Детали машин

Механические передачи

Общие понятия и определения

Передачей, в общем случае, называется устройство, предназначенное для передачи энергии из одной точки пространства в другую, расположенную на некотором расстоянии от первой.

В зависимости от вида передаваемой энергии передачи делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и т.п.
Курс «Детали машин» изучает механические передачи, предназначенные для передачи механической энергии.

Механической передачей называют устройство (механизм, агрегат) , предназначенное для передачи энергии механического движения, как правило, с преобразованием его кинематических и силовых параметров, а иногда и самого вида движения (вращательного в поступательное или сложное и т. п.) .
Наибольшее распространение в технике получили передачи вращательного движения, которым в курсе деталей машин уделено основное внимание (далее под термином передача подразумевается, если это не оговорено особо, именно передача вращательного движения) .

В общем случае в любой машине можно выделить три составные части: двигатель, передачу и исполнительный элемент.
Механическая энергия, приводящая в движение машину или отдельный ее механизм, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя, которая передается к исполнительному элементу посредством механической передачи или передаточного устройства. Передачу механической энергии от двигателя к исполнительному элементу машины осуществляют с помощью различных передаточных механизмов (в дальнейшем – передач) : зубчатых, червячных, ременных, цепных, фрикционных и т. п.

Функции механических передач

Передавая механическую энергию от двигателя к исполнительному элементу (элементам) , передачи одновременно могут выполнять одну или несколько из следующих функций.

Понижение (или повышение) частоты вращения от вала двигателя к валу исполнительного элемента.
Понижение частоты вращения называют редуцированием , а закрытые передачи, понижающие частоты вращения, — редукторами .
Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мультипликаторами .
В технике и машиностроении наибольшее применение получили понижающие передачи , поэтому в курсе Детали машин им уделяется преимущественное внимание. Впрочем, принципиальная разница в расчетах редуцирующих передач и ускорителей невелика.

Изменение направления потока мощности.
Примером может служить зубчатая передача (редуктор) заднего моста автомобиля. Ось вращения вала двигателя у большинства автомобилей составляет с осью вращения колес прямой угол. Для изменения направления потока мощности в данном случае применяют коническую зубчатую передачу.

Регулирование частоты вращения ведомого вала.
С изменением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент. Для регулирования частоты вращения ведомого вала применяют коробки передач и вариаторы.
Коробки передач обеспечивают ступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала в зависимости от числа ступеней и включенной ступени.
Вариаторы обеспечивают бесступенчатое в некотором диапазоне изменение частоты вращения ведомого вала.

Преобразование одного вида движения в другой (вращательного в поступательное, равномерного в прерывистое и т. д.).

Реверсирование движения — изменение направления вращения выходного вала машины в ту или иную сторону в зависимости от функциональной необходимости.

Распределение энергии двигателя между несколькими исполнительными элементами машины.
Так, любой сельскохозяйственный комбайн вмещает несколько механизмов, выполняющих самостоятельные технологические операции по уборке урожая, при этом каждый из этих механизмов приводит в движение собственный исполнительный элемент (ходовую часть, жатку, молотилку, очистку и т. п.) . Поскольку комбайн, как правило, оснащен одной силовой установкой (двигателем) , при помощи передач его энергия распределяется между каждым из обособленных механизмов.

Классификация механических передач

В зависимости от принципа действия механические передачи разделяют на две основные группы:

• передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные) ;
• передачи трением (фрикционные, ременные) .

Каждая из указанных групп передач подразделяется на две подгруппы:

• передачи с непосредственным контактом передающих звеньев;
• передачи с гибкой связью (цепь, ремень) между передающими звеньями.

Кроме этих основных классификационных признаков передачи подразделяют по некоторым другим конструктивным характеристикам: расположению валов, характеру изменения вращающего момента и угловой скорости, по количеству ступеней и т. д.

Классификация механических передач по различным признакам представлена ниже.

1. По способу передачи движения от входного вала к выходному:
1.1. Передачи зацеплением:
1.1.1. с непосредственным контактом тел вращения — зубчатые, червячные, винтовые;
1.1.2. с гибкой связью — цепные, зубчато-ременные.
1.2. Фрикционные передачи:
1.2.1. с непосредственным контактом тел вращения – фрикционные;
1.2.2. с гибкой связью — ременные.

2. По взаимному расположению валов в пространстве :
2.1. с параллельными осями валов — зубчатые с цилиндрическими колесами, фрикционные с цилиндрическими роликами, цепные;
2.2. с пересекающимися осями валов — зубчатые и фрикционные конические, фрикционные лобовые;
2.3. с перекрещивающимися осями — зубчатые — винтовые и гипоидные, червячные, лобовые фрикционные со смещением ролика.

3. По характеру изменения угловой скорости выходного вала по отношению к входному: редуцирующие (понижающие) и мультиплицирующие (повышающие) .

4. По характеру изменения передаточного отношения (числа) : передачи с постоянным (неизменным) передаточным отношением и передачи с переменным (изменяемым или по величине, или по направлению или и то и другое вместе) передаточным отношением.

5. По подвижности осей и валов : передачи с неподвижными осями валов — рядовые (коробки скоростей, редукторы) , передачи с подвижными осями валов (планетарные передачи, вариаторы с поворотными роликами) .

6. По количеству ступеней преобразования движения: одно-, двух-, трех- и многоступенчатые.

7. По конструктивному оформлению : закрытые и открытые (безкорпусные) .

Наибольшее распространение в технике получили следующие виды механических передач:

• Зубчатые (цилиндрические, конические, гипоидные, волновые, планетарные и т. п.) ;
• Ременные (плоскоременные, клиноременные, круглоременные и т. п.) ;
• Червячные;
• Фрикционные (постоянной передачи, реверсы и вариаторы) ;
• Винтовые передачи.

Зубчато-ременные передачи можно выделить в отдельную группу передач с промежуточной гибкой связью, поскольку они способны передавать мощность и посредством трения, и посредством зацепления.

Основные характеристики механических передач

Главными характеристиками передачи, необходимыми для ее расчета и проектирования, являются передаваемые мощности (по величине и направлению) и скорости вращения валов – входных (ведущих) , промежуточных, выходных (ведомых) .
В технических расчетах вместо угловых скоростей обычно используются частоты вращения валов — n_вх и n_вых , измеряемые в оборотах за минуту. Соотношение между угловой скоростью ω (рад/сек) и частотой вращения n (об/мин) :

Еще важный параметр механической передачи – коэффициент полезного действия (КПД) , характеризующий потери мощности при передаче от двигателя к исполнительному элементу.

Таблица 1. Кинематические схемы механических передач и деталей машин

Задание

Ответьте на вопросы, используя текст лекции и Интернет-ресурсы. Ответ высылать в печатном виде!

Назначение механических передач?

1) вырабатывать энергию;

2) воспринимать энергию;

3) затрачивать энергию на преодоление внешних сил, непосредственно связанных с процессом производства;

4)преобразовать скорость, вращающий момент, направление вращения.

Как классифицируют зубчатую передачу по принципу передачи движения?

3) передача с гибкой связью.

Как классифицировать фрикционные передачи по принципу передачи движения и способу соединения ведущего и ведомого звеньев?

1) трением с непосредственным контактом;

3) трением с гибкой связью;

4) передача с промежуточным звеном.

Всегда ли возможно прямое соединение вала двигателя с валом машины? Обоснуйте ответ.

Как классифицируют механические передачи?

Типы передач

Червячная передача – это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары. Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещива-ния осей обычно составляет 90 градусов. Геометрические параметры червячных передач такие же, как и в цилиндрических передачах. В [. ] далее »

Планетарные передачи позволяют получить большие передаточные числа редукторов при малом числе зубчатых колес. Кинематические схемы планетарных передач На рисунок 13.1.1 — 13.1.4 представлены кинематические схемы планетарных передач, оси зубчатых колес которых в процессе работы не меняют взаимного расположения. Рассмотрены три вида схем передач [. ] далее »

Волновая зубчатая передача — это механизм, в котором движение между звеньями передается перемещением волны деформации гибкого колеса. Кинематически они представляют собой планетарные передачи с гибким колесом. Гибкий зубчатый венец деформируется генератором волн и входит в зацепление с центральным колесом в двух зонах. Соответствующий выбор [. ] далее »

При больших углах поворота рычагов управления вместо стержней последних применяют маховички. Для осуществления быстрого вращения на маховичке устанавливают ручку, а для передачи больших моментов внутреннюю поверхность обода маховичка выполняют волнистой. Размеры маховичков соответствуют нормалям машиностроения МН 8-64 и МН 9-64. [. ] далее »

Основной тип рукоятки для управления коробками передач стационарных машин — ступица и стержень с шаровой головкой (без фиксации или с фиксацией ступицы). При больших углах поворота применяют рукоятки в виде крестовин с несколькими стержнями и шаровыми ручками. Показаны короткие стержни под шаровую головку для простых рукояток и длинные стержни для [. ] далее »

Показаны ступицы различной конфигурации с фиксацией. Размеры взяты по нормалям ЭНИМСа. [. ] далее »

Для переключения передач в коробках применяют ручки фасонные по нормали машиностроения МН 4-64, рукоятки с шаровой головкой по ГОСТ 3955-69, рукоятки вращающиеся по нормали машиностроения МН 5-64, ручки переключения с фиксатором по нормалям ЭНИМСа, ручки шаровые по нормали машиностроения МН 6-64, ручки рычагов управления по нормали машиностроения МН [. ] далее »

Эти устройства предназначены для предотвращения возможности одновременного включения нескольких подвижных блоков зубчатых колес, что может вызвать поломку их зубьев. На рисунок 15.8.1 показана конструкция для управления подвижными блоками зубчатых колес рукоятками с параллельными осями, где обе рукоятки занимают нейтральное положение, при этом конусные [. ] далее »

Простая схема управления подвижным блоком зубчатых колес — рукоятка с фиксацией и рычаг с камнем (рисунок 15.7.1). На рисунок 15.7.2 рукоятка соединена со скалкой, которая, перемещаясь в осевом направлении, передвигает зубчатое колесо. Рукоятками при помощи рычагов и ползунов-вилок осуществляют передвижение блоков зубчатых колес (рисунок 15.7.3). [. ] далее »

В зависимости от угла поворота разработано четыре конструкции рукоятки. При больших углах поворота применяют рукоятку, показанную на рисунок 15.6.1, а. В такой конструкции расстояние между краями лунок для шариков должно быть не менее 1. 2 мм. При средних углах поворота рукоятки предпочтение следует отдавать конструкциям, изображенным на рисунок [. ] далее »

Показаны типовые конструкции неподвижных осей, круглых скалок и промежуточных валов, применяемых в механизмах управления, а таже оси рукояток управления. [. ] далее »

Приводы делят на три группы: 1) привод непосредственно рычагом (рисунок 15.4.1, а) -при коротких ходах ползунов, рычагом со штифтом (рисунок 15.4.1, б) — при маленьких нагрузках и рычагом с камнем (рисунок 15.4.1, б) или рычагом с вилкой (рисунок 15.4.1, г) -при больших нагрузках; 2) привод зубчатым колесом-рейкой (рисунок 15.4.2, а) или зубчатым [. ] далее »

Варианты конструктивного исполнения передвижных блоков зубчатых колес Показаны осевые размеры зубчатых венцов колес двух- (рисунок 15.1.1), трех- (рисунок 15.1.2) и четырехступенчатых (рисунок 15.1.3) двухвальных коробок передач. При последовательном изменении частоты вращения выходного вала движением рукоятки в одном направлении или при маленьких [. ] далее »

Цепные передачи применяют для передачи вращения и нагрузки между параллельными валами путем зацеплений роликов, установленных на шарнирах цепи, за зубья ведущей и ведомой звездочек. По сравнению с ременными передачами цепные имеют большую нагрузочную способность и постоянное среднее передаточное отношение uср =const. К недостаткам цепных передач можно [. ] далее »

Ременные передачи служат для передачи вращающего момента от ведущего вала к ведомому одним или несколькими приводными ремнями, надетыми с натяжением на закрепленные на такиех валах шкивы. Ременные передачи применяют при средних и больших межосевых расстояниях. Схемы и способы натяжения ременных передач Различают передачи с одним ведомым шкивом [. ] далее »

Фрикционные передачи служат для передачи механической энергии с ведущего вала на ведомый. Они отличаются плавностью и бесшумностью работы. В современных машинах фрикционные передачи нашли применение в качестве вариаторов. Торовый вариатор Рабочая поверхность дисков (чашек) 1 (рисунок 8.1.1) вариатора выполнена в виде кругового тора, а роликов 4 — [. ] далее »