Шестерня (зубчатое колесо) определение. Применение шестерен. История изобретения шестеренок.

Определение шестерня

Зубчатое колесо или Шестерня – это важнейшая деталь, которая применяется в механизмах зубчатой передачи и выполняет основную функцию — передает вращательное движения между валами, при помощи зацепление с зубьями соседней шестерни. Выглядит шестерня как диск с конической или цилиндрической поверхностью на которой на равном расстоянии расположены зубья. В зубчатой передаче шестерней называют малое зубчатое колесо с небольшим количеством зубьев, а большое — зубчатым колесом. В случае применения пары шестерен с одинаковым количеством зубьев, ведущую называют шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. Но чаще всего все зубчатые колеса и малые и большие называют шестернями (шестеренками).

Заурядно используют шестерни парами с различным количеством зубьев, этот механизм зубчатой передачи позволяет преобразовать число оборотов валов и вращающий момент. Передаточное число — это отношение чисел оборотов валов в минуту, определяется отношением диаметров шестерен или отношением чисел из зубьев. К стати, число зубьев на колесах влияет на плавность хода передачи, чем их число больше, тем плавнее ход передачи. Ведущей шестерней называется та, вращение которой передается извне, а ведомой называют шестерню, с которой снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то вращающий момент ведомой шестерни уменьшается за счёт пропорционального увеличения скорости вращения, и наоборот.

Изобретение Шестерни

Изобретатель шестерни не известен, в истории шестерни упоминаются Ктезибием он использовал древнее зубчатое колесо в своих водяных часах во II веке до нашей эры, а так же упоминает в своем сочинении о применение шестерен Архимедом в III веке до н.э. Есть данные о использовании шестерен Римлянами в начале новой эры. В работах Леонардо да Винчи, в чертежах некоторых механизмов присутствуют шестерни с формой зуба близкой к современной.

Области применения шестерен

Шестерни применяются в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, а так же: в буровых установках, железно дорожных вагонах, в подъемных кранах, в автомобильных дифференциалах, коробке передач, танках, лебедках, шестеренных гидромашинах – насосах, часах и в прочих механизмах.

Причина выхода из стоя шестеренок электрической мясорубки

Наши клиенты, принося мясорубку в ремонт, спрашиваю специалистов: «Почему сломались шестерни? Ведь мы не нарушали инструкцию по эксплуатации. Пользовались толкателем. Не засовывали посторонние предметы в головку мясорубки. Как же так?»

Действительно, довольно большой процент поломок мясорубок связан именно с нарушениями владельцем требований инструкции по эксплуатации. Например, неправильная сборка головки мясорубки (рабочая область шнека, где перемалывается мясо). Попадание посторонних предметов в рабочую область шнека. Да и просто попытки прокрутить в мясорубке продукты не предназначенные для этого. Однако наибольший процент жалоб владельцев выглядит так: мясорубка, во время работы, вдруг издала посторонний звук и, либо остановилась, либо перестала крутить нож. Хотя владелец соблюдал все требования инструкции по эксплуатации. Так в чем же кроется основная причина поломки шестеренок?

Давайте немного отвлечемся и выясним, а для чего же вообще производители мясорубок делают шестерни пластиковыми. Резонный вопрос – металлические разве не надежнее? Во-первых, металлические шестерни будут очень сильно шуметь. Представьте себе лязг и скрежет тракторных гусениц на вашей кухне. Сверление стен перфоратором покажется Вам, а главное Вашим соседям тихим шепотом. Во-вторых, и это главное, при заклинивании шнека, ломаясь, пластиковая шестерня помогает сохранить в исправности самую дорогостоящую запчасть в мясорубке — мотор. Ведь замена мотора, по стоимости, равносильна приобретению новой мясорубки. Недаром многие производители мясорубок делают у шнека, что-то типа предохранителя, так называемую «втулку шнека». Это пластиковая деталь, одевается на ответную часть шнека, и при его заклинивании ломается первой. А замена втулки не требует специальных навыков в ремонте, а главное, стоит очень дешево.

Ну а теперь, когда мы выяснили так сильно волнующий многих владельцев мясорубок вопрос, вернемся от технического отступления к теме нашей статьи.

Итак, что же является основной причиной выхода из строя шестерен? Посмотрите внимательно на фото под названием «до заточки». На фото представлены нож и сетка мясорубки, до того как их заточил наш специалист. Конечно, они самозатачивающиеся, но даже человек далекий от заточки ножей знает, что лезвие нужно не столько точить, сколько подводить. То же самое мы и видим на этом фото – вся поверхность сетки исчерчена маленькими бороздками, да на гранях ножа также заметны похожие борозды. Получается, что нож не идеально прилегает к сетке, а между их поверхностями образуются пустоты, в которые и попадают жилы мяса. Мало того, бывают случаи, когда поверхность сетки изнашивается неравномерно, например, та часть плоскости, что ближе к центру изнашивается сильнее, а та, что ближе к краям — меньше. Таким образом, нож практически не прижимается своими гранями к сетке. И вместо того чтобы разрезать жилы, нож наматывает их на себя и стержень шнека. Таким образом, в какой-то момент шнек просто заклинивает, что, в свою очередь, и приводит к выводу из строя одной, а иногда даже и нескольких шестерен.

На фото «после заточки» мы видим, что поверхность сетки и грани ножа идеально ровные. Поэтому любые, даже самые крепкие, жилы мяса будут разрезаны. А значит, мясорубка прослужит верой и правдой своим хозяева в течение долгого времени.

Итак, для того, чтобы не возить Вашу мясорубку в мастерскую на замену шестерен, стоит придерживаться двух правил. Первое, при прокрутке мяса, помните, что мясорубка не должна безостановочно работать, соблюдайте пропорцию из расчета: 5 минут работы, хотя бы 2 минуты перерыв. Второе, после того, как помоете нож и сетку, внимательно осмотрите их поверхности, если заметны борозды, просто отдайте их в заточку. Ведь услуги по заточке ножа и сетки, значительно дешевле, чем замена шестерен.

Наглядный пример того, как выглядит число Google (видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Визуально представить самое большое число во Вселенной поможет механическая машина энтузиаста с YouTube Даниэля де Брюина, создавшего механизм с шестеренками, который объясняет и визуализирует число «гугол» или 10 в сотой степени. Такое число в настоящее время не имеет реальных аналогов, оно даже больше всего количества атомов в исследуемой части нашей Вселенной, которое составляет число приблизительно равное 10 в 81 степени.

Тем не менее тридцатилетний инженер смог визуализировать число, не имеющее аналогов в нашем мире. Свое изобретение Брюин приурочил к своему 30-ти летнему юбилею, отметив, что к этому времени уже прожил один миллиард секунд с момента рождения. Энтузиаст создал простой для понимания демонстратор числа «гугол» используя всего 100 шестерен с передаточным числом 10.

Соединенные последовательно 100 шестерен позволит придать хотя бы какой то физический смысл гигантскому числу «гугол», в свое время ставшее основой для названия гигантского поисковика Google. В настоящее время число 10 в 100 степени используется только теоретиками в математике больших чисел и не имеет практической пользы.

Демонстратор числа «гугол» использует принцип механической понижающей передачи, когда при 10 оборотах оной шестерни, другая поворачивается всего на один оборот. А для одного оборота третьей шестерни потребуется совершить уже 100 поворотов первой и 10 поворотов на второй шестерне. Таким образом, для поворота сотой шестеренки на один оборот, первая должна быть провернута «гугол» раз.

Реально совершить такую работу невозможно, ведь даже если вращать первую шестеренку с частотой один оборот в секунду, за 1 млрд секунд, прожитых 30 летним Брюином, удастся совершить один оборот только 9-ой шестеренки. Использование высокоскоростных моторов также не позволит выполнить эту работу, так как первые шестеренки сотрутся в пыль от такого гигантского количества оборотов.

Конструктор «Шестеренки» — описание, фотографии, отзывы, видео работы.

Очередной конструктор для детей от 2,5 до … лет. Участие папы в сборке обязательно!

Сначала я где-то увидела упоминание о конструкторе, который состоит из шестеренок, крепится с помощью магнитов на холодильник, и позволяет познавать базовые принципы механики. Затем был найдет этот конструктор на Aliexpress. Но поскольку готовилась к отправке посылка из Китая, приобрести я его решила на Taobao. Хочу сразу отметить, что разница в цене вышла незначительной. Поэтому где заказывать такой конструктор — выбор за вами.

Поставляется конструктор в простой картонной коробке. К чему относится цифра «62» я так и не поняла, но 82 — это, судя по всему, количество элементов. Те версии, что продаются на Aliexpress в описании имеют 81 элемент. Основной отличие от внутрикитайской версии — наличие батарейки. За границы Китая ее не вкладывают, а внутри Китая она есть в наличии.
 
Весь конструктор поставляется в двух пакетах. В первом — база-основание, на которую крепится вся механическая часть. Вторая — непосредственно шестеренки, фигурки и прочие дополнительные элементы.

Что должно быть в наборе.

Что есть по факту. 24 элемента основания четырех цветов.

Остальные элементы не пересчитывала, но вроде бы все соответствует заявленному. 

О качестве. Каких-либо посторонних запахов нет. Конструктор ни чем не пахнет. Все элементы выглядят хлипкими, но пока со своими функциями справляются, ничего не сломалось. Есть некоторые нарекания к качеству фиксации. Опоры шестеренок на базу крепятся с усилием. А вот вытаскиваются с еще бОльшим усилием и помощью папы. А фигурки животных наоборот, во всех качелях-каруселях фиксируются плохо, и выпадают периодически. 

Размеры элементов

Элементы в деталях. Шестеренки.

Привод. Работает от одной батарейки типа «АА». Скорость вращения небольшая. Выключатель маловат. Было бы лучше, если был не ползункового типа, а «качелей».

Фигурки и их применение. У меня в комплекте были три медведя и три обезьяны. Однако, это не показатель. Может быть и шесть одинаковых фигурок.

Обезьяны на карусели.

Медведи на своей карусели.

Медведь на качели.

Собирается конструктор, несложно, но помощь взрослых, наверняка, понадобиться. Все шестерни устанавливаются на специальное основание, которое с помощью четырех штырьков крепиться на основу. Точно такие же отверстия есть и на самих шестеренках. Они позволяют установить на них карусели или фигурки животных. Чего в конструкторе не хватает — так это возможности собрать полноценный редуктор. Но папа пообещал эту проблему решить, зафиксировав некоторые шестерни на их осях с помощью термоклея.

Вот так это выглядит в сборе. Вариантов комбинаций множество. Можно даже передавать вращение на 90 градусов и строить импровизированные машинки. Мы попробовали одну такую сделать, результат, увы, не удовлетворил. При приводе на одно «колесо» машинка крутиться вокруг своей оси. Передать привод на два колеса сложно, т.к. не хватает мощности привода и возникают большое потери при двух изменениях вектора тяги на 90 градусов.

Больше всего ребенку нравится в конструкторе возможность составлять и наблюдать работу различных конструкций. До самостоятельных решений пока далеко, но с помощью папы получаются забавные конструкции. Младшему ребенку (2,5 года) нравится просто включать и смотреть, как животные катаются на каруселях. 

В комплекте идет лист с наклейками, которые можно наклеить на шестерни для большей красоты. Функционал шестерен после этого страдает — на них ничего невозможно закрепить.

Коротенькое видео работы.

Приведу несколько ссылок на конструктор, как на Тао, так и на Али.
Конструктор на Алиэкспресс

Page not found (404)

Toggle navigation

• 
  Packs
  • Значок пакеты недавно Загрузил
  • Самых популярных значок пакеты
  • Эксклюзивные наборы значков

• 
  категории
  • Сельское хозяйство Иконки
  • Животные Иконки
  • Аватар и смайлики Иконки
  • Красота и мода Иконки
  • Бизнес и финансы Иконки
  • Мультфильм Иконки
  • Кино, телевидение и фильмы Иконки
  • Одежда и аксессуары Иконки
  • Преступление и безопасность Иконки
  • Культура, религия и фестивали Иконки
  • Дизайн и разработка Иконки
  • Экология, окружающая среда и природа Иконки
  • Электронная торговля и покупки Иконки
  • Электронные устройства и оборудование Иконки
  • Файлы и папки Иконки
  • Флаги и карты Иконки
  • Дизайн и разработка Иконки
  • Экология, окружающая среда и природа Иконки
  • Gym и Fitness Иконки
  • Здравоохранение и медицина Иконки
  • Промышленность и инфраструктура Иконки
  • Инфографика Иконки
  • Дети Иконки
  • люблю Иконки
  • Разное Иконки
  • Музыка и мультимедиа Иконки
  • Сеть и связь Иконки
  • Недвижимость и строительство Иконки
  • Школа и образование Иконки
  • Наука и технологии Иконки
  • SEO и Web Иконки
  • Sign и Symbol Иконки
  • Социальные медиа и логотипы Иконки
  • Спорт и игры Иконки
  • Инструменты, строительство и оборудование Иконки
  • Транспорт и транспортные средства Иконки
  • Путешествия, отели и каникулы Иконки
  • Пользовательский интерфейс и жесты Иконки
  • Погода и сезоны Иконки
• 
  стили значков
  • 3D Иконки
  • Badge Иконки
  • Filled outline Иконки
  • Flat Иконки
  • Glyph Иконки
  • Handdrawn Иконки
  • Long shadow Иконки
  • Outline Иконки
  • Photorealistic Иконки

• 
  Популярные поиски
  • Instagram Иконки
  • Vk Иконки
  • телефон Иконки
  • Папки Иконки
  • деньги Иконки
  • Социальные Иконки
  • Facebook Иконки
  • Telegram Иконки
  • Viber Иконки
  • корзина Иконки
  • Whatsapp Иконки
  • стрелка Иконки
  • Youtube Иконки
  • дом Иконки
  • Phone Иконки
  • люди Иконки
  • почта Иконки
  • папки Иконки
  • человек Иконки
  • доставка Иконки
  • галочка Иконки
  • папка Иконки
  • музыка Иконки
  • Mail Иконки
  • компьютер Иконки
  • вк Иконки
  • Steam Иконки
  • Instagram Иконки
  • сайт Иконки
  • фото Иконки

• Log in
• Register

404 Icon by Laura Reen

шестеренки — история и описание игрушки

Конструкторы-шестеренки – это необычные динамичные конструкторы, состоящие из пластиковых зубчатых колес (шестеренок) и других соединительных элементов, превращающихся в единую игровую платформу. Мир конструкторов с шестеренками настолько разнообразен и интересен, что не оставит равнодушным ни ребенка, ни взрослого. Простейший механизм, состоящий из ярких деталей захватит внимание ребенка на продолжительное время. А результат сборки модели приведет малыша в полный восторг, ведь правильно составленный зубчатый механизм приведет в движение всю конструкцию. Замечательная развивающая игрушка из пластика или магнитов предназначена для детей от 2-х лет.

Изобретатель шестеренок не известен. С уверенностью можно сказать только то, что шестеренка появилась в природе задолго до того, как человек изобрел зубчатую передачу. На удивление простейший механизм зубчатой передачи был обнаружен у насекомого – coleoptratus обитает на территории Северной Америки, а передвигается он со скоростью выше, чем современные гоночные автомобили. Под микроскопом учёные разглядели у егого жучка зубчатые колеса на задних лапках. Большинство изобретений инженеров всех времен и народов – это результат подражания природе. только первые упоминания о применение шестерен Архимедом в III веке до нашей эры. А уже в работах Леонардо да Винчи, в чертежах некоторых механизмов присутствуют шестерни с формой зуба близкой к современной.

Издавна шестеренки применялись в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, но никак не в производстве игрушек. И лишь в XXI веке в продаже появились конструкторы-шестеренки. Отличие таких конструкторов от других заключается в том, что при соединении всех компонентов получается «живая» конструкция, приводимая в движение все соединенные детали специальным рычажком. Также детали могут двигаться автоматически при установке и запуске батареек. Многие модели оснащены дополнительными звуковыми эффектами, срабатывающими в момент движения различных элементов.

На сегодняшний день существует несколько разновидностей таких конструкторов:

• Пространственный конструктор. В таких наборах ребятам предлагается большое количество деталей, из которых необходимо собрать конструкцию на подставке. Такие игры предоставляют огромный простор для фантазии. Кроме того, в каждом наборе имеется подробная иллюстрированная инструкция, поэтому собирать башенку из кружков-шестеренок не только интересно, но и очень просто.
• Динамический конструктор. Соединив шестеренки по предложенной схеме, ребенок получит интересный тематический игровой центр. Из такого набора шестеренок можно собрать джунгли, парк с каруселями или даже подводный мир, такие наборы обычно дополнены фигурками животных и людей. С помощью специального рычага постройка приводится в движение.
• Магнитный конструктор. Детали такого конструктора можно прикрепить на специальную магнитную доску или обычный холодильник, создавая всевозможные зубчатые передачи. Встроенный моторчик позволяет привести собранную конструкцию в движение. Очень эффектно выглядит движение маленьких ярких деталей. Конструкторы-шестеренки подходят детям с 2-х лет. Ребенок будет придумывать свои варианты конструкций, развивая фантазию, пространственное и образное мышление, концентрацию внимания, усидчивость и мелкую моторику рук.

Конструкторы Fenming – пожалуй, одни из самых известных конструкторов-шестеренок на данный момент. Бренд «Fenming Toys» – это китайский производитель игрушек, пользующийся спросом в странах Европы, США и России. В производстве конструкторов используются только безопасные и безвредные экологически чистые материалы. Главный критерий детских игрушек «Fenming Toys» – качество и безопасность. В ассортименте компании огромное количество тематических наборов, благодаря которым можно создавать целые игрушечные города, которые оживают если привести в действие механизм шестеренок. Собранные машинки и паровозики станут любимыми игрушками Вашего ребенка. Малыш будет долго и с большим удовольствием играть в такие наборы, шестеренки сделаны из прочного яркого пластика. Кроме того, большинство наборов оснащены функцией радиоуправления.

Другие не менее интересные и популярные наборы аналогичных игрушек выпускает компания Quercetti, эти наборы для конструирования созданы на основе консультаций с детскими психологами, после многолетних наблюдений и исследований. Такой конструктор учитывает все основные потребности и особенности восприятия малыша. Среди ассортимента данной торговой марки также можно найти тематические наборы «Колейдошестеренки», «Зоопарк», «Ферма» и многие другие. Элементарный принцип соединения деталей познакомит ребенка с основными законами физики и механики, здесь помимо шестеренок работает более сложная конструкция цепной и ременной передачи, и даже пропеллеры. Такие познания непременно пригодятся мальчикам.

Ребенок должен получать игрушки соответствующие его возрасту и развитию. Конструктор «Шестеренки» может состоять из очень крупных деталей, которые предназначены для игр детям старше 2- лет. В данном случае такой набор будет прост в сборке. Модели для самых маленьких состоят обычно из 15–30 деталей. Определиться с подарком поможет маркировка на упаковке набора, на которой проставлен рекомендуемый возрастной минимум. Такая игрушка как конструктор имеет кардинальные отличия от простых кукол и плюшевых медвежат, так как обладает полезными функциями, которые благотворно сказываются на общем развитии ребенка – мелкая моторика, пространственное мышление, формирование причинно-следственных связей, развитие памяти, логики, внимания, воображения, умение создавать предметы своими руками.

Конструктор «Шестеренки» вызывает большой интерес у детей. Изначально родителям стоит познакомить малыша с новой игрушкой и самим показать принцип работы, чтобы помочь малышу разобраться с основными механическими процессами. В дальнейшем ребята без труда справляются с поставленной задачей, и уже используя свои навыки и фантазию, возводят свои конструкции. Игрушка безопасная, оригинальная, яркая, интересная и недорогая. Обычно наборы одной торговой марки совместимы между собой, таким образом, один набор можно дополнять другим, увеличивая сложность конструкции. Занимательная игра с шестеренками по знакомит ребенка с миром техники, равномерно развивая полушария головного мозга: правое, которое ответственно за интуицию и воображение; левое, отвечающее за логику, математические способности и формирование речи. Их равномерное совершенствование — гарантия гармоничного развития малыша.

Немцы придумали составные шестеренки — они на 60% легче — журнал За рулем

Это позволит снизить общий вес автомобиля.

Материалы по теме

Легкие шестерни, состоящие из нескольких частей, созданы усилиями нескольких технических вузов Германии, в том числе университетов Штутгарта, Бремена, Дортмунда и Мюнхена, а также исследовательского центра зубчатых передач и конструкции зубчатых колес в Мюнхене.

Специалисты этих вузов разработали не только так называемые комбинированные шестерни, но и сам процесс их изготовления. Шестеренка больше не монолитная деталь, она состоит из отдельных частей: в ней есть зубчатый венец и корпус — они изготавливаются отдельно, а потом собираются вместе. Обод с зубьями выполнен из высокопрочной стали, а диск внутри — из алюминия. Конструкторы утверждают, что точно рассчитали прочностные характеристики материалов, а их целью было — добиться значительного снижения веса детали. По сравнению с монолитным исполнением комбинация материалов приводит к снижению веса шестерни до 60%.

Слева зубчатый венец и дискообразная заготовка до процесса формования, справа — после процесса формования.

Слева зубчатый венец и дискообразная заготовка до процесса формования, справа — после процесса формования.

Для создания этой детали предложили два производственных процесса: в первом случае коронная шестерня, нагретая до 200 градусов Цельсия, вставляется в круглые листы листового металла, а второй вариант предусматривает вдавливание алюминиевого корпуса в зубчатый венец, без нагрева.

Разработчики утверждают, что инновационные шестерни можно использовать не только в автомобилестроении, но и в более легких устройствах, таких как скутеры или электровелосипеды.

Когда-то в Запорожце (для облегчения конструкции) в распредвале использовались шестерни из пластмассы (вместе с зубьями), и только посадочное кольцо было стальным. Однако, как раз на этой втулке, деталь разваливалась, начинала прокручиваться. Скорее всего, немецкие разработчики всё предусмотрели, пока более полной информации об этом изобретении нет, но, если обратить внимание на фото шестеренок, то заметно, что внутренняя часть, на которую надевается зубчатый венец, не круглая, что вселяет уверенность, что соединение не прокрутится под нагрузкой.

Фото: Springerprofessional.de

типов шестерен | Бесплатное руководство по передаче

Что такое шестерня?

Зубчатая передача — это элемент машины, в котором зубья нарезаны на цилиндрические или конусообразные поверхности с одинаковым расстоянием между ними. Соединяя пару этих элементов, они используются для передачи вращений и сил от ведущего вала к ведомому валу. Шестерни можно разделить по форме на эвольвентные, циклоидальные и трохоидальные. Кроме того, они могут быть классифицированы по положению вала как шестерни с параллельными валами, шестерни с пересекающимися валами и шестерни с непараллельными и непересекающимися валами.История шестеренок давняя, и использование шестерен уже появилось в Древней Греции до нашей эры. в сочинении Архимеда.

Ящик с образцами различных типов шестерен

Типы шестерен

Шестерни разные

Существует множество типов зубчатых колес, таких как прямозубые, косозубые, конические, червячные, зубчатые рейки и т. Д. Их можно в целом классифицировать, глядя на положения осей, таких как параллельные валы, пересекающиеся валы и непересекающиеся валы. .

Необходимо точно понимать различия между типами шестерен, чтобы обеспечить передачу необходимой силы в механических конструкциях. Даже после выбора общего типа важно учитывать такие факторы, как: размеры (модуль, количество зубьев, угол наклона спирали, ширина торца и т. Д.), Стандарт класса точности (ISO, AGMA, DIN), необходимость шлифования зубьев. и / или термообработка, допустимый крутящий момент, КПД и т. д.

Помимо этой страницы, мы представляем более подробную техническую информацию о редукторе в разделе «Знание передач» (отдельная страница в формате PDF).В дополнение к приведенному ниже списку для каждого раздела, например червячной передачи, зубчатой ​​рейки, конической шестерни и т. Д., Есть собственное дополнительное объяснение, касающееся соответствующего типа шестерни. Если PDF-файл просматривать затруднительно, обратитесь к этим разделам.

Лучше всего начать с общих знаний о типах шестерен, как показано ниже. Но в дополнение к ним есть и другие типы, такие как торцовая шестерня, шестеренчатая шестерня (двойная косозубая шестерня), коронная шестерня, гипоидная шестерня и т. Д.

• Цилиндрическая шестерня

  Шестерни с цилиндрическими делительными поверхностями называются цилиндрическими шестернями. Цилиндрические зубчатые колеса относятся к группе зубчатых колес с параллельными валами и представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с прямой линией зубьев, параллельной валу. Цилиндрические зубчатые колеса являются наиболее широко используемыми зубчатыми колесами, которые могут обеспечить высокую точность при относительно простых производственных процессах. Они обладают отсутствием нагрузки в осевом направлении (осевая нагрузка). Большая из пары зацеплений называется шестерней, а меньшая — шестерней.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать цилиндрические зубчатые колеса
  
  Эскиз прямозубой шестерни

• Helical Gear

  Цилиндрические шестерни используются с параллельными валами, аналогично цилиндрическим зубчатым колесам, и представляют собой цилиндрические шестерни с кривыми зубчатыми рядами.У них лучшее зацепление зубьев, чем у цилиндрических зубчатых колес, они обладают превосходной бесшумностью и могут передавать более высокие нагрузки, что делает их пригодными для применения на высоких скоростях. При использовании косозубых шестерен они создают осевую силу в осевом направлении, что требует использования упорных подшипников. Цилиндрические шестерни бывают с правым и левым скручиванием, требуя встречных шестерен для зацепляющейся пары.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать косозубые шестерни
  
  Эскиз косозубой шестерни

• Зубчатая рейка

  Зубья одинакового размера и формы, нарезанные на равные расстояния вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой ​​рейкой.Зубчатая рейка представляет собой цилиндрическую шестерню с бесконечным радиусом шагового цилиндра. За счет зацепления с цилиндрической шестерней он преобразует вращательное движение в поступательное. Зубчатые рейки можно разделить на прямые зубчатые рейки и косозубые зубчатые рейки, но обе зубчатые рейки имеют прямые линии. Обрабатывая концы зубчатых реек, можно стыковать зубчатые рейки встык.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать зубчатую стойку

  Эскиз зубчатой ​​рейки

• Коническая шестерня

  Коническая шестерня имеет форму конуса и используется для передачи усилия между двумя валами, которые пересекаются в одной точке (пересекающиеся валы). Коническая шестерня имеет конус в качестве передней поверхности, а ее зубья нарезаны по конусу. Типы конических зубчатых колес включают прямые конические зубчатые колеса, косозубые конические зубчатые колеса, спирально-конические зубчатые колеса, косозубые зубчатые колеса, угловые конические зубчатые колеса, коронные зубчатые колеса, конические зубчатые колесные зубчатые колеса и гипоидные зубчатые колеса.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать конические шестерни
  
  Эскиз конической шестерни

• Спирально-коническая шестерня

  Спирально-коническая шестерня — это коническая шестерня с изогнутыми зубьями. Благодаря более высокому коэффициенту контакта зубьев они превосходят прямые конические шестерни по эффективности, прочности, вибрации и шуму.С другой стороны, их труднее производить. Кроме того, поскольку зубья изогнуты, они создают осевые силы в осевом направлении. В спирально-конических зубчатых колесах зубчатая передача с нулевым углом закручивания называется конической зубчатой ​​передачей с нулевым углом поворота.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать спиральные конические шестерни
  
  Эскиз спирально-конической шестерни

• Винтовая шестерня

  Винтовая шестерня — это пара одинаковых ручных косозубых шестерен с углом поворота 45 ° на непараллельных, непересекающихся валах.Поскольку контакт зубьев является точечным, их грузоподъемность мала, и они не подходят для передачи большой мощности. Поскольку мощность передается за счет скольжения поверхностей зубьев, необходимо обращать внимание на смазку при использовании винтовых передач. Нет никаких ограничений по сочетанию количества зубов.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать винтовые шестерни
  
  Эскиз винтовой шестерни

• Miter Gear

  Miter Gear — конические шестерни с передаточным числом 1.Они используются для изменения направления передачи мощности без изменения скорости. Есть прямая и спирально-угловая шестерни. При использовании спирально-угловых шестерен необходимо рассмотреть возможность использования упорных подшипников, поскольку они создают осевое усилие в осевом направлении. Помимо обычных косозубых шестерен с углами вала 90 °, косозубые шестерни с любыми другими углами вала называются угловыми косозубыми шестернями.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать Miter Gears
  
  Эскиз митры шестерен

• Червячная передача

  Винт, вырезанный на валу, называется червяком, сопряженная шестерня — червячным колесом, а вместе на непересекающихся валах называется червячной передачей.Червяки и червячные колеса не ограничиваются цилиндрическими формами. Есть песочные часы, которые могут увеличить коэффициент контакта, но производство становится более трудным. Из-за скользящего контакта поверхностей шестерен необходимо уменьшить трение. По этой причине для червяка обычно используется твердый материал, а для червячного колеса — мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность из-за скользящего контакта, вращение происходит плавно и тихо. Когда угол подъема червяка мал, он создает функцию самоблокировки.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать червячные передачи
  
  Эскиз червячной передачи

• Внутренняя шестерня

  Внутренняя шестерня имеет зубья, нарезанные внутри цилиндров или конусов, и соединена с внешними шестернями. В основном внутренние шестерни используются для планетарных зубчатых передач и зубчатых муфт валов. Существуют ограничения на количество разностей зубьев между внутренними и внешними зубчатыми колесами из-за эвольвентного натяга, трохоидного натяга и проблем с обрезкой.Направления вращения внутреннего и внешнего зубчатых колес в зацеплении одинаковы, в то время как они противоположны, когда два внешних зубчатых колеса находятся в зацеплении.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать внутренние шестерни
  
  Эскиз внутренней шестерни

Обзор шестерен

(Важная терминология и номенклатура передач на этом рисунке)

• Червь
• Червячное колесо
• Внутренняя шестерня
• Зубчатая муфта
• Шестерня винтовая
• Эвольвентные шлицевые валы и втулки
• Угловая шестерня
• Цилиндрическая шестерня
• Цилиндрическая шестерня
• Трещотка
• Собачка
• Стеллаж
• Шестерня
• Шестерня прямая коническая
• Спирально-коническая шестерня

Есть три основных категории шестерен в соответствии с ориентацией их осей

Конфигурация:

1. Параллельные оси / прямозубая шестерня, косозубая шестерня, зубчатая рейка, внутренняя шестерня
2. Пересекающиеся оси / угловая шестерня, прямая коническая шестерня, спирально-коническая шестерня
3. Непараллельные, непересекающиеся оси / винтовая передача, червячная передача, червячная передача (червячное колесо)
4. Прочее / Эвольвентный шлицевой вал и втулка, зубчатая муфта, собачка и трещотка

Разница между шестерней и звездочкой

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

Классификация типов шестерен с точки зрения позиционных соотношений присоединяемых валов

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

Класс точности шестерен

Когда типы шестерен группируются по точности, используется класс точности. Класс точности определяется стандартами ISO, DIN, JIS, AGMA и т. Д.Например, JIS определяет погрешность шага каждого класса точности, погрешность профиля зуба, отклонение спирали, погрешность биения и т. Д.

Наличие шлифовального круга

Наличие шлифовки зубьев сильно влияет на работоспособность шестерен. Следовательно, при рассмотрении типов шестерен шлифование зубьев является важным элементом, который следует учитывать. Шлифовка поверхности зубьев делает шестерни более тихими, увеличивает передаточную способность и влияет на класс точности. С другой стороны, добавление процесса шлифования зубьев увеличивает стоимость и подходит не для всех шестерен.Чтобы добиться высокой точности, кроме шлифовки, существует процесс, называемый бритьем с использованием бритвенных ножей.

Виды формы зуба

Чтобы широко классифицировать типы зубчатых колес по их форме зуба, различают эвольвентную форму зуба, циклоидную форму зуба и трохоидную форму зуба. Среди них чаще всего используется эвольвентная форма зуба. Их легко производить, и они обладают способностью правильно соединяться даже при небольшом отклонении межосевого расстояния. Циклоидная форма зуба в основном используется в часах, а трохоидная форма зуба — в насосах.

Создание шестерен

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

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

Шестерни — это механические компоненты, которые передают вращение и мощность от одного вала к другому, если каждый вал имеет выступы (зубья) соответствующей формы, равномерно распределенные по его окружности, так что при вращении следующий зуб входит в пространство между зубьями другого. вал.Таким образом, это компонент машины, в котором вращательная сила передается поверхностью зуба первичного двигателя, толкающей поверхность зуба ведомого вала. В крайнем случае, когда одна сторона представляет собой линейное движение (это можно рассматривать как вращательное движение вокруг бесконечной точки), это называется стойкой.

Существует множество способов передачи вращения и мощности от одного вала к другому, например, посредством трения качения, передачи намотки и т. Д. Однако, несмотря на простую конструкцию и относительно небольшой размер, шестерни имеют много преимуществ, таких как надежность передачи, точное угловое соотношение скорости, длительный срок службы и минимальные потери мощности.

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

Есть много типов шестерен. Однако самые простые и часто используемые шестерни — это те, которые используются для передачи определенного передаточного числа между двумя параллельными валами на определенном расстоянии.В частности, наиболее популярными являются шестерни с зубьями, параллельными валам, как показано на рис. 1.1, так называемые цилиндрические зубчатые колеса.

[Рисунок 1.1 Цилиндрические зубчатые колеса]

Самым простым способом передачи определенного отношения угловой скорости между двумя параллельными валами является привод трения качения. Это достигается, как показано на рисунке 1.2, за счет наличия двух цилиндров с диаметрами, обратными передаточному отношению, находящихся в контакте и вращающихся без проскальзывания (если два вала вращаются в противоположных направлениях, контакт находится снаружи; направление, контакт внутри).То есть вращение достигается за счет силы трения в контакте качения. Однако избежать некоторого пробуксовки невозможно и, как следствие, нельзя надеяться на надежную передачу. Для получения большей передачи мощности требуются более высокие контактные силы, что, в свою очередь, приводит к высоким нагрузкам на подшипники. По этим причинам такая конструкция не подходит для передачи большого количества энергии. В результате была изобретена идея создания подходящей формы зубьев, равномерно расположенных на поверхностях качения цилиндров, таким образом, чтобы по крайней мере одна пара или более зубцов всегда находились в контакте. Сдвигая зубья ведущего вала зубцами ведущего вала, обеспечивается надежная передача. Это называется цилиндрической шестерней, а контрольный цилиндр, на котором вырезаны зубья, — это цилиндр шага. Прямозубые цилиндрические шестерни — это один из видов цилиндрических шестерен.

[Рисунок 1.2 Шаговые цилиндры]

При пересечении двух валов ориентирами для нарезания зубьев служат конусы, контактирующие при качении. Это конические шестерни, как показано на рисунке 1.3, где основной конус, на котором вырезаны зубья, называется продольным конусом. (Рисунок 1.4).

[Рисунок 1.3 Конические шестерни]

[Рисунок 1.4 Шаговые конусы]

Когда два вала не параллельны и не пересекаются, искривленных поверхностей, контактирующих с качением, не существует. В зависимости от типа шестерен зубья создаются на паре опорных контактирующих вращающихся поверхностей. Во всех случаях необходимо настроить профиль зуба таким образом, чтобы относительное движение контактирующих поверхностей шага соответствовало относительному движению зацепления зубьев на контрольных криволинейных поверхностях.

Когда шестерни рассматриваются как твердые тела, для того, чтобы два тела могли поддерживать заданное передаточное отношение угловой скорости при контакте с поверхностями зубьев, не сталкиваясь друг с другом и не разделяясь, необходимо, чтобы общие нормальные компоненты скорости две шестерни в точке контакта должны быть равны. Другими словами, в этот момент нет относительного движения поверхностей шестерни в направлении общей нормали, а относительное движение существует только вдоль контактной поверхности в точке контакта.Это относительное движение есть не что иное, как скольжение поверхностей шестерен. Поверхности зубьев, за исключением особых точек, всегда связаны с так называемой передачей скользящего контакта.

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

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

Также возможно привести к форме зубов следующим методом. Рассмотрим, в дополнение к паре шестерен A и B с заданным относительным движением, третью воображаемую шестерню C в зацеплении, где A и B находятся в зацеплении, и придайте ей поверхность FC произвольной формы (изогнутая поверхность только без тела зуба) и соответствующее относительное движение.

Теперь, используя метод, как и раньше, из воображаемого зацепления шестерни A с воображаемой шестерней C, получим форму зуба FA как огибающую формы зуба FC. Обозначим линию соприкосновения поверхностей зубьев FA и FC как IAC. Аналогичным образом получают контактную линию IBC и поверхность FB зуба из воображаемого зацепления шестерни B и воображаемой шестерни C. Таким образом, поверхности FA и FB зубьев получаются посредством FC. В этом случае, если линии контакта IAC и IBC совпадают, шестерни A и B находятся в прямом контакте, а если IAC и IBC пересекаются, шестерни A и B будут иметь точечный контакт на этом пересечении.

Это означает, что с помощью этого метода можно получить как формы зубьев точечного контакта, так и формы зубьев линейного контакта.

Однако существуют ограничения для геометрически полученных форм зубьев, как объяснено выше, особенно когда тела зубьев поверхностей FA и FB вторгаются друг в друга или когда эти области не могут использоваться в качестве зубных форм. Это вторжение одного тела зуба в другой называется интерференцией профилей зубов.

Как видно из приведенного выше объяснения, теоретически существует множество способов изготовления зубных форм, которые создают заданное относительное движение. Однако в действительности учет зубчатого зацепления, прочности формы зуба и трудностей нарезания зуба ограничит использование таких форм зубьев всего несколькими.

Технические данные Free Gear доступны в формате PDF.

KHK предлагает бесплатно книгу «Технические данные редуктора» в формате PDF. Эта книга очень полезна для изучения шестерен и передач. В дополнение к типам зубчатых колес и терминологии зубчатых колес в книгу также включены разделы, касающиеся профиля зуба, расчетов размеров, расчетов прочности, материалов и термической обработки, идей о смазке, шума и т. Д.Из этой книги вы узнаете много нового о снаряжении.

Способы использования шестерен в ситуациях механического проектирования

Шестерни в основном используются для передачи энергии, но, исходя из идей, они могут использоваться в качестве элементов машин по-разному. Ниже представлены некоторые способы.

1. Захватывающий механизм
   Используйте две прямозубые шестерни одинакового диаметра в зацеплении, чтобы при реверсировании ведущей шестерни ведомая шестерня также реверсировалась. Используя это движение, вы можете получить механизм захвата обрабатываемой детали.За счет регулировки угла раскрытия захватного кулачка можно разместить заготовки различных размеров, что обеспечивает универсальную конструкцию захватного механизма.
2. Механизм прерывистого движения
   Существует Женевский механизм как механизм прерывистого движения. Однако из-за необходимости в специализированных механических компонентах он стоит дорого. Используя шестерни с отсутствующими зубьями, можно получить недорогой и простой прерывистый механизм.
   Под шестерней с отсутствующими зубьями мы понимаем шестерню, у которой любое количество зубьев шестерни удалено от корней.Шестерня, которая сопряжена с шестерней с отсутствующими зубьями, будет вращаться до тех пор, пока она находится в зацеплении, но остановится, как только встретит часть с отсутствующими зубьями ведущей шестерни. Однако у него есть недостаток, заключающийся в том, что он переключается при приложении внешней силы, когда шестерни выключены. В этих случаях необходимо поддерживать его положение, например, с помощью фрикционного тормоза.
3. Специальный механизм передачи мощности
   Установив одностороннюю муфту (механизм, который позволяет вращательное движение только в одном направлении) на одной ступени зубчатой ​​передачи редуктора скорости, вы можете создать механизм, который передает движение в одном направлении, но на холостом ходу. наоборот.
   Используя этот механизм, вы можете создать систему, которая управляет двигателем, когда электроэнергия включена, но когда мощность отключается, он перемещает выходной вал за счет силы пружины.
   За счет внутренней установки пружины (винтовой пружины кручения или спиральной пружины), которая наматывается в направлении вращения в зубчатой ​​передаче, редуктор скорости приводится в действие по мере наматывания пружины. Когда пружина полностью заведена, двигатель останавливается, и встроенный в двигатель электромагнитный тормоз удерживает это положение.
   Когда электричество отключается, тормоз отпускается, и сила пружины приводит в движение шестерню в направлении, противоположном тому, когда двигатель работал. Этот механизм используется для закрытия клапанов при потере питания (аварийный) и называется «аварийным запорным клапаном с пружинным возвратом».

Почему сложно достать нужные шестерни?

На саму шестерню нет стандарта

Шестерни используются во всем мире с древних времен во многих сферах применения и являются типичными компонентами элементов машин. Однако, что касается класса точности шестерен, в различных странах существуют промышленные стандарты, такие как AGMA (США), JIS (Япония), DIN (Германия) и т. Д.С другой стороны, нет стандартов в отношении факторов, которые в конечном итоге определяют [саму зубчатую передачу], таких как ее форма, размер, диаметр отверстия, материал, твердость и т. Д. В результате нет единого подхода, но это сбор фактических спецификаций зубчатых колес, выбранных отдельными дизайнерами, которые подходят для дизайна их машин или тех, которые определены отдельными производителями зубчатых передач.

Существует множество спецификаций передач

Как упоминалось выше, существует множество спецификаций передач. За исключением очень простых шестерен, не будет преувеличением сказать, что существует столько же видов, сколько мест, где используются шестерни. Например, среди многих шестерен, когда угол давления, шаг зуба и количество зубьев совпадают, есть много других спецификаций, которые определяют шестерни, такие как размер отверстия, ширина торца, термообработка, окончательная твердость, шероховатость поверхности после шлифования, наличие вала и т. д. Можно сказать, что вероятность того, что две шестерни будут совместимы, мала.Это одна из причин, почему (например, при поломке шестерни) трудно получить замену.

Невозможно получить желаемую передачу

Иногда случается, что вы не можете получить замену изношенной или сломанной шестерни в том месте, где используется машина. В этом случае в большинстве случаев нет проблем, если есть руководство или список деталей для машины, который содержит чертеж, необходимый для изготовления шестерни. Также нет проблем, если есть возможность связаться с производителем машины и что производитель может поставить необходимое снаряжение. К сожалению, во многих случаях:
— В руководстве к машине не показан чертеж шестерни как таковой
— Невозможно получить только шестерню от производителя станка и т. Д.
По таким причинам трудно получить необходимую механизм. В этих случаях возникает необходимость составить производственный чертеж сломанной шестерни. Это часто бывает сложно без специальных знаний в области техники. Ситуация часто бывает такой же сложной для производителей зубчатых колес из-за недостатка данных о них.Кроме того, для создания чертежа из сломанной шестеренки требуется много инженерных кадров, и это поднимает вопрос о том, кто будет нести эти затраты.

Когда требуется только одна шестерня, стоимость производства высока

Когда машина, использующая шестерню, производится серийно, то и шестерня изготавливается в соответствии с определенным размером партии, что позволяет распределять удельную стоимость шестерни за счет экономии на масштабе. С другой стороны, пользователи, использующие машину после ее изготовления, и когда одна или две шестерни нуждаются в замене, они часто сталкиваются с высокими производственными затратами, из-за чего стоимость окончательного ремонта иногда бывает очень высокой. Короче говоря, разница в двух методах производства (массовое или мелкосерийное) сильно влияет на стоимость снаряжения. Например, покупка 300 зубчатых колес за один выстрел для проекта по производству нового оборудования (изготовление 300 зубчатых колес в одной партии) по сравнению с покупкой одного запасного зубчатого колеса позже (с производственной партией в 1 штуку) имеет огромную разницу в стоимости единицы продукции. Такая же ситуация на этапе проектирования новой машины, когда для прототипа требуется одна шестерня с такой же высокой стоимостью.

Возможность использования стандартных передач

При разработке новой машины, если характеристики используемых шестерен могут быть согласованы со спецификациями стандартных шестерен изготовителя шестерен, упомянутые выше проблемы могут быть решены. Таким способом:

• Вы можете избежать этапа конструирования новых шестерен при конструировании станка
• Вы можете использовать 2D / 3D модели САПР, чертежи деталей для печати, расчеты прочности и т. Д., Предоставленные производителем зубчатых колес.
• Даже если вам нужна только одна шестерня в качестве пробной, стандартные шестерни обычно производятся серийно производителем шестерен по разумной цене.

Вот некоторые из удобств, которыми вы можете воспользоваться.

Кроме того, когда зубчатая передача в используемом механизме нуждается в замене, если ее технические характеристики аналогичны характеристикам редуктора, ее можно заменить на стандартную передачу отдельно или на стандартную передачу с дополнительной работой. В этой ситуации также можно избежать неудобств, связанных с выполнением следующих задач:

• Посмотреть чертежи
• Создание новых чертежей
• Ищите подрядчика для изготовления шестерни
• Примите высокую стоимость штучного производства

Ссылки по теме:
齿轮 的 种类 — 中文 页
Знать о типах зубчатых колес и соотношениях между двумя валами
Номенклатура зубчатых колес
Калькулятор зубчатых колес
Типы и характеристики зубчатых колес
Типы зубчатых колес и терминология
Зубчатая рейка и шестерня

Основные зубчатые механизмы: 21 ступень (с изображениями)

Как я упоминал ранее, зубчатые колеса могут использоваться для уменьшения или увеличения скорости или крутящего момента приводного вала. Чтобы приводить выходной вал на желаемую скорость, вам необходимо использовать зубчатую передачу с определенным передаточным числом для вывода этой скорости.

Передаточное число системы — это отношение скорости вращения входного вала к скорости вращения выходного вала. Есть несколько способов рассчитать это в системе с двумя передачами. Первый зависит от количества зубьев (N) на каждой шестерне. Для расчета передаточного числа (R) уравнение выглядит следующим образом:

R = ^N2 ⁄ _N1

Где N2 относится к количеству зубьев шестерни, соединенной с выходным валом, а N1 относится к то же самое на первичном валу.Левая шестерня на первом изображении выше имеет 16 зубьев, а правая шестерня — 32 зуба. Если левая шестерня — это первичный вал. тогда соотношение 32:16, которое можно упростить до 2: 1. Это означает, что на каждые 2 оборота левой шестерни правая шестерня совершает один оборот.

Передаточное число также может быть рассчитано с использованием делительного диаметра (или даже радиуса) по тому же уравнению:

R = ^D2 ⁄ _D1

Где D2 — это делительный диаметр выходной шестерни, и D1 — это делительный диаметр входной шестерни.

Передаточное число также может использоваться для определения выходного крутящего момента системы. Крутящий момент определяется как тенденция объекта вращаться вокруг своей оси; в основном вращающая сила вала. Вал с большим крутящим моментом может вращать более крупные предметы. Передаточное число R также равно отношению крутящего момента выходного вала к крутящему моменту входного вала. В приведенном выше примере, хотя шестерня с 32 зубьями вращается медленнее, она выдает вдвое большую мощность вращения, чем входной вал.

В более крупной системе шестерен с несколькими шестернями и валами общее передаточное число системы по-прежнему равно отношению скоростей входного и выходного валов, только между ними больше валов.Чтобы рассчитать общее передаточное число, проще всего начать с определения передаточного числа каждого набора. Затем, начиная с набора, приводящего выходной вал в движение в обратном направлении, вы можете умножить первое значение передаточного числа (скорость входного вала) на значения, соответствующие передаточному отношению следующего набора шестерен, и использовать значение, полученное из входного скорость вала после умножения в качестве новой входной скорости для чистого передаточного числа. Это может немного сбивать с толку, поэтому ниже приведен пример.

Допустим, у вас есть зубчатая передача, состоящая из трех наборов шестерен, одна из которых исходит от двигателя с соотношением 2: 1, а другая — от выходного вала первого набора с соотношением 3: 2, а следующая установить управляющий выход системы с другим соотношением 2: 1.Чтобы рассчитать передаточное число всей системы, вы должны начать с последнего передаточного числа 2: 1. Поскольку меньшая шестерня на наборе 3: 2 и большая шестерня на наборе 2: 1 в настоящее время «равны» из-за передаточных чисел, отношение входного вала второго набора шестерен к выходному валу всей системы составляет 3 : 1. Мы делаем это снова, умножая передаточное число первой установленной передачи на 3 (чтобы получить 6: 3) и комбинируя его с нашим чистым передаточным числом (в настоящее время 3: 1), чтобы получить общее передаточное число системы, 6: 1.

Типы шестерен | Параметры зубчатых колес и профили зубьев

Зубчатые колеса — это вращающиеся элементы машины, которые передают крутящий момент от одного вала к другому через врезанные в них зубья. Зубчатые передачи с одинаковым профилем зубьев зацепляются Это позволяет передавать мощность с ведущего вала на ведомый.

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

Gears также может использоваться для перекачивания жидкостей, например, в случае шестеренчатых насосов для жидкого топлива и смазочного масла. Они настолько хорошо зацепляются (образуя поршневой насос прямого действия), что жидкость продвигается вперед с высоким давлением нагнетания.

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

Разница между шестернями и звездочками

В шестернях и звездочках для передачи крутящего момента используются зубья. Хотя вначале они оба выглядят похожими компонентами, есть некоторые заметные различия, которые могут помочь нам с легкостью их идентифицировать.

Звездочка

• Шестерни являются предпочтительным решением для передач на короткие расстояния.Использование звездочки и цепи помогает передавать мощность на значительно большее расстояние с помощью цепи.
• Зубья двух шестерен идеально входят в зацепление друг с другом, но не для звездочки. Зуб звездочки на самом деле предназначен для размещения в полости, такой как цепь велосипеда или гусеницы военного танка.
• В то время как шестерни могут передавать крутящий момент параллельно, перпендикулярно и в любой другой ориентации между ними, звездочки могут делать это только вдоль параллельной оси.
• Шестерни передают крутящий момент в обратном направлении. Если ведущий вал вращается по часовой стрелке, ведомый вал будет вращаться против часовой стрелки. У звездочек направление вращения остается прежним.
• Шестерни со сломанным зубом могут быть не так эффективны, как идеальная система, но они будут работать. В случае звездочек один или несколько сломанных зубцов могут вызвать смещение цепи и остановку системы.

Различные типы шестерен и их применение

Есть много типов шестеренок, и каждый предлагает определенные компромиссы.Все сводится к тому, чего дизайнер ожидает от зубчатой ​​передачи. Факторы, которые могут быть приняты во внимание, следующие:

• Требуемый крутящий момент / рабочий цикл
• Скорость вращения / передаточное число
• Сервисная среда
• Наличие мест / ограничения
• Бюджет

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

Цилиндрическая шестерня

Самый распространенный тип используемого снаряжения. Его простой и эффективный дизайн открывает возможности для широкого спектра применений. Зубья прямозубых шестерен параллельны и прямолинейны на цилиндрическом корпусе шестерни.

В цилиндрических зубчатых колесах

используется конфигурация параллельных осей в сопряженных парах. Они отлично подходят для приложений со средней нагрузкой и умеренной скоростью и обычно используются в приложениях , где шум и вибрация не являются проблемой .

Для изменения крутящего момента и числа оборотов можно использовать две прямозубые цилиндрические шестерни разного размера. Простая конструкция обеспечивает высокую точность изготовления. Одним из его преимуществ является обеспечение высокого КПД трансмиссии при отсутствии осевой нагрузки на вал.

Некоторые недостатки включают высокий уровень шума и вибрации в высокоскоростных приложениях, а также большое количество напряжений , которым подвергаются зубья в этой простой конструкции. Это ограничивает его грузоподъемность.

Зубчатая рейка

Можно комбинировать прямозубые шестерни с зубчатой ​​рейкой, чтобы преобразовать вращательное движение в поступательное . Стойка состоит из зубцов, нарезанных прямым рядом на ровной поверхности. Эти зубья имеют тот же профиль, что и прямозубая шестерня.

Зубья прямозубой шестерни сопрягаются с зубьями на рейке так же, как они входят в зацепление с другой прямозубой шестерней. Когда шестерня вращается, она толкает стойку по прямой.

Система зубчатой ​​рейки, также известная как система зубчатой ​​рейки, находит применение во многих изделиях, таких как автомобили, подъемники, железные дороги и т. Д. Она используется для точной настройки параметров машинного оборудования, например, для контроля количества топлива, поступающего в систему. дизель-генератор через ТНВД.

Внутренняя шестерня

Цилиндрические зубчатые колеса

можно также комбинировать с внутренним зубчатым колесом для создания планетарной зубчатой ​​передачи. Зубья внутреннего зубчатого колеса находятся внутри кольцевого зубчатого колеса. Эта шестерня соединяется с цилиндрическими шестернями, размещенными внутри нее, для передачи движения.

Механизмы с внутренним зацеплением бывают трех типов: планетарные, солнечные и звездчатые. В зависимости от области применения и других соответствующих факторов могут быть получены различные передаточные числа скоростей наряду с желаемым направлением вращения.

Внутренние шестерни используются в различных отраслях промышленности, где они обычно используются в качестве редукторов. Они идеально подходят для изменения передаточного числа в велосипедах, часах и автоматической трансмиссии в автомобилях.

Винтовая шестерня

Цилиндрические шестерни аналогичны цилиндрическим зубчатым колесам по конструкции и применению, поскольку в них используется та же конфигурация параллельных осей с параллельными зубьями. Зубцы, однако, расположены под таким углом, что, если бы мы расширили их, они образовали бы спираль вокруг вала, отсюда и название.

В отличие от прямозубых шестерен, зубья косозубых шестерен постепенно контактируют друг с другом. Это позволяет избежать ударной нагрузки на зубы. Благодаря этой особенности постепенного нагружения одновременно контактируют более одной пары зубьев. Имеется разделение нагрузки, позволяет косозубым зубчатым колесам выдерживать более высокие нагрузки по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами .

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

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

Двойная косозубая шестерня

Двойные косозубые шестерни — это особый вид косозубых шестерен. Они были созданы для преодоления высоких осевых нагрузок, связанных с одинарными косозубыми зубчатыми колесами.

Двойные косозубые шестерни объединяют две противоположные ориентации зубьев вместе, обычно вдоль середины поверхности шестерни. Осевое усилие, создаваемое левым зубом, сводится на нет правым зубом, что устраняет необходимость в упорном подшипнике.

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

Как и в случае одинарных косозубых шестерен, двойные косозубые шестерни также обеспечивают плавную и бесшумную работу на всех скоростях .

Шестеренка в елочку

Зубчатая передача «в елочку» — это особый тип двойной косозубой передачи. В то время как косозубая шестерня имеет канавку посередине между зубьями, шестеренчатая шестерня — нет.

Такая конструкция помогает нейтрализовать осевые силы на каждом комплекте зубьев. Таким образом, допустимы большие углы, так как меньше опасность отказа.

Обычно используется конфигурация пересекающихся осей, когда два вала перпендикулярны друг другу. Мощность передается от шестерни в елочку на обычную двойную косозубую шестерню.

Зубчатая передача не создает осевого усилия , а обеспечивает более тихую, плавную и эффективную работу при всех скоростях и нагрузках .

Винтовая шестерня

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

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

Зубья винтовой передачи имеют форму спирали. Они образуют точку контакта между двумя шестернями и, следовательно, не очень подходят для высоких нагрузок и высокоскоростных приложений . Они также имеют низкий КПД по сравнению с другими косозубыми шестернями.

Уникальной особенностью винтовых передач является то, что они используют одну и ту же ручную пару при включении. Движение передается, когда одни и те же пары рук скользят друг по другу. Поэтому смазка винтовых передач является необходимостью. Нет ограничений по сочетанию количества зубов.

Коническая шестерня

Типы зубчатых колес, которые мы называем коническими, имеют коническую форму, в которых зубья расположены на конической поверхности. Верх конуса отрублен. Две ответные шестерни обычно размещаются на перпендикулярных пересекающихся осях вала.

Одно из наиболее распространенных применений конических шестерен — это для изменения оси передачи . При этом обороты и крутящий момент могут быть изменены по мере необходимости путем изменения размера шестерни.

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

Из-за конструкции конической шестерни, когда два сопряженных зуба соприкасаются, контакт происходит сразу, а не постепенно. Таким образом, возникает та же проблема высоких нагрузок, что и в случае прямозубых зубчатых колес.

Это ударопрочная муфта производит больше шума и вызывает чрезмерную нагрузку на зуб шестерни . Высокое напряжение в конечном итоге влияет на долговечность и срок службы конической шестерни.

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

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

Спирально-коническая шестерня

Спирально-конические зубчатые колеса используются для преодоления ограничений, связанных с прямолинейными коническими зубчатыми колесами. Как следует из названия, зубья спирально-конической шестерни расположены в форме спирали.

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

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

Некоторые из этих приложений — передача мощности, автомобильные дифференциалы, робототехника, носовые и кормовые подруливающие устройства на судах.

Торцовочная шестерня

Торцевые шестерни — конические шестерни с передаточным числом 1: 1.Зацепляющая пара всегда будет иметь одинаковое количество зубцов. Они передают мощность между пересекающимися осями.

Угловые шестерни используются в станках , чтобы изменить направление вращения только . Они не вызывают изменения частоты вращения вала или крутящего момента.

Торцовочная шестерня может быть прямой или спиральной. Преимущество прямых угловых передач состоит в том, что они не сталкиваются с осевой нагрузкой. Но они имеют ограничения, присущие прямым коническим зубчатым колесам. Спиральные угловые шестерни создают осевое усилие, поэтому необходимы упорные подшипники.

Торцевые шестерни обычно входят в зацепление под углом 90 градусов. Но они могут быть изготовлены для сопряжения и под другими углами. Если они соединяются под любым другим углом от 0 до 180, они известны как угловые косые шестерни. Наиболее распространенный диапазон угловых угловых передач — от 45 до 120 градусов.

Гипоидная передача

Гипоидная передача

Гипоидная шестерня напоминает спирально-коническую шестерню, но с некоторыми заметными отличиями. В отличие от спиральных шестерен, валы гипоидных шестерен не пересекаются.

Гипоидная шестерня расположена смещенной относительно ведущей шестерни, которая обычно представляет собой спирально-коническую шестерню. Такое расположение гипоидной передачи приводит к большему контакту при сцеплении. Это улучшает грузоподъемность, а также долговечность системы трансмиссии.

Еще одно отличие — форма гипоидной передачи. Корпус шестерни имеет форму вращающегося гиперболоида.

Конус образуется, когда прямоугольный треугольник вращается вокруг одной из сторон, образующих прямой угол.Если мы заменим гипотенузу (которая является прямой линией) прямоугольного треугольника на гиперболу и повернем ее вокруг того же ребра, мы получим форму гиперболоида.

Эта форма идеально сочетается со спирально-конической шестерней без каких-либо препятствий, так как две ответные шестерни расположены немного в стороне.

По сравнению с коническими шестернями, гипоидные шестерни обеспечивают более высокое снижение скорости из-за их большого передаточного отношения. Увеличенный контакт также обеспечивает более высокую передачу нагрузки при подавлении шума и вибрации .

Однако сетка сложна, и производство также затруднено. Гипоидные передачи используются в автомобильных дифференциальных системах.

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

Червячная передача

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

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

Уникальной особенностью этой зубчатой ​​передачи является возможность блокировки вращения зубчатой ​​пары. Это связано с тем, что червячное колесо не может повернуть червячную передачу, если она установлена ​​под определенным углом. Однако червячная передача может поворачивать червячное колесо на любой угол.Это свойство используется в приложениях , требующих самоблокирующихся механизмов .

Однако червячные передачи

имеют определенные недостатки. КПД трансмиссии не так хорош по сравнению с другими передачами. Кроме того, тот факт, что во время трансмиссии происходит скольжение между червяком и червячным колесом, требует внимания к смазке. Постоянная смазка — основа бесперебойной работы.

Червячные передачи широко используются в автомобилях, системах рулевого управления, лифтах и ​​системах транспортировки материалов.

Параметры шестерни

Теперь, когда у нас есть общее представление о различных типах зубчатых колес, мы можем лучше изучить технические аспекты и понять значение различных терминов, которые могут встретиться при изучении зубчатых колес.

Внешний диаметр

Это максимальный диаметр шестерни. Это расстояние от центра корпуса шестерни до вершины зуба. Внешний диаметр обозначает крайнюю протяженность шестерни.

Угол поля

Делительная окружность двух зацепляющих шестерен касается друг друга в точке соприкосновения зубьев сцепления.Он проходит примерно по центру зуба шестерни. Шаговый круг — это место, где происходит передача движения, и, следовательно, этот круг используется для всех расчетных целей. Точка касания шестерен называется точкой тангажа.

Межосевое расстояние

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

Корень

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

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

Шаг

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

Но слово «шаг» может сбивать с толку, поскольку в разных точках по высоте зуба значения будут разными. Таким образом, диаметр необходимо указать. Некоторые популярные высоты звука — это круговой, нормальный базовый и угловой. Круговой шаг — это расстояние между одинаковыми точками на двух поверхностях зубьев по делительной окружности.

Диаметр диаметра

Диаметр зуба информирует нас о плотности зуба.Он рассчитывается путем деления общего количества зубьев шестерни на диаметр делительной окружности. Единица измерения — количество зубьев на метр.

Профиль зуба

Профиль зуба — это форма зуба шестерни. Мы можем выбирать из множества различных вариантов. Мы могли бы сделать их прямоугольными, треугольными, в форме дуги окружности или перейти к более сложным формам, таким как парабола или эвольвента.

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

Эвольвентный профиль зуба

Это наиболее широко используемый профиль зуба. Есть определенные преимущества использования эвольвентных шестерен, например:

• Легко и недорого в производстве

• Может компенсировать небольшие отклонения в межосевом расстоянии.

• Высокая толщина корня придает прочность

• Постоянный угол давления во время работы обеспечивает плавность работы

Циклоидальный профиль зуба

Циклоидный профиль зуба является вторым наиболее часто используемым профилем.Этот профиль обеспечивает одинаковый износ всего зуба. Зубья циклоидальной шестерни находят применение в часах и инструментах. Он редко используется для интенсивных применений, так как его трудно производить.

Профиль дуги круга

Этот профиль не так популярен, но его преимущество заключается в медленном износе из-за неравномерности дуги. Он подразделяется на два типа: одинарная дуга и составная дуга.

Как следует из названия, зуб имеет цилиндрическую форму, которая совпадает с другой шестерней.Иногда выпуклая дуга может соответствовать вогнутой дуге для лучшей передачи. Однако этот профиль сложно создать по сравнению с эвольвентным профилем.

Материалы зубчатых передач и обработка поверхности

Шестерни производятся из различных материалов, и этот выбор также повлияет на метод обработки поверхности, который может быть выбран для улучшения характеристик.

Шестерни могут изготавливаться из различных металлов, а также неметаллов, таких как сталь, чугун, пластик, нейлон и волокна.Каждый материал имеет свои характерные особенности:

• Сталь используется для интенсивных применений. Обеспечивает высокую прочность и твердость. Обычно выбирают углеродистую и легированную сталь.
• Чугун легко производить, и его обычно предпочитают при серийном производстве шестерен. Однако при таком производстве теряется точность.
• Нейлон — недорогой, легкий и неагрессивный материал для зубчатых передач. Нейлон — хороший выбор для работы с низкими нагрузками и подверженными коррозии.

Обычно перед вводом в эксплуатацию требуется поверхностная обработка шестерен. Двумя полезными методами чистовой обработки поверхности шестерен являются шлифовка и термообработка.

Шлифовальные зубья шестерни делают их гладкими и бесшумными. Однако это увеличивает конечную стоимость производства.

Существует множество методов термообработки для улучшения прочности, чистоты поверхности и долговечности шестерен. Некоторые из этих процедур — науглероживание, отжиг, отпуск, поверхностное упрочнение и нормализация.

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

Как работают механические коробки передач | Как работает автомобиль

Двигатели внутреннего сгорания
работают на высоких скоростях, поэтому необходимо уменьшить передачу, чтобы передать мощность на ведущие колеса, которые вращаются намного медленнее.

Коробка передач обеспечивает выбор
шестерни
для различных условий движения: старт с места, подъем на холм или круиз по ровной поверхности.Чем ниже передача, тем медленнее вращаются опорные колеса по отношению к
двигатель
скорость.

Коробка передач постоянного зацепления

Коробка передач вторая ступень в
коробка передач
система, после
сцепление
. Обычно он прикручивается к задней части
двигатель
, с
схватить
между ними.

Современные автомобили с МКПП
передачи
иметь четыре или пять скоростей переднего хода и одну заднюю, а также нейтральное положение.

Синхронизатор выключен

Шестерня свободно вращается на втулке, вращаемой за счет зацепления на промежуточном валу.Блок синхронизатора, соединенный шлицами с главным валом, лежит рядом.

Синхронизатор включен

Вилка перемещает синхронизатор в сторону выбранной передачи. Поверхности трения синхронизируют скорости вала, а синхронизатор и шестерня блокируются вместе.

Шестерня
рычаг
, управляемый водителем, соединен с рядом штоков переключения передач в верхней или боковой части коробки передач. Штоки переключения расположены параллельно валам, несущим шестерни.

Самая популярная конструкция — редуктор постоянного зацепления. Имеет три вала:
Входной вал
промежуточный вал и главный вал, которые обкатываются
подшипники
в кожухе коробки передач.

Также имеется вал, на котором вращается промежуточная шестерня задней передачи.

Двигатель приводит в движение первичный вал, который приводит в движение промежуточный вал. Промежуточный вал вращает шестерни на главном валу, но они вращаются свободно до тех пор, пока не будут заблокированы с помощью синхронизирующего устройства, которое насажено на вал.

Это синхронизатор, который фактически приводится в действие водителем через тягу переключения с вилкой на нем, которая перемещает синхронизатор для включения передачи.

Упорное кольцо, устройство задержки в синхронизаторе, является последним усовершенствованием современной коробки передач. Он предотвращает включение шестерни до тех пор, пока скорости вала не будут синхронизированы.

На некоторых автомобилях дополнительная передача, называемая
перегрузка
, подогнан. Он выше, чем высшая передача, и поэтому обеспечивает экономичное вождение на крейсерских скоростях.

Четырехступенчатая коробка передач с постоянным зацеплением

Передачи выбираются системой тяг и рычагов, управляемых рычагом переключения передач. Привод передается через первичный вал на промежуточный вал, а затем на главный вал, за исключением прямого привода — высшей передачи — когда первичный вал и главный вал заблокированы вместе.

Как работают передаточные числа

нейтраль

Все шестерни, кроме необходимых для заднего хода, постоянно находятся в зацеплении.Шестерни выходного вала свободно вращаются вокруг него, а шестерни промежуточного вала зафиксированы. Привод не передается.

Передача первая

На первой передаче самая маленькая шестерня промежуточного вала (с наименьшим количеством зубцов) блокируется с ней, передавая привод через самую большую шестерню на главном валу, обеспечивая высокий крутящий момент и низкую скорость для запуска с места.

Вторая передача

На второй передаче разница в диаметрах шестерен на двух валах уменьшается, что приводит к увеличению скорости движения и меньшему увеличению крутящего момента.Соотношение идеально подходит для лазания по очень крутым холмам.

Четвертая передача

На четвертой передаче входной вал и главный вал заблокированы вместе, обеспечивая «прямой привод»: один оборот карданного вала на каждый оборот коленчатого вала. Нет увеличения крутящего момента.

Реверс

Для реверсирования промежуточная шестерня вставляется между шестернями на двух валах, заставляя главный вал реверсировать направление.Передача заднего хода обычно не синхронизирована.

Синхронизация шестерен

Синхронизатор представляет собой кольцо с зубьями на внутренней стороне, установленное на зубчатом
центр
который насажен на вал.

Когда водитель выбирает передачу, соответствующая конусообразная
трение
поверхности на ступице и шестеренчатом передающем приводе, от поворотного механизма через ступицу к валу, синхронизируя скорости двух валов.

При дальнейшем перемещении рычага переключения передач кольцо перемещается вдоль ступицы на короткое расстояние до тех пор, пока его зубцы не зацепятся со скошенными зубьями упора на стороне шестерни, так что шлицевая ступица и шестерня заблокируются вместе.

Современные конструкции также включают в себя уплотнительное кольцо, расположенное между поверхностями трения. Кольцо сруба также имеет собачьи зубы; он сделан из более мягкого металла и более рыхлый
соответствовать
на валу, чем на ступице.

Запорное кольцо должно быть расположено точно сбоку от ступицы с помощью выступов или «пальцев», прежде чем его зубцы совпадут с зубцами на кольце.

За время, необходимое для определения своего местоположения, скорости валов были синхронизированы, так что водитель не мог столкнуться ни с какими зубьями, а синхронизатор считается «непревзойденным».

Шестерни, типы шестерен, Коробка передач

Эти шестерни расположены таким образом, что их ось вала находится в вертикальном положении.

Конические шестерни:

Зубья конических шестерен могут быть похожи на цилиндрические шестерни или они могут быть врезаны в множество других форм.

Цилиндрические конические шестерни используются для передачи движения внутри валов с пересекающимися осями. Угол между валами может быть любым, кроме 0 и 180. Шестерни, имеющие одинаковое количество зубцов и угол между валами 90, называются угловыми шестернями.

Спирально-конические шестерни имеют зубья, изогнутые по длине зубьев и установленные под углом. Зубья конической шестерни Zerol изогнуты по длине, но не под углом. Спиральные шестерни имеют преимущества и недостатки, аналогичные косозубым зубчатым колесам.

Зубчатые колеса:

Зубчатые колеса или конические зубчатые колеса представляют собой особую форму конической шестерни, зубья которой выступают под прямым углом к ​​плоскости колеса; по своей ориентации зубы напоминают острие на коронке. Коронная шестерня может точно зацепляться только с другой конической шестерней, хотя коронная шестерня иногда зацепляется с прямозубой шестерней.

Гипоидные шестерни:

Гипоидные шестерни похожи на спирально-конические шестерни, с той лишь разницей, что оси валов гипоидных шестерен не пересекаются. Эти шестерни почти рассчитаны на работу с валами под углом 90 градусов. Гипоидные шестерни сочетают в себе вращательное движение и высокое давление зубьев спирально-конических шестерен и скользящее движение червячных шестерен. Чаще всего они встречаются в приводных механических дифференциалах; которые обычно являются коническими зубчатыми колесами с прямой резкой; в осях автомобилей.

Червячная передача:

Червячная передача напоминает винты.Эти шестерни обычно входят в зацепление с цилиндрической или косозубой шестерней, которая называется шестерней, колесом или червячным колесом. Червячные передачи — это способ достичь высокого крутящего момента и низкого передаточного числа. Одним из недостатков червячных передач является возможность значительного скольжения, что приводит к низкому КПД. В системах, содержащих червячные передачи, червячное колесо может бесконечно вращать соседнюю шестерню. Однако соседняя шестерня не может вращать червячное колесо.

Рейка и шестерня:

Эта зубчатая система состоит из двух частей, которые представляют собой зубчатый стержень (рейка) и шестерня, которая перемещается на рейке (шестерня).Эти системы передач используются в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение рулевых тяг слева направо.

Планетарные шестерни:

Планетарные шестерни являются одним из самых сложных механизмов расположения шестерен. Эти системы в основном состоят из одной внутренней шестерни, шестерни посередине и нескольких шестерен (2,3,4) вокруг нее. Планетарные передачи могут использоваться для получения различных скоростей вращения вала.

В чем разница между прямозубыми, косозубыми, коническими и червячными передачами?

Шестерни являются важной частью многих двигателей и машин.Шестерни помогают увеличить выходной крутящий момент, обеспечивая редуктор, и они регулируют направление вращения, как вал, для задних колес автомобильных транспортных средств. Вот несколько основных типов шестерен и их отличия друг от друга.

Загрузить статью в формате .PDF

Цилиндрические зубчатые колеса 2. Цилиндрические зубчатые колеса работают более плавно из-за углового скручивания, обеспечивающего мгновенный контакт с зубьями шестерни. 1. Прямозубые цилиндрические шестерни устанавливаются последовательно на параллельных валах для достижения больших передаточных чисел.

Чаще всего это прямозубые цилиндрические шестерни, которые используются последовательно для больших редукторов. Зубья прямозубых шестерен прямые и установлены параллельно на разных валах. Цилиндрические зубчатые колеса используются в стиральных машинах, отвертках, заводных будильниках и других устройствах. Они особенно громкие из-за зацепления и столкновения зубьев шестерни. Каждый удар производит громкий шум и вызывает вибрацию, поэтому прямозубые цилиндрические шестерни не используются в таких механизмах, как автомобили. Нормальный диапазон передаточного числа составляет от 1: 1 до 6: 1.

Цилиндрические шестерни

3. На изображении выше показаны две разные конфигурации конических зубчатых колес: прямые и спиральные зубья.

Цилиндрические шестерни работают более плавно и тихо по сравнению с цилиндрическими шестернями из-за способа взаимодействия зубьев. Зубья косозубой шестерни срезаны под углом к ​​торцу шестерни. Когда два зуба начинают зацепляться, контакт происходит постепенно — начиная с одного конца зуба и сохраняя контакт, когда шестерня вращается до полного зацепления.Типичный диапазон угла наклона спирали составляет от 15 до 30 градусов. Осевая нагрузка напрямую зависит от величины тангенса угла спирали. Винтовая передача — это наиболее часто используемая передача в трансмиссиях. Они также создают большие осевые нагрузки и используют подшипники для поддержки осевой нагрузки. Цилиндрические шестерни можно использовать для регулировки угла поворота на 90 градусов. при установке на перпендикулярных валах. Его нормальный диапазон передаточного числа составляет от 3: 2 до 10: 1.

Коническая шестерня

Конические шестерни используются для изменения направления вращения вала.Конические шестерни имеют зубья прямой, спиральной или гипоидной формы. Прямые зубья имеют те же характеристики, что и прямозубые шестерни, а также оказывают большое влияние при зацеплении. Как и в прямозубых цилиндрических зубчатых колесах, нормальное передаточное число для прямых конических зубчатых колес составляет от 3: 2 до 5: 1.

5. В этом двигателе используется комбинация гипоидных шестерен и спирально-конических шестерен для управления двигателем. Поперечное сечение двигателя на изображении выше демонстрирует, как используются спирально-конические шестерни.

Спиральные зубья работают так же, как косозубые шестерни.По сравнению с прямыми зубьями они производят меньше вибрации и шума. Правая сторона спирального скоса — это внешняя половина зуба, наклоненная для движения по часовой стрелке от осевой плоскости. Левая сторона спиральной фаски движется против часовой стрелки. Нормальный диапазон передаточного числа составляет от 3: 2 до 4: 1.

6. В гипоидной шестерне выше большая шестерня называется короной, а маленькая шестерня — шестерней.

Гипоидная шестерня — это тип спиральной шестерни, форма которой представляет собой вращающийся гиперболоид вместо конической формы.Гипоидная шестерня размещает шестерню вне оси зубчатого венца или ведомого колеса. Это позволяет увеличить диаметр шестерни и обеспечить большую площадь контакта.

Шестерня и шестерня часто всегда находятся напротив друг друга, и угол спирали шестерни обычно больше, чем угол шестерни. Гипоидные передачи используются в силовых передачах из-за их большого передаточного числа. Нормальный диапазон передаточного числа составляет от 10: 1 до 200: 1.

Червячные передачи

7. Поперечный разрез модели показывает типичное размещение и использование червячной передачи.Червячные передачи имеют встроенный механизм безопасности, поскольку они не могут работать в обратном направлении.

Червячные передачи используются в больших редукторах. Обычно передаточное число составляет от 5: 1 до 300: 1. Установка устроена так, что червяк может вращать шестерню, но шестерня не может вращать червяк. Угол червяка небольшой, и в результате шестерня удерживается на месте из-за трения между ними. Шестерня используется в таких приложениях, как конвейерные системы, в которых блокировка может действовать как тормоз или аварийный останов.

Как работают шестерни? | Простые машины: научные проекты

Как работают шестерни?

Они работают, передавая мощность от одной части машины к другой.

Все большие машины состоят из комбинации более мелких деталей, включая множество шестерен.

Вы можете поэкспериментировать с шестернями и простыми механизмами в проектах, представленных ниже.

Простые машины Научные проекты

Посмотрите, как работают шестерни

Gears может помочь нам в работе, ускоряя или изменяя направление движения.

Чтобы увидеть, как это работает, сделайте модель набора шестерен!

Что вам понадобится:

Чем вы занимаетесь:

1. Распечатайте выкройку шестеренок и раскрасьте их как хотите. Вы можете вырезать их, если хотите, или просто приклеить всю бумагу к лотку из пенопласта.
2. Попросите взрослого разрезать пенополистирол по рисунку, чтобы сделать шестерни из пенопласта. (Самый простой способ сделать это — вырезать круг по внешнему краю зубов, а затем сделать надрезы вокруг зубов.)
3. После того, как вы вырежете шестеренки, используйте канцелярские кнопки, чтобы приколоть их к куску картона или другому лотку. Приколите их так, чтобы зубы совпали.
4. Если хотите, вы можете сделать небольшую поворотную ручку на большой шестерне, приклеив небольшой кусок пенополистирола, чтобы она стояла прямо на шестерне.

Вы только что построили зубчатую передачу . Главный механизм — это водитель. Попробуйте повернуть его медленно. Что происходит с маленькой шестеренкой? В какую сторону он поворачивает? Нарисуйте большую красочную точку на каждой шестеренке и расположите шестеренки так, чтобы обе точки были вверху.Когда вы поворачиваете большую шестерню, попросите одного человека подсчитать, сколько раз поворачивается большая шестерня, а другой подсчитает, сколько раз поворачивается маленькая шестеренка. Они поворачиваются одинаковое количество раз?

Что случилось:

Шестерни работают для изменения направления движения. Когда вы поворачивали большую шестерню в одну сторону, маленькая шестеренка вращалась в другую сторону!

Шестерни также изменяют скорость движения. Когда вы медленно поворачиваете большую шестерню, меньшая шестерня вращается быстрее. Это помогает экономить энергию, потому что вам не нужно так усердно работать, чтобы медленно повернуть большой, как если бы вам нужно было быстро повернуть маленький.

Вы также можете попробовать этот проект с крышками для бутылок с водой, имеющими выступы, или с шестеренками из таких строительных наборов, как Lego или K’Nex.

Посмотрите, как работает винт

Наклонная плоскость, такая как пандус, — это своего рода простая машина, помогающая выполнять работу. Винт, как и в строительном магазине, тоже простая машина! Винт сделан из наклонной плоскости, которую наматывают вокруг и вокруг. Чтобы увидеть, как это работает, вам понадобится блокнот и карандаш или маркер.

1. Вырез 2.Отрежьте 5 дюймов от листа бумаги для принтера, чтобы получился квадрат.
2. Загните верхний угол так, чтобы он встретился с противоположным нижним углом — теперь вы сделали треугольник! Длинный край выглядит как наклонная плоскость, хотя бумага слишком тонкая для реальной работы.
3. Начиная с одной из коротких сторон треугольника, один раз оберните бумагу вокруг карандаша или маркера, затем начинайте катить, пока весь лист бумаги не обернется вокруг устройства.
4. Положите палец на конец бумаги, чтобы он не раскручивался, и осторожно возьмите сделанный вами винт.Вы видите, как длинный край треугольника теперь перемещается по маркеру и вверх по нему? Это как наклонная плоскость, намотанная на винт!

Из-за наклонной плоскости винты могут удерживать вместе все, что угодно. Если хотите, попробуйте сделать треугольники разной формы и размера и оберните их маркером или карандашом, чтобы сделать разные виды шурупов.

Урок естественных наук о простых машинах

Типы простых машин

Когда вы думаете о машине, вы, вероятно, думаете о чем-то большом, например о стиральной машине, машине или бульдозере.

Эти большие машины состоят из более мелких деталей, которые называются простыми машинами .

Простые машины состоят из одной или двух частей, и они помогают нам выполнять работу, заставлять вещи двигаться.

Простые машины бывают нескольких видов:

• Наклонные плоскости похожи на пандусы, которые помогают двигать что-то вверх, не поднимая его. Вместо этого вы можете подтолкнуть его вверх по наклонной плоскости.
• Рычаги облегчают подъем груза.(Качели или качели — это рычаг. Легче поднять друга на руках или на качелях?)
• Колеса помогают перемещать предметы по земле (кроме водяных колес).
• Шкивы позволяют тянуть веревку вниз для подъема тяжелого груза. (Легче тянуть вниз, чем вверх, потому что вы можете использовать силу тяжести и свой вес).
• Винты — это простые приспособления, которые движутся по прямой линии (например, в кусок дерева), когда вы их поворачиваете.Это работает намного проще, чем просто пытаться что-то вонзить в дерево!
• Клин используется для разделения предметов на две части. Топор, которым рубят дрова, — это клин.

Шестерни машин

Шестерни также важны для простых машин. Шестерня — это просто колесо с зубьями, иногда называемое зубчатым колесом .

Для выполнения любых работ с шестерней необходимо иметь как минимум два зубца, зубья которых должны входить друг в друга.

Поскольку зубья подходят друг к другу, при повороте одной шестерни вращается и другая!

Шестерни бывают разных размеров, что помогает им работать.Если вы соедините одну большую шестерню с маленькой, вы можете медленно поворачивать большую шестерню, и это заставит маленькую шестерню вращаться быстро. Поскольку медленное вращение большой шестерни требует меньше энергии, чем быстрое вращение маленькой, вы экономите энергию и упрощаете работу за счет использования шестерен.

Одна шестерня может сделать другую на один оборот быстрее, но она также может заставить ее повернуться в другом направлении.

Когда вы поворачиваете большую шестеренку вправо, маленькая переместится влево. Это хорошо для многих машин, где необходимо изменить направление, чтобы машина работала.

Когда две или более шестерен соединены, это называется «зубчатая передача». Поворачиваемая шестерня называется «ведущей», а последняя шестерня, которую вы пытаетесь переместить, называется «ведомой». Иногда между ведущим и ведомым будет несколько передач, которые называются «холостыми».

Большие шестерни, маленькие шестерни!

Шестерни везде!

Некоторые аттракционы в парке развлечений или справедливое использование больших шестеренок, заставляющих их вращаться по кругу (например, аттракцион кружащейся чашки в Диснейленде).

Огромные ветряные турбины используют шестерни, чтобы преобразовать медленное движение лопастей в гораздо более быстрое движение для выработки электричества.

Gears тоже есть в мелочах, таких как крошечные музыкальные шкатулки или автомобили с дистанционным управлением.

Они используются в часах для поворота минутной и часовой стрелок. Они используются в двигателях: больших автомобильных двигателях и маленьких двигателях, которые заставляют ваши игрушки двигаться.

В большинстве случаев они спрятаны внутри, поэтому вы их не видите, но если вы посмотрите на консервный нож, вы увидите две шестеренки.

При повороте ручки одна из шестерен перемещается, а другая — в противоположном направлении.

Вы также можете увидеть шестерни на велосипеде. На некоторых велосипедах колеса будут двигаться с разной скоростью, когда вы крутите педали из-за шестерен, соединенных цепью.

Рабочий лист для печати

Используйте этот рабочий лист для ознакомления с концепциями того, как шестерни изменяют скорость и направление.

Нижняя половина — это образец для проекта «Experiment with Gears».

Используя этот генератор шаблонов зубчатых колес, вы можете изготавливать различные схемы шестерен.