой ноги были абсолютно синхронными, потому что если насекомое оттолкнется одной ногой чуть раньше чем другой, то его снесет в сторону. Чтобы приспособиться к прыжкам (а нимфы свинушек, имея размеры около 5 мм в длину, одним прыжком преодолевают расстояние в 1 метр), им, видимо, и пришлось пойти по пути «научно-технического прогресса».

Нимфа Issus coleoptratus (фото Малкольма Берроуза).

Та самая зубчатая передача, придуманная природой задолго до человека (фото Малкольма Берроуза).

Если сравнивать строение ног насекомых с анатомией нижних конечностей млекопитающих, то функцию тазобедренного сустава выполняет вертлуг — самый маленький членик ноги. На внутренней поверхности вертлугов находятся полукруглые образования с зубчатым краем.  Каждая такая «шестеренка» имеет 10-12 зубчиков, размер которых не превышает 15–30 мкм. Зубчики, напоминающие по форме акулий плавник, обеспечивают плавную работу передачи и не так сильно травмируют соприкасающиеся поверхности. Когда нимфа становится взрослой особью, «шестеренки» пропадают. Ученые связывают это с тем, что во взрослом состоянии насекомые не линяют и не могут заменить изношенные детали «механизма». Взрослые свинушки тоже прыгают, но для синхронизации движений конечностей используют трение между вертлугами обеих ног, предполагают ученые, хотя до конца это еще не изучено.

 
Любопытно, что зубчики, о которых идет речь, были обнаружены и описаны еще в 1957 году, но тогда энтомологи не смогли предположить, как насекомые их используют. Авторы исследования, результаты которого были недавно опубликованы в журнале
«Science»
, использовали специальную камеру, снимающую со скоростью 5 тысяч кадров в секунду. Движение ног в прыжке, при котором работают «шестеренки», длится всего лишь 30 миллисекунд.

По словам профессора Берроуза, механическая передача передает импульс быстрее, чем это могла бы делать нервная система. А если одна нога будет опережать другую, произойдет блокировка системы.  Другой соавтор исследования, Грегори Саттон, уже думает о том, как это открытие можно использовать: «Прежде мы считали, что подобные механизмы не могут быть столь миниатюрными из-за силы трения, но благодаря этим насекомым видим, что оказывается, и это возможно. Мы все еще шокированы от того, что обнаружили столь уникальную конструкцию у себя в саду».

«Рязанские ученые разработали технологию изготовления зубчатых передач нового поколения» в блоге «Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения»

 © rv-ryazan.ru

В 2008 году на одном из предприятий «Северстали» заработали несколько пар арочных шестеренок. Этот компонент служит в механизме упаковочной машины на ответственном участке уже более 10 лет и нареканий у инженеров не вызывает, хотя до того там была шевронная передача, которая не выдерживала больше четырех лет. Таким образом, «рязанская шестеренка» превосходит конкурентов более чем в два раза по эксплуатационной выносливости.

При этом Рязанский политех — единственный в мире, где не только получилось изготовить такую передачу, но и разработать экономически выгодную технологию, а заодно поставить производство арочных шестеренок на поток малыми партиями.

Началось все еще в 2004 году, с работ под руководством профессора Ремира Борисовича Марголита. Через два года появился первый опытный образец.

Сам принцип зубьев шестеренки в виде арки и все его преимущества были известны ученым-механикам давно. Но никто и никогда до самого недавнего времени не мог создать эту технологию в металле. Главной проблемой было спроектировать фрезерующую головку станка таким образом, чтобы можно было на шайбе, будущей шестеренке, нарезать ровные одинаковые изогнутые зацепы. Их также можно представить и в виде канавок. Так вот, в экспериментальных целях, конечно, их делали и раньше, но очень дорогим, непроизводительным способом, только чтобы просто создать хоть как-то и проверить справедливость теоретических выкладок. До практического применения, то есть до серийного производства, дело не дошло. Технологию почти забыли как неперспективную. Хотя данный тип зубчатых передач есть во всех учебниках для инженеров, но описывается как гипотетический.

Особенность арочной передачи в том, что именно форма арки наиболее предпочтительна для силовых нагрузок. И, как выяснилось, еще и очень устойчива к истиранию. Это очень хорошо описано теоретически, а теперь, наконец, впервые в истории механики еще и практически испытано.

Технология нарезания канавок и, соответственно, формирования зубьев очень сложная, и создавать ее пришлось долго. В результате производительность труда при производстве этого компонента удалось увеличить в десятки раз. В институте действует исследовательский фрезерный центр «Челленджер», в распоряжении которого есть четырехкоординатный станок. Благодаря работе ученых-исследователей, преподавателей кафедры, студентов и профессора Марголита, который и начал тему, удалось совершить ряд прорывов.

Удалось добиться того, что фрезерование производится по уже закаленной стали, так что дополнительная термообработка не требуется. Точность изготовления на станке составляет около одного микрона, и этого удается добиться за один проход фрезы. А при помощи специального механизма для притирки и абразивной пасты, можно повысить точность еще больше. В результате шестеренки получаются практически бесшумными. За счет идеального соответствия приработанных пар, они очень медленно изнашиваются. Собственно, полный выход из строя пары арочных колес пока не зарегистрирован.

Самое большое колесо, которое сделали в институте, имело диаметр 110 сантиметров, а самое маленькое — 4,5 см. Так что технология легко масштабируется. Такие арочные колеса можно даже изготавливать для часов, но только потребуется доработать метод производства для миниатюрных размеров.

Арочные шестеренки имеют широкие перспективы применения. Это и механические узлы с особо высокими нагрузками, и пассажирский транспорт, где очень важно отсутствие шума, и устройства, частый ремонт которых нежелателен. По стоимости арочные зубчатые колеса теперь уже не отличаются от стандартных комплектов косозубых передач, которые есть повсеместно. Ученые не стали останавливаться только на стали и экспериментируют с шестернями из полиэтилена и копролона. Прочные полимеры используются в современных двигателях автомобилей, и их надежность можно — а значит, нужно — увеличить.

Рязанская промышленность в ближайшее время готова подхватить и производство, и использование разработок, в частности завод «Тяжпрессмаш». У них очень высокие нагрузки на зубчатые передачи в прессовом оборудовании и в ковочных молотах. На опытной эксплуатации там задействованы около 10 пар арочных колес. Был проект внедрить новую технологию в поездах Московского метрополитена, но там пока в них не нуждаются, поскольку решили пойти по пути улучшения звукоизоляции самих вагонов. Однако все может измениться в ближайшее время.

Дальнейшим развитием станет еще большее уменьшение шероховатости зубьев передачи, чтобы выйти на предел возможностей арочной концепции. Еще идет работа по увеличению скорости фрезерования, чтобы как можно больше снизить себестоимость.Что же касается патентования, то ученые считают, что это не слишком корректный подход, когда речь идет о постоянно развивающейся технологии производства, в которой очень многое в ближайшее время изменится. Коллектив кафедры и студенты стараются довести технологию до максимально возможных характеристик, до совершенства, и конкурентов в мире у них фактически нет.

Шестерни. Виды и применение. Особенности и материал изготовления

Шестерни, зубчатки или зубчатые колеса – элементы зубчатой передачи, представляющей собой диск с зубьями. Устройство используется для отдачи крутящего момента путем зацепления с ответными зубьями других шестерней или зубчатого приводного ремня. При разнице диаметра контактной пары происходит передача оборотов от ведущей зубчатки на ведомую с ускорением или замедлением. Шестеренки используются в механизмах различной сложности, таких как часы, КПП автомобилей, редукторах, электромясорубках, блендерах, принтерах и т.д.

Материалы изготовления

Зубчатая передача используется в механизмах с различной нагрузкой, от совсем мизерной, к примеру, в наручных часах, до многотонной в промышленных редукторах.

Можно встретить шестерни из различных материалов:

  • Сталь.
  • Титан.
  • Алюминий.
  • Медь.
  • Латунь.
  • пластик.
  • Дерево.

Стальные и титановые отличаются высокой стойкостью к истиранию. Их зубцы выдерживают большие нагрузки. Они используются в механизмах с высокой скоростью оборотов или повышенной силой противодействия, поэтому для увеличения срока службы требуют применения смазочных материалов. Они способны работать в системах, где периодически происходит торможение массивных раскрученных элементов, так как их зубья устойчивы к динамическому воздействию.

Шестеренки из цветных металлов отличаются меньшей прочностью, однако обладают коррозионной стойкостью. Их часто применяют в механизмах с сухой сцепкой, без использования смазки. Нужно отметить, что взаимодействие шестерен из цветных металлов исключает образование искры. Это позволяет применять такие детали во взрывоопасной газовой среде.

Пластиковые зубчатки отличаются низкой прочностью. Они не предназначены на длительную работу на высоких оборотах, так как при нагреве в результате трения начинают плавиться. Их часто используют в механизмах игрушек, принтеров, блендеров, миксеров, а также прочей кухонной и бытовой технике. При заклинивании отдельных элементов зубчатой передачи зубцы на остальных пластиковых шестернях могут срываться, в результате чего механизм приходит в негодность.

Также можно встретить деревянные зубчатки. Такие шестерни не отличаются высокой прочностью, особенно в малых размерах. Их можно встретить в механизме старинных водяных и ветровых мельниц. Сейчас же они представлены в виде демонстрационных моделей зубчатой передачи, а также деревянных конструкторах.

Виды шестерен
Шестерни могут отличаться между собой не только по материалу изготовления, но и по другим параметрам:
  • Размеру.
  • Форме.
  • Глубине и направлению зубьев.

Основание зубчатки может быть цилиндрическим, коническим или прямым. Кроме этого, зубцы могут располагаться по внешней или внутренней кромке. Они бывают прямыми, скошенными, или иметь другую форму.

В зависимости от тех или иных составляющих, их можно разделить на следующие виды:
  • Прямозубые.
  • Косозубые.
  • С внутренним зацеплением.
  • Винтовые.
  • Секторные.
  • С круговыми зубьями.
  • Конические.
  • зубчатые рейки.
  • Звездочки.
  • Корончатые.
Прямозубые

Это наиболее распространенная и простая в производстве шестерня. Она представляет собой круглый профиль, зубцы которого располагаются по окружности и являются строго параллельными относительно оси вращения. Их изготовление возможно как методом фрезерования, так и отливки в форму. Особенность прямозубых шестеренок в том, что они могут передавать крутящий момент только на элементы расположенные относительно них параллельно в одной плоскости. Такой способ передачи обеспечивает самый высокий КПД, так как люфты и трение при стыковке элементов получаются минимальными. Кроме этого прямозубая стыковка сопровождается сравнительно меньшим давлением на зубья. Работа механизма сопровождается меньшим нагревом.

Косозубые шестерни

Зубчатые колеса этого типа имеют зубцы расположенные под уклоном. За счет этого они получаются более длинными. Это способствует возможности увеличения на них нагрузки. Они работают менее шумно, кроме этого отличаются плавностью.

Увеличенная ширина зубцов сопровождается повышенным трением. Как следствие такая деталь нагревается больше. Для предотвращения потери ее прочностных характеристик, требуется использование улучшенной системы смазки.

Косозубое колесо используют в механизмах, где требуется передача мощного крутящего момента с высокими оборотами. В силу смещенного направления усилия относительно посадочного вала такой зубчатки, при ее установке желательно применение упорных подшипников. Они препятствуют расхождению между сцепленными косыми шестернями, которые стремятся при вращении рассоединяться, так как каждый из них склонен к отклонению в разные стороны относительно друг друга.

С внутренним зацеплением

В более сложных механизмах используются шестеренки с зубьями расположенными по внутренней окружности. Их применение дает возможность обеспечить одинаковое направление вращения ведущего и ведомого вала. Это позволяет отказываться от дополнительных зубчаток, тем самым уменьшая габариты механизма. Такой технический прием можно встретить в конструкции насосов, а также в планетарной передаче. Производятся и действительно большие зубчатки с внутренним зацеплением, которые обеспечивают вращение поворотных механизмов кабины кранов и прочей землеройной, а также строительной техники.

Винтовые

Это легко угадываемые по форме профиля шестерни. Они имеют вид длинного цилиндра. Их зубья сделаны под винт, оборачиваемый вдоль цилиндра. Обычно такая зубчатка представляет собой вал с зубцами, а не диск как остальные.

Она используется для передачи крутящего момента на другую шестерню, расположенную относительно нее перпендикулярно. Причем сам узел примыкания получается достаточно компактным. Такая пара передает крутящий момент с понижающим или повышающим передаточным числом, поэтому ее часто можно встретить в конструкции редукторов.

Секторные

Это шестерня, зубья на которой нанесены не по всей окружности, а только частично на ширину сектора. За счет этого при сцеплении она делает неполный оборот, а только его часть, пока хватает зацепов. Обычно она используется в механизмах как ведущий элемент. Вращаясь на валу, она достигнув ответной шестерни цепляет ее и проворачивает на часть оборота. После прохождения ее зубцов, она вращается дальше, но последующая часть механизма останавливается до момента повторного примыкания зубцов. Таким образом, происходит шаговая передача крутящего момента.

Используя секторную шестерню можно обеспечить работу рывками от источника постоянного вращения. Это требуется для различного фасовочного оборудования на конвейерах и подобных устройствах.

С круговыми зубьями

Они имеют скругленные зубья, то есть с изгибом по радиусу. За счет этого они могут работать с увеличенной нагрузкой. Такие колеса обладают плавным ходом. Их недостаток в снижении КПД, зато они очень тихие.

Производство данных шестерен сложное, поэтому они применяются не так часто. Их стоимость выше, чем нескольких упрощенных зубчаток, решающих аналогичную задачу. Их применяют, если требуется добиться максимальной компактности и при этом низкого уровня шума готового механизма.

Конические

Такие шестерни могут передавать крутящий момент на валы, которые располагаются друг к другу под прямым углом. Их зубья могут быть прямыми, косыми, скругленными или тангенциальными. Это один из самых распространенных элементов. Его можно встретить в конструкции редукторов и дифференциала автомобиля. Такие зубчатки имеют зубья обычно только по наружной окружности. Коническая зубчатая пара состоит из элементов с разным количеством зубьев. В результате этого на таком узле происходит повышение или понижение передаточного числа.

Зубчатые рейки

Это элемент реечной передачи. Он представляет собой рейку с зубьями, предназначенную для стыковки с ответными шестернями. Такая пара позволяет превращать вращательное движение в поступательное, или же наоборот. Рейки бывают различной длины. Нередко они работают в сочетании с секторной зубчаткой, что обеспечивает выполнение возвратно-поступательных движений.

Звездочки

Это шестерни, предназначенные для соединения с роликовой цепью. Они применяются для передачи крутящего момента между элементами расположенными на расстоянии друг от друга. За счет разницы диаметра звездочек, и разного числа зубцов, при вращении такой пары происходит увеличение или понижение передаточного числа на ведомом элементе.

Также возможна работа звездочек посредством установки зубчатого ремня из резины или полимера Такое техническое решение сопровождает отсутствием необходимости выполнения смазки, а также понижением шума при оборотах. Однако ремень склонен к проскальзыванию под нагрузкой, так как способен растягиваться.

Корончатые

Это достаточно редкие шестерни, которые сложно спутать с любыми другими. Они отличаются тем, что зубья на них располагаются сбоку. За счет этого внешне они похожи на корону. Их применяют в сцепки с прямозубым колесом. Они не рассчитаны на большие нагрузки, и используются сугубо в силу необходимости корректировки формы механизма передачи, в случае необходимости его размещения в стесненный корпус или короб. Увидеть такие шестеренки можно в старинных башенных часах.

Похожие темы:

Шестерни в игре Раст | Rust Craft

Ни для кого не секрет, что шестеренки в реальной жизни — довольно полезный компонент. Они применяются как в сложных, так и в простых механизмах машиностроения, судостроения, а также в различной промышленности и в буровых установках.

В игре Rust шестеренки компонент далеко не бесполезный. Они используются во многих крафтах.

Шестерни

Содержимое статьи

Шестеренки в Rust

Шестеренки в Rust – компонент, который применяется при крафте таких предметов, как гаражные ворота, ветрогенераторы, капканы и т.д. При переработке игрок получает 10 единиц металлолома и 13 фрагментов металла.

Применение в крафтах
Название предмета Полный список ингредиентов
RAND-переключатель 5 единиц металла высокого качества, 1 шестерёнка
Бензопила 5 единиц металла, 2 шестерёнки, 6 металлических лезвий
Бинокль 5 единиц металла высокого качества, 1 шестерёнка
Блокатор 5 единиц металла высокого качества, 1 шестерёнка
Бронированная дверь 20 единиц металла высокого качества, 5 шестерёнок
Ветрогенератор 1500 единиц дерева, 30 единиц металла высокого качества, 3 шестерёнки, 10 листовых металлов
Высокие внешние деревянные ворота 3000 единиц дерева, 5 шестерёнок
Высокие внешние каменные ворота 3000 единиц камня, 10 шестерёнок
Гаражная дверь 300 фрагментов металла, 2 шестерёнки
Двойная бронированная дверь 25 единиц металла высокого качества, 5 шестерёнок
Игровой автомат Chippy 10 единиц металла высокого качества, 2 шестерёнки
Капкан 50 фрагментов металла, 1 шестерёнка
Лестничный люк 1 деревянная лестница, 300 фрагментов металла, 3 шестерёнки
Ловушка с дробовиком 500 единиц дерева, 250 фрагментов металла, 2 шестерёнки, 2 верёвки
Малый генератор 15 единиц металла высокого качества, 2 шестерёнки
Нажимная плита 150 единиц дерева, 1 металлическая пружина, 1 шестерёнка
Огнемётная турель 10 единиц металла высокого качества, 2 металлические трубы, 5 баллонов из-под пропана, 3 шестерёнки
Таймер 5 единиц металла высокого качества, 1 шестерёнка
Торговый автомат 20 единиц металла высокого качества, 3 шестерёнки
Тренировочная мишень 100 единиц дерева, 150 фрагментов металла, 1 шестерёнка

Добыча шестерёнок

Шестерёнки в Расте можно найти в следующих контейнерах:

Название контейнера Количество Шанс, %
Ящик с компонентами в подводной лаборатории 2-4 27
Затонувший сундук 2 14
Синий ящик в подводной лаборатории 2 14
Ящик 2 14
Аирдроп 5 8
Подземный житель 2-6 7
Подводный житель 2-4 7
Ученый с экскаватора 2 5
Ученый с грузового корабля 2 5
Ученый с военной базы 2 5
Затонувший ящик 2 5
Ученый с нефтяной вышки 2 5
Патрульный ученый 2 5
Арктический ученый 2 5
Бочка 2 2

Приобрести их можно в мирном городе, в магазине “Components”. Цена вопроса – 125 единиц металлолома за 1 шестерёнку.

Есть возможность изучения. Изучение обойдётся вам в 125 единиц металлолома. Крафт заберёт у вас 25 фрагментов металла и 100 единиц металлолома. Для крафта понадобится верстак 3 уровня.

Gear — Energy Education

Рисунок 1: Зубчатая передача [1]

Шестерня (также называемая зубчатым колесом ) представляет собой тип простой машины, которая используется для управления величиной или направлением силы. Шестерни используются в комбинации и соединяются друг с другом своими зубьями, называемыми шестернями , чтобы сформировать «зубчатую передачу» . Эти зубчатые передачи полезны для передачи энергии от одной части системы к другой. Системы, в которых используются шестерни и зубчатые передачи, включают велосипеды, автомобили, электрические отвертки и многие другие распространенные машины. [2]

Как они работают

Шестерни используют принцип механического преимущества, который представляет собой отношение выходной силы к входной силе в системе. Для шестерен механическое преимущество определяется передаточным числом , которое представляет собой отношение конечной скорости передачи к начальной скорости передачи в зубчатой ​​передаче. [3] Передаточное отношение определяется уравнением: [4]

Рисунок 2: Анимация зубчатой ​​пары. Видно, что меньшая шестерня вращается быстрее, чтобы не отставать от большего количества зубьев на большей шестерне. [5] [math]MA=\frac{\omega_A}{\omega_B}=\frac{r_B}{r_A}=\frac{N_B}{N_A}[/math]

где

  • [math]N[/math] — количество зубьев на шестерне,
  • [math]\omega[/math] — угловая скорость шестерни, а
  • [math]r[/math] — радиус шестерни.

Таким образом, если механическое преимущество зубчатой ​​передачи равно 3, это означает, что радиус последней передачи в цепочке в 3 раза больше радиуса первой передачи. При таком передаточном числе входная шестерня может вращаться с усилием, в 3 раза меньшим, чем выходная шестерня, но взамен она должна вращаться в 3 раза быстрее, чем конечная шестерня.

Это соотношение для зубчатых передач принципиально зависит от закона сохранения энергии. При анализе зубчатых передач эту концепцию легче понять, используя анализ сохраняемой мощности системы. Этот анализ связывает крутящие моменты шестерен с их угловыми скоростями. Полный анализ данного типа обмена можно посмотреть здесь ССЫЛКА БОРОТА .

Использование

Шестерни

служат двум основным целям: увеличению скорости или увеличению силы .Для увеличения одного из них необходимо идти на компромиссы. Например, чтобы увеличить скорость вращения колес велосипеда, необходимо увеличить усилие, прикладываемое к педалям. Точно так же, чтобы увеличить усилие на колесах, педали нужно крутить быстрее. Эта техника используется, когда гонщик пытается подняться на холм на велосипеде. Все это связано с законами сохранения энергии и мощности.

Шестерни широко используются во многих системах, но их легче всего распознать в повседневной жизни в автомобилях, на которых мы ездим.Автомобили должны использовать шестерни, чтобы эффективно и безопасно передавать энергию от двигателя к колесам. Двигатель на холостом ходу работает со скоростью около 1000 об/мин. Если бы двигатель был подключен непосредственно к колесам, это означало бы, что автомобиль должен двигаться со скоростью примерно 120 км/ч. Это означает, что если двигатель автомобиля будет включен, он немедленно разгонится до этой скорости. Когда двигатель переходил в диапазоны с высокими оборотами — около 7000 — автомобиль двигался со скоростью 840 км/ч! Хотя это кажется очень забавным, это крайне непрактично.Это непрактично из-за того, что для движения автомобиля требуется большое количество энергии, поэтому двигатель, пытающийся разогнаться до полной скорости сразу после запуска, не будет генерировать достаточной силы для движения автомобиля. Поэтому в автомобиле используются шестерни в трансмиссии или, альтернативно, «коробка передач», которая начинается с использования более низких передач, которые генерируют большую силу, чтобы заставить автомобиль двигаться, и в конечном итоге переходит на более высокие передачи, ориентированные на скорость. [3]

Тот же принцип передач применим к велосипедам; для подъема в гору требуются более низкие передачи, чтобы обеспечить большую силу для противодействия силе тяжести, и как только гонщик снова окажется на ровной поверхности, он может переключиться на более высокие передачи, чтобы увеличить скорость своего велосипеда.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

Каталожные номера

Что такое шестерни силовой передачи? Техническое резюме

Обновлено за февраль 2020 г.  || Функция шестерни заключается в зацеплении с другими шестернями для передачи измененного крутящего момента и вращения. Фактически, зубчатая передача может изменять скорость, крутящий момент и направление движения от источника привода.

Передаточное число косозубого или конического зубчатого колеса представляет собой число зубьев в большей шестерне, деленное на количество зубьев в меньшей шестерне.Другие типы зубчатых колес, например планетарные, имеют более сложные соотношения передаточных чисел.

Геометрия


и общая конструкция редуктора

Когда две шестерни с неравным числом зубьев входят в зацепление, механическое преимущество делает их скорости вращения и крутящие моменты разными.

В простейших конфигурациях шестерни плоские с цилиндрическими зубьями (с краями, параллельными валу), а вал входной шестерни параллелен валу выходной. Цилиндрические зубчатые колеса в основном вращаются через зацепление, поэтому их эффективность может составлять 98% или более на каждую ступень редуктора.Однако существует некоторое скольжение между поверхностями зубьев, и первоначальный контакт между зубьями происходит сразу по всей ширине зуба, вызывая небольшие ударные нагрузки, вызывающие шум и износ. Иногда смазка помогает смягчить эти проблемы.

В немного более сложных конфигурациях параллельные зубчатые передачи имеют косозубые шестерни, которые входят в зацепление под углом от 90° до 180° для большего контакта зубьев и более высокого крутящего момента. Спиральные редукторы подходят для приложений с более высокой мощностью, где долгосрочная эффективность работы важнее, чем первоначальная стоимость.Зубья косозубых шестерен постепенно входят в зацепление с поверхностями зубьев, обеспечивая более тихую и плавную работу, чем прямозубые зубчатые колеса. Кроме того, они имеют более высокую грузоподъемность.

Одно предостережение: угловой контакт зубьев создает усилие, которое должна преодолевать рама машины.

Независимо от подтипа, большинство зубчатых передач с параллельными осями имеют зубья шестерни с особыми эвольвентными профилями — адаптированными версиями скрученной дорожки окружности с воображаемой струной. Здесь сопрягаемые шестерни имеют касательные окружности шага для плавного зацепления качения, сводящего к минимуму проскальзывание.Связанное значение, точка шага, — это место, где одна шестерня первоначально соприкасается с точкой шага напарника.

Эвольвентные зубчатые передачи

также имеют траекторию действия, которая проходит через точку делительной окружности по касательной к базовой окружности.

Кроме плоскоосных редукторов существуют непараллельные и угловые редукторы. У них есть входной и выходной валы, которые выступают в разных направлениях, что дает инженерам больше вариантов монтажа и дизайна. Зубья таких зубчатых передач бывают коническими (прямыми, спиральными или нулевыми), червячными, гипоидными, косыми или косозубыми. Наиболее распространены конические зубчатые передачи с зубьями, нарезанными под углом или конической формы.

Гипоидные шестерни очень похожи на спирально-конические шестерни, но оси входного и выходного валов не пересекаются, поэтому проще интегрировать опоры. Напротив, зубчатые передачи Zerol имеют изогнутые зубья, которые выровнены с валом, чтобы минимизировать осевые нагрузки.

Редукторы общего назначения, комплекты для монтажа на валу


и червячные передачи

Зубчатые редукторы, называемые редукторами скорости, являются составной частью многих механических, электрических и гидравлических двигателей.По сути, это шестерня или ряд шестерен, объединенных таким образом, чтобы изменить крутящий момент двигателя. Обычно крутящий момент увеличивается прямо пропорционально уменьшению числа оборотов в единицу времени.

Редукторы скорости бывают двух видов: на базе и на валу. Типы с креплением на валу выпускаются в двух версиях. Один действительно монтируется на валу , поскольку входной вал приводного двигателя поддерживает его … со специальной муфтой для устранения реакции крутящего момента. Другой крепится к корпусу машины , поэтому входной вал не поддерживает вес редуктора и не компенсирует реакцию крутящего момента.

Согласно определению Американской ассоциации производителей зубчатых колес (AGMA), инженеры применяют термин «редуктор скорости» к узлам, работающим при скорости вращения шестерни ниже 3600 об/мин или скорости делительной линии ниже 5000 футов в минуту. (AGMA — это международная группа производителей, консультантов, ученых, пользователей и поставщиков зубчатых колес.)

Редукторы, работающие на более высоких скоростях, называются быстроходными. Производители основывают каталожные рейтинги и технические характеристики редукторов на этих стандартах AGMA.

(Подробнее после иллюстрации.)

Здесь показаны передачи брендов Spiroid и Helicon. Эти зубчатые передачи с косой осью подходят для передачи мощности под прямым углом в приложениях с высокими требованиями к плотности мощности и работают на непересекающихся и непараллельных осях. По сравнению с традиционными прямоугольными коническими и червячными передачами, смещение зубчатого колеса относительно осевой линии в зубчатых колесах под брендами Spiroid и Helicon обеспечивает больший контакт зубьев с поверхностью и приводит к более высокому коэффициенту контакта. Это повышает крутящий момент и обеспечивает плавную передачу движения.В зубчатых передачах марки Spiroid используется передовое программное обеспечение и инструменты, чтобы запатентованная зубчатая передача соответствовала требованиям конкретного применения. Зубчатые передачи тихие, жесткие и компактные, с передаточными числами от 3:1 до 300:1 и выше.

Типов редукторов столько же, сколько типов шестерен. Рассмотрим редукторы, в которых входной и выходной валы расположены под разными углами. Самыми распространенными из них являются червячные редукторы.

Червячные редукторы

используются в двигателях с низкой и средней мощностью.Они предлагают низкую начальную стоимость, высокие передаточные числа и высокий выходной крутящий момент в небольшом корпусе, а также более высокую устойчивость к ударным нагрузкам, чем редукторы с косозубыми передачами. В традиционной установке цилиндрический зубчатый червяк входит в зацепление с зубчатым колесом в форме диска с зубьями по окружности или торцу.

(Подробнее после видео.)

Большинство червячных передач имеют цилиндрическую форму с зубьями одинакового размера. В некоторых червячных редукторах используется геометрия зубьев с двойной огибающей — с делительным диаметром, который переходит от глубокого к короткому и обратно к глубокому, поэтому в зацепление входит больше зубьев.Независимо от версии, большинство зубчатых колес в червячных редукторах имеют чашевидные края зубьев, которые во время зацепления охватывают червячный вал. Во многих случаях скользящее зацепление снижает эффективность, но продлевает срок службы, поскольку сопряжение червячной передачи удерживает пленку смазки во время работы. Отношение червячной передачи — это количество зубьев колеса к количеству витков (заходов или ходов) на червяке.

Несколько слов о редукторах

Редуктор похож на редуктор, но редуктор не просто снижает скорость.Инженеры используют их везде, где требуется высокий крутящий момент при низкой скорости. Он уменьшает инерцию отраженной массы груза, что облегчает ускорение тяжелых грузов, позволяя конструкциям запускать двигатели меньшего размера. Редукторы бывают разных типов, от простых прямозубых до более сложных планетарных и гармонических редукторов, каждая из которых имеет свои характеристики и подходящие области применения. Одно предостережение: в некоторых случаях возникает проблема с люфтом редуктора. В этом случае рассмотрите возможность использования редуктора с малым или нулевым люфтом.

Редукторы, специальные редукторы и сервоприводы… включая планетарные передачи

Это самосмазывающиеся шестерни с металлическим сердечником от Intech для приложений с частыми циклами пуска и остановки и высоким крутящим моментом, когда компоненты силовой передачи должны противостоять ударам. Сервосистемы

представляют собой прецизионные установки с обратной связью и (в большинстве случаев) довольно строгими требованиями к точности. Поэтому для этих конструкций инженеры должны выбирать редукторы с сервоприводом с хорошей жесткостью на кручение, надежным выходным крутящим моментом и минимальным люфтом.OEM-производителям, которым поручено интегрировать сервосистемы, следует искать бесшумные редукторы, которые легко монтируются на двигатель и требуют минимального обслуживания или (если возможно) вообще его не требуют.

Фактически, во многих передовых машинах сервоприводы интегрированы в электромеханические устройства для конкретных приложений, и некоторые из этих устройств достаточно распространены, чтобы иметь специальные этикетки. Вот посмотрите на некоторые из наиболее распространенных.

Мотор-редуктор: Этот полный компонент движения представляет собой редуктор, интегрированный с электродвигателем переменного или постоянного тока.Обычно двигатель включает в себя шестерни на выходе (обычно в виде собранного редуктора) для снижения скорости и увеличения доступного выходного крутящего момента. Инженеры используют мотор-редукторы в машинах, которые должны перемещать тяжелые предметы. Спецификациями скорости для мотор-редукторов являются нормальная скорость и крутящий момент при остановке.

Коробка передач: Это замкнутая зубчатая передача … механический блок или компонент, состоящий из ряда встроенных шестерен. Планетарные передачи распространены в интегрированных коробках передач.

Планетарные шестерни: Особенно распространенные в сервосистемах, эти шестерни состоят из одной или нескольких внешних планетарных шестерен, которые вращаются вокруг центральной, или солнечной, шестерни.Обычно планетарные шестерни устанавливаются на подвижном рычаге или держателе, который вращается относительно солнечной шестерни. В наборах часто используется внешнее зубчатое колесо или кольцо, которое входит в зацепление с планетарными шестернями.

Передаточное число планетарного ряда требует расчета, поскольку существует несколько способов преобразования входного вращения в выходное. Обычно одно из этих трех зубчатых колес остается неподвижным; другой является входом, который обеспечивает питание системы, а последний действует как выход, который получает питание от приводного двигателя.Отношение входного вращения к выходному вращению зависит от количества зубьев в каждой шестерне и от того, какой компонент удерживается неподвижно.

WEISS North America производит делительно-поворотный стол TO220C с прямым приводом, который используется в этом испытательном стенде. Станок проверяет токарные детали автомобилей. Благодаря зубчатому приводу WEISS время переключения составляет всего 0,3 секунды… при времени цикла 1,9 секунды (по сравнению с 2,6 секунды в предыдущих моделях). Планетарные передачи

имеют ряд преимуществ по сравнению с другими передачами.К ним относятся высокая удельная мощность, возможность получения больших сокращений при небольшом объеме, несколько кинематических комбинаций, чистые реакции кручения и коаксиальный вал. Еще одним преимуществом планетарных коробок передач является эффективность передачи мощности. Потери обычно составляют менее 3% на ступень, поэтому вместо того, чтобы тратить энергию на механические потери внутри редуктора, эти редукторы передают большую часть энергии для продуктивного вывода движения.

Планетарные редукторы также эффективно распределяют нагрузку.

Несколько сателлитов делят передаваемую нагрузку между собой, что значительно увеличивает плотность крутящего момента. Чем больше планет в системе, тем больше нагрузочная способность и выше плотность крутящего момента. Эта компоновка также очень устойчива благодаря равномерному распределению массы и повышенной жесткости при вращении. К недостаткам можно отнести высокие несущие нагрузки, труднодоступность и сложность конструкции.

В сервосистемах, помимо повышения выходного крутящего момента, редукторы дают еще одно преимущество — сокращение времени установления.Время установления является проблемой, когда инерция двигателя мала по сравнению с инерцией нагрузки… проблема, которая является источником постоянных дебатов (и регулярных улучшений) в отрасли. Коробки передач уменьшают отраженную инерцию на органах управления на коэффициент, равный квадрату редуктора.

Волновая передача

Волновая передача представляет собой редуктор специальной конструкции для снижения скорости. Он использует эластичность металла (прогиб) шестерни для снижения скорости. (Наборы волновых зубчатых передач также известны как Harmonic Drives, что является зарегистрированным товарным знаком Harmonic Drive Systems Inc.) Преимущества использования волновой передачи включают отсутствие люфта, высокий крутящий момент, компактный размер и точность позиционирования.

Волновой редуктор состоит из трех компонентов: волнового генератора, гибкого шлица и кругового шлица.

Генератор волн представляет собой узел подшипника и стального диска, который называется заглушкой генератора волн. Внешняя поверхность вилки генератора волн имеет эллиптическую форму, обработанную в точном соответствии со спецификацией. Шариковый подшипник специальной конструкции запрессован вокруг этой втулки подшипника, благодаря чему подшипник принимает ту же эллиптическую форму, что и втулка генератора волн.Конструкторы обычно используют генератор волн в качестве входного элемента, обычно присоединенного к серводвигателю.

Это прогресс зацепления зубьев с гибкими шлицами с зубьями с круглыми шлицами. Профиль зубьев шестерен Harmonic Drive позволяет зацеплять до 30% зубьев… для более высокой жесткости и крутящего момента, чем у зубчатых передач с эвольвентными зубьями.

Flexspline представляет собой тонкостенную стальную чашку. Его геометрия позволяет стенкам чашки быть податливыми в радиальном направлении, но оставаться жесткими при кручении (поскольку чашка имеет большой диаметр).Производители втачивают зубья шестерни во внешнюю поверхность возле открытого конца чашки (около края). Flexspline обычно является выходным элементом механизма.

Чашка имеет жесткую втулку на одном конце для обеспечения прочной монтажной поверхности. Генератор волн вставляется внутрь гибкого шлица, так что подшипник находится в том же осевом положении, что и зубья гибкого шлица. Стенка гибкого шлица возле края чашки соответствует той же эллиптической форме подшипника. Это придает зубьям на внешней поверхности гибкого шлица эллиптическую форму.Таким образом, гибкие шлицы фактически имеют эллиптический диаметр шага зубчатого колеса на своей внешней поверхности.

Круговой шлиц представляет собой жесткое круглое стальное кольцо с зубьями на внутреннем диаметре. Обычно он прикреплен к корпусу и не вращается. Его зубья входят в зацепление с зубьями гибкого сплайна. Рисунок зуба гибкого шлица входит в зацепление с профилем зуба кругового шлица вдоль главной оси эллипса. Это зацепление подобно эллипсу, концентрически вписанному в круг. Математически вписанный эллипс касается окружности в двух точках.Однако зубья шестерни имеют конечную высоту. Таким образом, на самом деле есть две области (вместо двух точек) зацепления зубьев. Примерно 30% зубов задействованы постоянно.

Упругая радиальная деформация действует как очень жесткая пружина, чтобы компенсировать пространство между зубьями, которое в противном случае увеличило бы люфт.

Угол давления зубьев шестерни преобразует тангенциальную силу выходного крутящего момента в радиальную силу, действующую на подшипник генератора волн.Зубья гибкого шлица и кругового шлица входят в зацепление вблизи большой оси эллипса и выходят из зацепления на малой оси эллипса. Обратите внимание, что у гибкого шлица на два зуба меньше, чем у кругового, поэтому каждый раз, когда генератор волн делает один оборот, гибкий и круговой шлицы смещаются на два зуба. Передаточное число рассчитано:

количество зубьев flexspline ÷ (количество зубьев flexspline – количество зубьев кругового шлица)

Движение зубчатого зацепления (кинематика) волновой передачи отличается от планетарной или цилиндрической передачи.Зубья входят в зацепление таким образом, что до 30 % зубьев (60 для передаточного числа 100:1) постоянно входят в зацепление. Это контрастирует с шестью зубьями для планетарной передачи и одним или двумя зубьями для цилиндрической шестерни.
Кроме того, благодаря кинематике зубья шестерни входят в зацепление с обеих сторон боковой поверхности зуба. Люфт — это разница между межзубным промежутком и шириной зуба, и эта разница равна нулю в волновой передаче.

(Подробнее после галереи. Нажмите на фотографии для увеличения.)

В рамках конструкции производитель предварительно натягивает зубья шестерни гибкого шлица по отношению к зубьям кругового шлица на главной оси эллипса .

Зубья Flexspine и Circular Spline входят в зацепление вблизи большой оси эллипса и расцепляются на малой оси эллипса.

Преднатяг таков, что напряжения значительно ниже предела выносливости материала. По мере износа зубьев шестерни эта упругая радиальная деформация действует как жесткая пружина, компенсируя пространство между зубьями, которое в противном случае вызвало бы увеличение люфта.Это позволяет производительности оставаться постоянной в течение всего срока службы редуктора.

Волновая передача

обеспечивает высокое отношение крутящего момента к весу и крутящего момента к объему. Легкая конструкция и одноступенчатое передаточное отношение (до 160:1) позволяют инженерам использовать эти редукторы в приложениях, требующих минимального веса или объема. Небольшие двигатели могут использовать большое механическое преимущество передаточного числа 160: 1 для создания компактного, легкого и недорогого устройства.

Еще одним профилем зуба для волновой передачи является S-образная форма зуба.Такая конструкция позволяет зацепить большее количество зубьев шестерни. В результате удваивается жесткость на кручение, удваивается номинальный максимальный крутящий момент и продлевается срок службы. Форма зуба S не использует эвольвентную кривую зуба. Вместо этого он использует серию чистых выпуклых и вогнутых дуг окружности, которые соответствуют локусам точек взаимодействия, продиктованным теоретическим анализом и анализом САПР.

Увеличенный радиус корневой галтели делает зуб S намного прочнее, чем зуб эвольвентного зубчатого колеса. Он выдерживает более высокие нагрузки на изгиб (растяжение), сохраняя при этом безопасный запас прочности.

Прочтите статью по теме: Как выбрать мотор-редуктор за четыре простых шага

Все, что вам нужно знать о шестернях. Типы и детали

Шестерни являются фундаментальной частью любого механизма из-за их способности передавать движение, силу и крутящий момент между различными компонентами. Существует огромное количество различных типов шестерен, в зависимости от того, какую задачу они выполняют: изменение скорости или силы вращения, изменение оси вращения, передача мощности между двигателем и другими движущимися элементами…

Сегодня в Bitfab мы научим вас всему, что вам нужно знать о шестернях.

Что такое шестерня?

Шестерня определяется как колесо с зубцами на кромке, обычно цилиндрическое, которое используется для передачи движения от элемента, производящего энергию, такого как двигатель, к точке, где мы хотим приложить усилие, с преобразованиями оси вращения. или скорость.

Из каких частей состоит шестерня?

Шестерня может быть очень сложной, но самые распространенные из них состоят из трех отдельных частей: зубчатого венца, передающего движение, подшипника, с которым соединяется вал (двигателя или другой части механизма), и перегородки. между ними, который иногда появляется в виде рук.

Перегородка или плечи шестерни

Это часть шестерни, которая соединяет заводную головку и подшипник для передачи движения. Вариантов этой детали множество, так как в зависимости от технических требований можно сделать очень прочную, но тяжелую сплошную перегородку или менее прочные, но более легкие тонкие радиальные кронштейны. Элемент веса может иметь решающее значение, чтобы не добавлять лишнюю массу, так как, увеличивая вес движущегося элемента, мы увеличиваем инерцию в нашей системе.

В связи с необходимостью найти шестерни с соответствующей перегородкой существует множество промежуточных вариантов, с тонкими, толстыми, сплошными, перфорированными перегородками…

Подшипник шестерни

Подшипник — это деталь, к которой крепится ось, которая будет передавать движение. Этот вал может быть от двигателя или от другой части механизма.

Венец шестерни

Коронка или обод шестерни — это место, где расположены зубья, и это часть шестерни, которая в значительной степени определяет поведение шестерни.Как форма, так и свойства формы и размера зубьев заставляют шестерню вести себя так или иначе.

Поскольку свойства самой шестерни тесно связаны с тем, сколько у нее зубьев и как они расположены, давайте сначала рассмотрим части зуба в шестерне.

Части зуба

Как видите, зуб состоит из следующих частей:

  • Top Land : Наружная часть зуба.
  • Торец и фланг : верхняя и нижняя часть боковой стороны зуба, которая представляет собой контактную поверхность между двумя колесами при их зацеплении.
  • Нижний край : Нижняя часть зуба или промежуточная область между двумя зубьями.
Геометрия короны: окружности, которые ее определяют

Кроме того, геометрия короны определяется серией окружностей, которые придают шестеренке ее форму:

  • Корневой круг : Отмечает нижний край или основание зубов. Определяет внутренний диаметр шестерни.
  • Делительная окружность : Отмечает разделение между двумя частями боковой поверхности зуба: лицевой и боковой.Это самая важная окружность, и все остальные определяются в соответствии с ней. Он делит зуб на две части: дедендум и придаток.
  • Внешний или дополнительный круг : Отмечает верхнюю площадку зубьев. Это внешний диаметр шестерни.

De esta manera nos quedaría el diente dividido en dos partes, el pie y la cabeza

  • Дедендум : Нижняя часть зуба между корневой окружностью и делительной окружностью.
  • Приложение : Верхняя часть зуба между делительной окружностью и внешней окружностью.

Возвращаясь к коронке и по отношению к зубам, основные параметры коронки:

  • Количество зубьев : определяет передаточное отношение и является одним из наиболее важных параметров, определяющих поведение шестерни.
  • Полная глубина : Общая высота, измеренная от нижнего края до верхнего края.
  • Круговой шаг : Расстояние между одной частью зуба и такой же частью следующего зуба.Он отмечает расстояние между зубами и тесно связан с их количеством.
  • Круговая толщина : Толщина зуба.

Типы шестерен

В зависимости от того, что мы хотим сделать в нашем механизме, нам нужно будет выбрать тот или иной тип шестерни, так как каждая из них предназначена для очень конкретной функции.

Цилиндрические шестерни. прямое цилиндрическое зубчатое колесо

Наиболее распространенный тип редуктора, используемый, когда необходимо уменьшить или увеличить усилие или скорость в условиях, когда скорость не очень высока.

Винтовая цилиндрическая шестерня

Чуть более доработанная версия предыдущей. Более тихий и способный работать на более высоких скоростях. Они также двузубые. Также доступны с двойными спиральными зубьями в противоположных направлениях, которые поддерживают еще более высокие скорости и производительность.

Коническая шестерня с прямыми зубьями

Применяются для изменения направления вращения в механизме, обычно перпендикулярного, когда не требуются высокие скорости.

Коническая шестерня со спиральными зубьями

Как и предыдущие, используются для изменения направления вращения, но в этом случае поддерживаемая скорость выше.

Внутренняя шестерня

Они работают так же, как традиционные внешние шестерни, но более компактны, чем внешние шестерни с теми же характеристиками.

Планетарные передачи

В этом типе передач используется центральная шестерня, вокруг которой вращаются меньшие, отсюда и название, поскольку они напоминают нам о солнечной системе с солнцем в центре и планетами, вращающимися вокруг него.

Червячная передача

Эти шестерни широко используются, поскольку они обеспечивают очень постоянную выходную скорость и работают без вибрации или шума. Кроме того, эти механизмы обычно достаточно компактны.

Зубчатая рейка и шестерня

Эти шестерни позволяют нам преобразовывать вращательное движение в линейное и наоборот, поэтому они чрезвычайно полезны.

фактов о снаряжении для детей

Шестерни в зацеплении в движении

Шестерни представляют собой механические детали с нарезанными зубьями, предназначенными для соединения с зубьями другой детали для передачи или приема силы и движения.Шестерни также иногда называют зубчатыми колесами или зубчатыми колесами или зубцами. Нарезанные зубы также иногда называют винтиками.

Материалы для зубчатых передач

При изготовлении шестерен используются многочисленные цветные сплавы, чугуны, порошковая металлургия и даже пластмассы. Однако чаще всего используются стали из-за их высокого отношения прочности к весу и высокой стоимости.

Типы

Внешние и внутренние шестерни

Внешняя шестерня — это шестерня с зубьями, сформированными на внешней поверхности цилиндра или конуса.И наоборот, внутренняя шестерня представляет собой шестерню с зубьями, сформированными на внутренней поверхности цилиндра или конуса. Для конических зубчатых колес внутреннее зубчатое колесо — это зубчатое колесо с углом наклона более 90 градусов. Внутренние шестерни не вызывают изменения направления выходного вала.

Шпора

Цилиндрические зубчатые колеса или Прямозубые зубчатые колеса являются простейшим типом зубчатых колес. Они состоят из цилиндра или диска с радиально выступающими зубьями. Хотя зубья не прямолинейные (но обычно специальной формы для достижения постоянного передаточного отношения, в основном эвольвентные, но реже циклоидальные), край каждого зуба прямой и выровнен параллельно оси вращения.Эти шестерни правильно зацепляются друг с другом только в том случае, если они установлены на параллельных валах. Зубчатые нагрузки не создают осевого усилия. Цилиндрические шестерни отлично работают на средних скоростях, но имеют тенденцию быть шумными на высоких скоростях.

Спиральный

Косозубая шестерня с внешним контактом в действии Косозубые шестерни
Вверху: параллельная конфигурация
Внизу: скрещенная конфигурация

Косозубые шестерни или «сухие фиксированные» шестерни предлагают усовершенствование по сравнению с прямозубыми шестернями. Передние кромки зубьев не параллельны оси вращения, а поставлены под углом.Поскольку шестерня изогнута, этот угол делает зуб сегментом спирали. Косозубые шестерни могут быть зацеплены в параллельных или перекрестных ориентациях. Первое относится к тому, когда валы параллельны друг другу; это самая распространенная ориентация. В последних валы непараллельны, и в этой конфигурации шестерни иногда называют «косыми шестернями».

Угловые зубья входят в зацепление более плавно, чем зубья прямозубых шестерен, благодаря чему они работают более плавно и тихо.В параллельных косозубых зубчатых колесах каждая пара зубьев сначала входит в контакт в одной точке на одной стороне зубчатого колеса; подвижная кривая контакта затем постепенно увеличивается по всей поверхности зуба до максимума, а затем отступает до тех пор, пока зубья не разорвут контакт в одной точке на противоположной стороне. В цилиндрических зубчатых колесах зубья внезапно встречаются в линии контакта по всей своей ширине, вызывая напряжение и шум. Цилиндрические шестерни издают характерный визг на высоких скоростях. По этой причине цилиндрические зубчатые колеса используются в низкоскоростных приложениях и в ситуациях, когда контроль шума не является проблемой, а косозубые зубчатые колеса используются в высокоскоростных приложениях, при передаче большой мощности или там, где важно снижение шума.Скорость считается высокой, когда скорость линии подачи превышает 25 м/с.

Недостатком косозубых передач является результирующая осевая нагрузка, которая должна компенсироваться соответствующими упорными подшипниками, и большая степень трения скольжения между зацепляющимися зубьями, что часто устраняется добавками в смазку.

Двойная спираль

Двойные косозубые и шевронные шестерни похожи, но разница в том, что шевронные шестерни не имеют канавки посередине, как двойные косозубые шестерни.Двойные косозубые шестерни преодолевают проблему осевой нагрузки, возникающую в одинарных косозубых шестернях, за счет использования двух наборов зубьев, расположенных в форме буквы V. Двойную косозубую шестерню можно представить как две соединенные вместе зеркальные косозубые шестерни. Такое расположение компенсирует результирующую осевую силу, поскольку каждая половина зубчатого колеса действует в противоположном направлении, в результате чего результирующая осевая сила равна нулю. Такое расположение может устранить необходимость в упорных подшипниках. Однако двойные косозубые шестерни сложнее в изготовлении из-за их более сложной формы.

Для обоих возможных направлений вращения существуют два возможных расположения противоположно ориентированных косозубых колес или поверхностей зубчатых колес. Одна схема стабильна, а другая неустойчива. В стабильной ориентации поверхности винтовой шестерни ориентированы так, что каждая осевая сила направлена ​​к центру шестерни. При нестабильной ориентации обе осевые силы направлены от центра шестерни. В обоих случаях общая (или нетто ) осевая сила, действующая на каждую шестерню, равна нулю, если шестерни выровнены правильно.Если шестерни смещаются в осевом направлении, неустойчивое расположение создает результирующую силу, которая может привести к разборке зубчатой ​​передачи, в то время как стабильное расположение создает результирующую корректирующую силу. Если направление вращения меняется на противоположное, направление осевых усилий также меняется на противоположное, поэтому устойчивая конфигурация становится неустойчивой, и наоборот.

Стабильные двойные косозубые шестерни можно напрямую заменять прямозубыми цилиндрическими шестернями без необходимости использования других подшипников.

Скос

Коническое зубчатое колесо имеет форму прямого круглого конуса с обрезанной большей частью вершины.При зацеплении двух конических шестерен их воображаемые вершины должны находиться в одной точке. Оси их валов также пересекаются в этой точке, образуя произвольный непрямой угол между валами. Угол между валами может быть любым, кроме нуля или 180 градусов. Конические зубчатые колеса с одинаковым числом зубьев и осями валов под углом 90 градусов называются угловыми зубчатыми колесами .

Спиральные фаски

Спирально-конические зубчатые колеса могут быть изготовлены типа Gleason (дуга окружности с непостоянной глубиной зуба), типа Oerlikon и Curvex (дуга окружности с постоянной глубиной зуба), Cyclo-Palloid Klingelnberg (эпициклоида с постоянной глубиной зуба) или Palloid Klingelnberg.Спиральные конические зубчатые колеса имеют те же преимущества и недостатки по сравнению со своими прямозубыми собратьями, что и косозубые зубчатые колеса по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами. Прямые конические шестерни обычно используются только при скоростях ниже 5 м/с (1000 футов/мин) или, для небольших шестерен, при 1000 об/мин.

Примечание. Профиль зуба цилиндрической шестерни соответствует эвольвенте, а профиль зуба конической шестерни — октоиду. Все традиционные генераторы конических зубчатых колес (например, Gleason, Klingelnberg, Heidenreich & Harbeck, WMW Modul) производят конические зубчатые колеса с восьмигранным профилем зубьев.ВАЖНО: Для 5-осевых фрезерованных конических зубчатых колес важно выбрать такой же расчет/компоновку, что и при обычном методе изготовления. Упрощенные расчетные конические колеса на основе эквивалентного цилиндрического колеса нормального сечения с эвольвентной формой зуба показывают девиантную форму зуба с пониженной прочностью зуба на 10-28 % без смещения и на 45 % со смещением [Дисс. Хюнеке, ТУ Дрезден]. Кроме того, «эвольвентные конические шестерни» создают больше шума.

Гипоидный

Гипоидные шестерни напоминают спиральные конические шестерни, за исключением того, что оси валов не пересекаются.Поверхности шага кажутся коническими, но, чтобы компенсировать смещение вала, на самом деле представляют собой гиперболоиды вращения. Гипоидные передачи почти всегда предназначены для работы с валами под углом 90 градусов. В зависимости от того, в какую сторону смещен вал относительно угла наклона зубьев, контакт между зубьями гипоидной шестерни может быть даже более гладким и постепенным, чем у зубьев спирально-конической шестерни, но также иметь скользящее действие вдоль зацепляющихся зубьев при вращении. и поэтому обычно требуются некоторые из наиболее вязких типов трансмиссионного масла, чтобы избежать его выдавливания из сопрягаемых поверхностей зубьев, масло обычно обозначается HP (для гипоидного), за которым следует число, обозначающее вязкость.Кроме того, шестерня может быть сконструирована с меньшим количеством зубьев, чем коническая спиральная шестерня, в результате чего передаточное число 60:1 и выше возможно при использовании одного набора гипоидных шестерен. Этот тип передачи наиболее распространен в трансмиссиях автомобилей вместе с дифференциалом. В то время как обычная (негипоидная) зубчатая передача подходит для многих применений, она не идеальна для трансмиссии транспортных средств, поскольку создает больше шума и вибрации, чем гипоидная. Вывод на рынок гипоидных передач для массового производства был инженерным усовершенствованием 1920-х годов.

Корона

Зубчатые колеса или Противоположные зубчатые колеса представляют собой особую форму конического зубчатого колеса, зубья которого выступают под прямым углом к ​​плоскости колеса; по своей ориентации зубы напоминают точки на коронке. Коронная шестерня может точно зацепляться только с другой конической шестерней, хотя иногда можно увидеть, что коронная шестерня входит в зацепление с цилиндрическими шестернями. Коронная шестерня также иногда зацепляется со спусковым механизмом, например, в механических часах.

Червь

Червяки напоминают винты.Червяк находится в зацеплении с червячным колесом , внешне похожим на прямозубую шестерню.

Комплекты червячной передачи

— это простой и компактный способ достижения высокого крутящего момента при низком передаточном числе. Например, косозубые передачи обычно ограничиваются передаточными числами менее 10:1, а червячные передачи варьируются от 10:1 до 500:1. Недостатком является возможность значительного скольжения, что приводит к низкой эффективности.

Червячная передача является разновидностью косозубой передачи, но ее угол наклона винтовой линии обычно несколько велик (близок к 90 градусам), а корпус обычно довольно длинный в осевом направлении.Эти атрибуты придают ему качества винта. Отличие червячной передачи от косозубой заключается в том, что по крайней мере один зуб остается на полный оборот вокруг спирали. Если это происходит, это «червь»; если нет, то это «винтовая шестерня». У червя может быть всего один зуб. Если этот зуб сохраняется в течение нескольких оборотов вокруг спирали, то на первый взгляд кажется, что червяк имеет более одного зуба, но на самом деле мы видим, что один и тот же зуб снова появляется через определенные промежутки времени по всей длине червяка. Применяется обычная номенклатура винтов: однозубый червяк называется однозаходная или однозаходная ; червяк с более чем одним зубом называется многозаходным или многозаходным .Угол подъема червяка обычно не указывается. Вместо этого дается угол опережения, равный 90 градусам минус угол винтовой линии.

В червячной передаче червяк всегда может приводить в движение шестерню. Однако, если шестерня попытается привести червяк в движение, она может преуспеть, а может и нет. В частности, если угол опережения мал, зубья шестерни могут просто сцепиться с зубьями червяка, потому что составляющая силы по окружности червяка недостаточна для преодоления трения. Однако в традиционных музыкальных шкатулках шестерня приводит в движение червяк с большим углом наклона спирали.Эта сетка приводит в движение лопасти ограничителя скорости, закрепленные на червячном валу.

Червячные передачи, которые блокируются, называются самоблокирующимися , которые можно использовать с пользой, например, когда желательно установить положение механизма путем вращения червяка, а затем заставить механизм удерживать это положение. . Примером может служить головка машины, встречающаяся на некоторых типах струнных инструментов.

Если шестерня в червячной передаче представляет собой обычную косозубую шестерню, то достигается только одна точка контакта.Если требуется передача мощности от средней до высокой, форма зубьев шестерни изменяется для достижения более плотного контакта за счет того, что обе шестерни частично охватывают друг друга. Это делается путем создания обоих вогнутых и соединения их в седловой точке; это называется конусным приводом или «двойным охватом».

Червячные передачи могут быть правосторонними или левосторонними в соответствии с давно установившейся практикой резьбы.

Некруглая

Некруглые шестерни предназначены для специального назначения.В то время как обычная передача оптимизирована для передачи крутящего момента другому зацепленному элементу с минимальным шумом и износом и максимальной эффективностью, основной задачей некруглой передачи могут быть изменения передаточного числа, колебания смещения оси и многое другое. Общие области применения включают текстильные машины, потенциометры и бесступенчатые трансмиссии.

Рейка и шестерня

Реечная передача

Рейка представляет собой зубчатый стержень или стержень, который можно рассматривать как секторную шестерню с бесконечно большим радиусом кривизны.Крутящий момент можно преобразовать в линейную силу, зацепив рейку с шестерней: шестерня поворачивается; стойка движется прямолинейно. Такой механизм используется в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение поперечной рулевой тяги слева направо. Рейки также фигурируют в теории геометрии зубчатых колес, где, например, форма зубьев взаимозаменяемого набора зубчатых колес может быть указана для зубчатой ​​рейки (бесконечный радиус), а затем формы зубьев для зубчатых колес конкретных фактических радиусов получаются из тот.Реечный тип передачи используется в зубчатой ​​железной дороге.

Эпициклический

В планетарной передаче перемещается одна или несколько осей шестерни. Примерами являются солнечная и планетарная передачи (см. ниже), циклоидальный привод и механические дифференциалы.

Солнце и планета
Солнечная (желтая) и планетарная (красная) шестерни

Солнечная и планетарная передача — это метод преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, который использовался в паровых двигателях. Джеймс Ватт использовал его на своих ранних паровых двигателях, чтобы обойти патент на кривошип, но это также давало преимущество в виде увеличения скорости маховика, поэтому Ватт мог использовать более легкий маховик.

На рисунке солнце желтое, планета красная, возвратно-поступательный рычаг синий, маховик зеленый, а карданный вал серый.

Гармоник

Гармоническая передача — это специализированный механизм передачи, который часто используется в промышленном управлении движением, робототехнике и аэрокосмической отрасли благодаря своим преимуществам по сравнению с традиционными системами передач, включая отсутствие люфта, компактность и высокие передаточные числа.

Сепаратор

Клетка на ветряной мельнице Пантиго, Лонг-Айленд (с отключенной ведущей шестерней)

Сепараторное зубчатое колесо , также называемое фонарным зубчатым колесом или фонарным зубчатым колесом , имеет цилиндрические стержни в качестве зубьев, параллельные оси и расположенные по окружности вокруг нее, подобно стержням на круглой птичьей клетке или фонаре.Узел удерживается вместе дисками на каждом конце, в которые вставлены зубчатые стержни и ось. Шестерни с обоймой более эффективны, чем сплошные шестерни, и грязь может просачиваться сквозь стержни, а не застревать и увеличивать износ. Их можно изготовить с помощью очень простых инструментов, поскольку зубья формируются не путем резки или фрезерования, а путем сверления отверстий и вставки стержней.

Иногда используемая в часах шестерня с обоймой всегда должна приводиться в движение зубчатым колесом, а не использоваться в качестве привода.Сепаратор изначально не был одобрен консервативными производителями часов. Он стал популярным в башенных часах, где грязные условия работы были наиболее обычным явлением. Внутренние американские часовые механизмы часто использовали их.

Магнитная шестерня

Все зубья каждого зубчатого компонента магнитных передач действуют как постоянный магнит с периодическим чередованием противоположных магнитных полюсов на сопрягаемых поверхностях. Компоненты зубчатой ​​передачи установлены с возможностью люфта, аналогичной другим механическим передачам.Хотя они не могут прилагать такое же усилие, как традиционная шестерня, такие шестерни работают без соприкосновения и поэтому невосприимчивы к износу, имеют очень низкий уровень шума и могут проскальзывать без повреждений, что делает их очень надежными. Их можно использовать в конфигурациях, которые невозможны для шестерен, которые должны физически соприкасаться, и могут работать с неметаллическим барьером, полностью отделяющим движущую силу от нагрузки. Магнитная муфта может передавать усилие в герметичный корпус без использования радиального уплотнения вала, которое может протекать.

Что такое вал-шестерня? (с картинками)

В своей основной форме шестерни представляют собой круглые зубчатые устройства, позволяющие преобразовывать скорость двигателя в крутящий момент. Шестерни либо установлены на валу шестерни, либо являются его частью. Многие из наиболее распространенных шестерен имеют отверстие в центре, известное как отверстие, через которое проходит вал шестерни. При вращении вала шестерни вращается и шестерня.

По сути, вал шестерни — это ось шестерни, обеспечивающая вращение, которое позволяет одной шестерне входить в зацепление с другой и вращать ее.Этот процесс часто называют редуктором, и он необходим для передачи лошадиных сил от двигателя к приводному механизму. Преобразование частоты вращения двигателя в крутящий момент обеспечивает движущую силу, приводящую в действие, например, колеса автомобиля. Через шестерни и валы в автомобильной трансмиссии двигатель может работать с постоянной скоростью, в то время как автомобильные колеса могут вращаться быстрее или медленнее или даже в обратном направлении, используя одно и то же направление вращения двигателя и скорость.

Маховик обычного автомобильного двигателя соединен с валом-шестерней, на котором установлено несколько шестерен разного размера.Благодаря горизонтальному перемещению вала эти главные шестерни входят в зацепление и расцепляются с другими большими и меньшими шестернями, также установленными на валах шестерен. Кроме того, приводной вал, который передает мощность от зубчатой ​​передачи в автомобильной трансмиссии на ось и на ведущие колеса, является одним из очень распространенных примеров зубчатого вала.

Зубчатые валы также могут содержать зубья шестерни, встроенные в вал, таким образом становясь шестерней вала.Такие валы с зацеплением на каждом конце называются шестернями с пересекающимися валами. Конические зубчатые колеса и спиральные зубчатые колеса представляют собой зубчатые колеса с пересекающимися валами. Хорошим примером этого типа передачи является винт вертолета. Шестерня с вертикальным пересекающимся валом от двигателя входит в зацепление с одной или несколькими шестернями с горизонтальным валом для вращения роторов.

Тот же принцип применим к автомобилю.Приводной вал часто представляет собой вал на конце трансмиссии и шестерню с пересекающимся валом на конце дифференциала. Эта конфигурация позволяет преобразовывать вертикальное движение в горизонтальное.

Некоторые типы зубчатых валов представляют собой эксцентриковые валы, валы с муфтой, шлицевые валы и шпоночные валы.Шестерни, используемые в тяжелых условиях, скорее всего, будут изготовлены из прочного металла. Другими материалами, используемыми для изготовления этих валов, являются медь, алюминий и пластик. Первоначальный зубчатый вал, обычно встречающийся в средневековых шлифовальных кругах, был сделан из дерева.

Поиск идеальных материалов для зубчатых колес

При проектировании отдельного зубчатого колеса или зубчатой ​​передачи выбор материала будет либо основным фактором, на котором основана геометрия зубчатого колеса, либо характеристики зубчатого колеса будут определять правильный выбор материала.Существует различное сырье, которое обычно используется в производстве зубчатых передач, и у каждого из них есть свои преимущества, в которых его механические свойства выделяются как лучший выбор. Основными категориями материалов являются сплавы меди, сплавы железа, сплавы алюминия и термопласты.

При разработке зубчатой ​​передачи, которая будет подвергаться воздействию коррозионной среды или должна быть немагнитной, обычно лучшим выбором является медный сплав. (Предоставлено KHK-USA)

Медные сплавы

При разработке редуктора, который будет подвергаться воздействию коррозионной среды или должен быть немагнитным, обычно лучшим выбором является медный сплав.Три наиболее распространенных медных сплава, используемых в зубчатых передачах, — это латунь, фосфористая бронза и алюминиевая бронза. Латунь – это сплав меди и цинка. Количество цинка различается в различных латунных сплавах, и его присутствие изменяет пластичность сплава.

Низкое содержание цинка поддерживает высокий уровень пластичности латунного сплава, в то время как более высокая концентрация цинка снижает пластичность сплава. Медная основа латунных сплавов способствует легкости обработки и антимикробным свойствам.Зубчатые колеса, обычно изготавливаемые из латунных сплавов, представляют собой цилиндрические зубчатые колеса и зубчатые рейки, которые будут использоваться в условиях низкой нагрузки, например, в системах привода приборов.

Фосфорная бронза — еще один медный сплав, в котором медь сочетается с оловом и фосфором. Добавление олова в медь увеличивает прочность сплава и улучшает его коррозионную стойкость. Добавление фосфора улучшает как износостойкость, так и жесткость сплава. Повышенная коррозионная стойкость и износостойкость делают сплав фосфористой бронзы отличным выбором для компонентов привода с высоким коэффициентом трения.Червячные колеса изготавливаются с использованием этого сплава, так как он противостоит износу, вызванному трением, когда колесо находится в зацеплении с червяком, и может сопротивляться разрушению из-за смазки.

Алюминиевая бронза

— это третий медный сплав, используемый в зубчатых передачах. Этот сплав сочетает в себе медь с алюминием, железом, никелем и марганцем. Сплавы алюминия с бронзой обладают более высокой износостойкостью, чем сплавы фосфористой бронзы, а также обладают превосходной коррозионной стойкостью. Добавление железа повышает износостойкость этого сплава.Никель и марганец повышают коррозионную стойкость. Алюминиево-бронзовые сплавы могут противостоять коррозии из-за окисления, воздействия соленой воды и воздействия органических кислот. Дополнительная износостойкость этих сплавов позволяет создавать шестерни, способные выдерживать значительно большую нагрузку, чем шестерни аналогичного размера, изготовленные из сплавов фосфористой бронзы. Типичные зубчатые колеса, изготовленные из сплавов алюминиевой бронзы, включают косозубые шестерни со скрещенными осями (винтовые передачи) и червячные колеса.

Когда конструкция зубчатого колеса требует превосходной прочности материала, лучшим выбором являются сплавы железа.В необработанном виде из серого чугуна можно отливать и обрабатывать шестерни. (Предоставлено KHK-USA)

Железные сплавы

Если конструкция редуктора требует повышенной прочности материала, лучшим выбором являются сплавы железа. В необработанном виде из серого чугуна можно отливать и обрабатывать шестерни. Как правило, чугун используется в тех случаях, когда подходящей альтернативой является фосфористая бронза, но применение не ограничивается магнитными полями материала. Сталь представляет собой сплав железа, углерода и других микроэлементов. Существует четыре основных обозначения стальных сплавов.Это углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь и инструментальная сталь. Сплавы углеродистой стали используются почти для всех типов зубчатых передач, потому что они легко поддаются механической обработке, обладают хорошей износостойкостью, их можно закаливать, они широко доступны и относительно недороги. Сплавы углеродистой стали можно разделить на мягкую сталь, среднеуглеродистую сталь и высокоуглеродистую сталь. Сплавы из мягкой стали имеют содержание углерода менее 0,30%. Сплавы высокоуглеродистой стали имеют содержание углерода более 0.60%, а стали со средним содержанием находятся между ними. Эти стали являются хорошим выбором для цилиндрических зубчатых колес, винтовых зубчатых колес, зубчатых реек, конических зубчатых колес и червяков.

Углеродистые стали могут подвергаться индукционной или лазерной закалке с максимальной твердостью HRc 55. Легированные стали, такие как AISI 4140, содержат дополнительные элементы, такие как алюминий, хром, медь и/или никель. Эти другие элементы в сплаве с железом и углеродом создают стали, которые более прочны, легче поддаются механической обработке и обладают большей коррозионной стойкостью, чем обычная углеродистая сталь.Эти сплавы обычно используются для изготовления цилиндрических зубчатых колес, косозубых зубчатых колес, зубчатых реек, спирально-конических зубчатых колес и червяков.

Помимо индукционной и лазерной закалки, эти сплавы могут подвергаться науглероживанию или цементации. Максимальная твердость этих сплавов составляет HRc 63. Дополнительная прочность позволяет зубчатым колесам того же размера выдерживать дополнительную нагрузку и сопротивляться износу в течение большего количества циклов. Сплавы из нержавеющей стали имеют минимальное содержание хрома 11% и представляют собой сплав многих микроэлементов, включая никель, марганец, кремний, фосфор, серу и азот.Они подразделяются на ферритные нержавеющие стали, являющиеся магнитными, аустенитные нержавеющие стали, немагнитные, мартенситные и дисперсионно-упрочненные. Аустенитные нержавеющие стали обозначаются как нержавеющие стали серии 300, тогда как ферритные нержавеющие стали обозначаются как нержавеющие стали серии 400. Наиболее распространенной нержавеющей сталью является сплав 304. Он содержит 18% хрома и 8% никеля.

Для зубчатых передач обычно используется нержавеющая сталь 303. В сплаве 303 содержание хрома снижено до 17%, а 1% сплава приходится на серу.Благодаря добавлению серы сплав 303 имеет улучшенную обрабатываемость по сравнению со сплавом 304. Когда требуется повышенная коррозионная стойкость, лучшим выбором является сплав 316. Этот сплав содержит 16% хрома, 10% никеля и 2% молибдена; Сплавы 316 и 303 используются для прямозубых, косозубых и конических зубчатых колес. Зубчатые рейки обычно изготавливаются из сплава 304. 440C — наиболее распространенная ферритная нержавеющая сталь, а 17-4PH — наиболее распространенная нержавеющая сталь с дисперсионным твердением.

Алюминиевые сплавы являются хорошей альтернативой железным сплавам в тех случаях, когда требуется высокое отношение прочности к весу.(Предоставлено KHK-USA)

Сплавы инструментальной стали

Четвертая группа сплавов – инструментальные стали. Это стальные сплавы со следами кобальта, молибдена, вольфрама и/или ванадия. Эти элементы придают стали жаропрочность и долговечность.

AISI идентифицирует стальные сплавы, используя последовательность из четырех цифр (таблица 1). Первые две цифры обозначают семейство сплавов, а последние две цифры обозначают доли углерода в процентах. Например, углеродистая сталь 1020 имеет содержание углерода 0,20%, тогда как углеродистая сталь 1045 имеет 0.Содержание углерода 45%.

К зубчатым колесам из алюминиевых сплавов относятся прямозубые, косозубые, прямозубые конические и зубчатые рейки. (Предоставлено KHK-USA)

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы

являются хорошей альтернативой железным сплавам в тех случаях, когда требуется высокое отношение прочности к весу. Алюминиевые сплавы обычно составляют одну треть веса стальных сплавов того же размера. Поверхностная обработка, известная как пассивация, защищает алюминиевые сплавы от окисления и коррозии. Это похоже на ржавчину на стальных сплавах; однако он покрывает поверхность, защищая ее от дальнейшего повреждения.Алюминиевые сплавы дороже углеродистой стали, но дешевле нержавеющей стали. Однако их легко обрабатывать, что компенсирует увеличение материальных затрат.

Алюминиевые сплавы

нельзя использовать в условиях высоких температур, так как они начинают деформироваться при температуре 400°F. В зубчатых передачах обычно используются алюминиевые сплавы 2024, 6061 и 7075. Алюминиевый сплав 2024 является двоюродным братом алюминиевой бронзы, поскольку он также является сплавом алюминия и меди. Однако в данном случае пропорции обратные.Медь 2024 придает этому сплаву высокую прочность, но значительно снижает его коррозионную стойкость. Алюминий 7075 сочетает в себе цинк и магний с алюминием, образуя высокопрочный сплав, устойчивый к стрессовым нагрузкам. Алюминий 6061 представляет собой сплав алюминия, кремния и магния. Это алюминиевый сплав средней прочности, обладающий хорошей коррозионной стойкостью и поддающийся сварке. Все три из этих алюминиевых сплавов могут подвергаться термической обработке для повышения их твердости. К зубчатым колесам из алюминиевых сплавов относятся прямозубые, косозубые, прямозубые конические и зубчатые рейки.

Таблица 1: AISI идентифицирует стальные сплавы, используя последовательность из четырех цифр.

Термопласты

Термопласты — лучший выбор для зубчатых передач, где вес является наиболее важным критерием. Шестерни из пластика можно обрабатывать так же, как металлические шестерни; однако некоторые термопласты лучше подходят для производства методом литья под давлением. Одним из наиболее распространенных термопластов, полученных литьем под давлением, является ацеталь. Этот материал также известен как полиацеталь или полиоксиметилен (ПОМ). Полиоксиметилен доступен в двух формах: либо в виде гомополимера (POM-H), либо в виде сополимера (POM-C).Шестерни могут быть изготовлены из любого полимера. Это могут быть прямозубые, косозубые, червячные, конические и зубчатые рейки.

Преимуществами ПОМ являются его стабильность размеров в широком диапазоне температур, низкий коэффициент трения и сопротивление ползучести. Это отличный материал для изнашиваемых поверхностей, потому что он самосмазывающийся, но полиоксиметилен плохо подходит для приложений, подверженных ударным нагрузкам, из-за своей хрупкости. Для этих типов приложений нейлон является лучшим выбором.Нейлон 6/6 — это полиамид, состоящий из двух мономеров с шестью атомами углерода в каждом. Нейлон отлично поглощает вибрации, но при воздействии влаги становится нестабильным. Нейлон также испытывает изменения в размерах, когда подвергается значительным изменениям температуры. Как и ацеталь, нейлон имеет низкий коэффициент трения. Нейлон обладает высокой механической прочностью. Нейлон может быть изготовлен с импрегнированием молибдена для обеспечения самосмазывающихся свойств. Нейлон также может быть изготовлен из стекловолокна или углеродных волокон, встроенных в материал для повышения прочности.Нейлон является превосходным материалом для всех типов зубчатых колес, включая червячные колеса, зубчатые рейки, прямозубые и конические зубчатые колеса.

Есть один материал для зубчатых колес, который еще предстоит разработать. Это идеальный материал для всех конструкций зубчатых колес. Этот материал известен как унобтаниум, материал «Аватара».

Унобтаниум

Существует один материал для зубчатых колес, который еще предстоит разработать. Это идеальный материал для всех конструкций зубчатых колес. Этот материал известен как унобтаниум. Этот материал чрезвычайно легкий, имеет твердость большую, чем у природного алмаза, имеет коэффициент трения 0.001, сохраняет свои размеры во всех средах, не подвержен коррозии и не ржавеет, легко обрабатывается и имеет стоимость сырья 1 цент за фунт. После изобретения он сделает все другие материалы устаревшими и значительно повысит эффективность зубчатой ​​передачи.

Как работает коробка передач (трансмиссия)? Что такое передаточное число?

Принцип работы коробки передач:

Коробка передач состоит из различных шестерен, синхронизирующих втулок и механизма переключения передач, установленных внутри металлического корпуса.Металлический корпус, обычно изготовленный из алюминиевого или чугунного литья, вмещает все шестерни. Коробка передач является частью системы «трансмиссии», поскольку шестерни играют важную роль в передаче мощности двигателя на колеса.

Схема 5-ступенчатой ​​коробки передач

Что такое передача?

Все компоненты трансмиссии, которые помогают передавать мощность двигателя на колеса, являются частью системы «Трансмиссия». Неотъемлемой частью которого является коробка передач. Эти компоненты включают сцепление, коробку передач, муфты, карданный вал, полуоси и дифференциал.В общем, «трансмиссия» обычно относится к коробке передач автомобиля. Однако в некоторых конструкциях автомобилей коробка передач и дифференциал в сборе объединены в единый блок, который называется «трансмиссия» или «трансмиссия».

Что такое передаточное число?

Передаточное число — это соотношение между входной и выходной шестернями. Ведущая и ведомая шестерни в коробке передач определяют передаточные числа. Входные шестерни получают привод от двигателя, и они вращают выходные шестерни, которые, в свою очередь, приводят в движение колеса. Отношение числа оборотов выходной шестерни к числу оборотов входной шестерни называется передаточным числом.

Передаточное число также можно получить по следующей формуле:

Передаточное отношение = количество зубьев выходной шестерни / количество. зубьев ведущей шестерни

Например, если нет. шестерен на входной (ведущей) шестерне = 30, шт. шестерен на выходной (ведомой) шестерне = 105

Тогда Передаточное отношение = 105/30 = 3,5:1, т.к. чтобы повернуть выходную (ведомую) шестерню на 1 оборот, нужно повернуть входную (ведущую) шестерню на 3,5 оборота.

Диаграмма передаточного числа

Типовая таблица передаточных чисел коробки передач МУВ:

Ниже приведена таблица передаточных чисел коробки передач MUV.

Шестерня

Соотношение

1 ст шестерня

3,78:1

2 шестерня

2,20:1

3 rd Шестерня

1,42:1

4 шестерня

1:1

5 Шестерня (Повышающая передача)

0.83:1

Однако передаточные числа варьируются от автомобиля к автомобилю. Например, передаточные числа грузовиков обычно выше, чем у легковых автомобилей, поскольку они несут большую нагрузку.

Как работает коробка передач?

Редуктор содержит шестерни разных размеров. В основном это связано с различными требованиями автомобиля к крутящему моменту, требуемому на колесах, в зависимости от дороги, местности и нагрузки. Например, если автомобиль поднимается по склону, ему требуется более высокий крутящий момент, чем при движении по прямой дороге.

Кроме того, первая передача является самой большой в коробке передач и обеспечивает максимальный выходной крутящий момент при минимальной скорости. Следовательно, водители используют его при подъеме по склонам. Все шестерни между 1-й и последней передачей различаются по размеру в убывающем передаточном отношении. Таким образом, он обеспечивает различное сочетание тяговой способности и скорости. Таким образом, вы можете управлять автомобилем плавно, без потери скорости. Коробка передач, по сути, улучшает управляемость автомобиля в любых условиях.

Что такое овердрайв?

Напротив, последняя или высшая передача, иногда повышающая передача, имеет наименьший размер.Однако он обеспечивает минимальную тягу, но максимальную скорость. Коробка передач с повышающей передачей означает, что ее выходная мощность выше, чем ее входная мощность, которая подключается к двигателю. Другими словами, повышающая передача вращается быстрее, чем частота вращения двигателя. Таким образом, он обеспечивает более высокую скорость и лучшую эффективность, поскольку двигатель работает на более низких оборотах по сравнению со скоростью автомобиля.

Кроме того, в некоторых усовершенствованных конструкциях имеется более одной передачи «Повышение», обычно две. Таким образом, Dual Overdrive (также известная как «Double Top») обеспечивает еще более высокую скорость и лучшую эффективность в автомобиле.

Работа коробки передач:

Как правило, в обычной коробке передач имеется два набора шестерен – входная и выходная. Входные шестерни закреплены на промежуточном валу, что делает их едиными блоками. Он приводит в движение отдельные шестерни на главном валу, которые свободно вращаются на подшипниках. Таким образом, коробка передач передает привод на колеса в зависимости от шестерни, которая входит в зацепление с главным валом. Кроме того, когда вы толкаете втулку переключателя к нужной передаче, эта шестерня фиксируется на главном валу и вращает его.Таким образом, главный вал вращается со скоростью включенной шестерни и обеспечивает выходную мощность в соответствии с передаточным числом включенной передачи.

Схема работы первой передачи

Коробка передач: скорость против тяги

По сути, вам нужна и скорость, и тяга при вождении автомобиля. Передачи в коробке передач помогают выбрать любую из них в зависимости от условий движения. Нижняя передача, т. е. 2-я и 1-я передачи, обеспечит вам наилучшее сцепление с дорогой, а более высокие передачи, т. е. 5-я и 6-я (при наличии), дадут вам самую высокую скорость.Кроме того, количество передач в коробке передач обеспечивает идеальное сочетание тяги и скорости. Таким образом, это помогает водителю/гонщику выбрать наиболее подходящую комбинацию для повышения эффективности в любое время. Следовательно, выбор правильной передачи в соответствии с дорожными условиями и нагрузкой очень важен. Вы получаете лучшее ускорение или приемистость с короткой передачей, в то время как высокая передача дает вам более высокую максимальную скорость.

Типы коробки передач:

В целом существует четыре категории автомобильных коробок передач:

  1. Ручная – до 6 передач вперед в легковом автомобиле и до 13 передач вперед в грузовике.
  2. Полностью автоматическая коробка передач – до 10 скоростей.
  3. Бесступенчатая трансмиссия — вариатор.
  4. Автоматизированная механическая коробка передач (АМТ) – до 5 ступеней.
  5. Коробка передач с двойным сцеплением — (DCT).

В зависимости от механизма переключения производители дополнительно классифицируют автомобильные коробки передач еще на три категории:

  1. Скользящая сетка — обычно используется в двухколесных транспортных средствах/велосипедах
  2. Постоянная сетка — обычно используется в грузовых автомобилях старого поколения
  3. Синхронизированная сетка — используется в легковых и грузовых автомобилях нового поколения

В зависимости от расположения механизма переключения:

  1. Переключение на рулевой колонке — Рычаг переключения передач, установленный на рулевой колонке, управляется вручную.
  2. Напольное переключение передач – Рычаг переключения передач, установленный на полу, управляемый вручную
  3. Подрулевые переключатели – Переключатели передач, установленные на рулевом колесе, управляемые пальцами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.