Передаточное отношение

Одной из очень важных кинематических параметров в теории механизмов и машин считается передаточное отношение. Оно дает возможность определить, на какую величину увеличивается момент приложенной силы, когда происходит передача вращения от одной детали к другой. В работе с целью решения самых разных технических задач механизмы делаются с кинематической схемой, имеющей постоянное или переменое передаточное отношение.

Общее обозначение

Значение передаточного отношения у кинематических схем рассчитывается по типовому математическому выражению. Результат выходит при проведении математической операции деления значения угловой скорости ведущего вала или шестерёнки, на подобной же параметр ведомого вала. Взамен данных значений применяют отношение их скоростей вращения.

Современные кинематические схемы выполнены с применением следующих механических соединений:

• с зубчатым зацеплением (в различных вариантах);
• червячных;
• фрикционных соединений;
• при помощи цепей;
• при помощи специализированных ремней;
• планетарных соединений.

Передача вращения основывается на 2-ух физических принципах: при помощи силы трения, с применением механизмов зацепления. В зависимости от решаемой задачи механизмы производятся с замедлением и ускорением. Первые называются редукторами, вторые — мультипликаторами. Две разновидности бывают одноступенчатыми, двухступенчатыми, многоступенчатыми.

Пространственное расположение осей определяет такие варианты механизмов:

• параллельные (в них оба вала размещены параллельно относительно друг друга);
• пересекающиеся (зацепление выполняется при помощи пересекания);
• перекрещивающиеся механизмы (у них валы вступают в перекрестное зацепление).

Все типы механизмов бывают замедляющие и ускоряющие движение. Наиболее регулярное использование замедляющих конструкций поясняется более большой скоростью применяемых двигателей и необходимостью нарастить мощность выходного элемента кинематической схемы.

В зависимости от соотношения скоростей появляется вопрос: может ли передаточное отношение быть негативным? Этот показатель считается отношением величин имеющих только самые хорошие значения. Он не может быть негативным. В зависимости от отношения числителя к знаменателю результат выйдет больше единицы или меньше. В первом случает, он справедлив для редукторов, в другом для мультипликаторов.

Таблица передаточных отношений считается сводным документом. В ней приведены значения ключевых технических специфик различных типов кинематических соединений.

В сводной таблице можно найти зависимость значения передаточного числа от допустимой мощности, которая передаётся определенным видом соединения.

Зубчатая передача

Это механическое соединение 2-ух или более крутящихся валов с помощью специализированных колёс, на поверхности которых выточены зубья. Подобный тип делится по следующим свойствам:

• форме и типу зубьев;
• относительному расположению валов в корпусе;
• расчётной частоты вращения колёс;
• степени защиты от воздействий извне.

Существенную роль в понимании работы всего механизма играет передаточное отношение зубчатой передачи. Его вычисляют, применяя традиционное выражение. Оно находится с подстановкой самых разных показателей. К примеру, подсчитывая численность изготовленных зубьев на ведущем и ведомом колесе. Формула дает возможность получать результаты с большой степенью точности:

Где i₁₂ — передаточное отношение от звена 1 к звену 2 (звено 1 — ведущее, звено 2 — ведомое; d₁,d₂ — диаметры звеньев; z₁, z₂ — кол-во зубьев звеньев (если таковые есть); M1, M2 — крутящие моменты звеньев; ?₁, ?₂ — угловые скорости звеньев; n₁, n₂ — скорости вращения звеньев.

В большей степени он зависит от численности зубьев размещенных на шестерёнке. Значительным плюсом зубчатого соединения считается постоянство расчётного и настоящего передаточного отношения. Она связано с отсутствием эффекта проскальзывания.

Важное воздействие на величину данного показателя оказывает применяемое кол-во шестерней и число зубчатых колёс.

Для цилиндрической передачи такой параметр помимо вышеприведенных показателей зависит от межосевого расстояния. Цилиндрические зубчатые передачи популярны в самых разнообразных агрегатах легковых и грузовиков, тракторов, сельхозтехники. Их часто применяют в трансмиссии.

Зубчатая передача обладает самым высоким коэффициентом передачи мощности. Она может отдавать мощность до 4500 кВт с передаточным числом достигающим 6,3.

Распространение получили зубчатые конструкции конусообразного типа. Они обладают ортогональным сочленением. Расчёт конусообразной передачи предусматривает учёт этих параметров как: делительные диаметры, углы конусов, кол-во зубьев.

Для получения поступательного движения применяется реечное соединение. Конструктивно она состоит из шестерёнки, планки с нанесёнными зубьями. Для реечной передачи берут во внимание диаметр окружности и кол-во зубьев на колесе, число зубьев размещенных на планке.

Планетарная передача

Повсеместно используется говоря иначе планетарная кинематическая схема. Она собой представляет механизм, который предназначен для передачи, изменения вращательного движения. Для этой цели применяются зубчатые колеса, находящиеся на перемещающейся оси. Конструктивными элементами считаются: центральные зубчатые колеса, закреплённые на недвигающихся осях, боковые зубчатые колеса (размещены на перемещающихся осях). Для обеспечения лучшего эффекта планетарные механизмы изготовляют на параллельных осях.

Максимальное значение передаточного числа может достигать 9 единиц.

КПД очень высокий. Его значение приближается к 0,98. Самыми популярными являются конструкции, в которых используются нескольких сателлитов. Их располагают с угловыми шагами равной величины.

Подобные конструкции делаются с постоянным или переменным передаточным отношением. Отдельные из них имеют шанс регулировки данного параметра. Они разработаны обратимыми и непоправимыми. В обратимых образцах рассчитано движение в прямом и обратном направлении. В необратимых конструкциях подобное движение невозможно. Изменение передаточного отношения бывает ступенчатым или бесступенчатым. светлым представителем первого агрегата считается механическая коробка передач автомобиля. Другой вариант используется в вариаторах.

Рассмотренные передаточные отношения передач рассчитываются на шаге проектирования агрегата при подборе кинематической схемы. При их помощи выполняется выбор соединительного типа, устанавливается результативность. Ценится прочность всего механизма.

Цепная передача

Достаточно известна цепная передача. Она относится к гибким конструкциям. Передаточное отношение цепной передачи рассчитывается расчёту зубчатых систем. Ведущая и ведомая звёздочка рассматриваются как зубчатые колеса. Значение данного параметра может достигать 15.

Спецификой подобной конструкции считается условие иметь определённое провисание цепи. Настройка данного параметра проходит при помощи специализированного регулирующего винта.

Положительные качества аналогичного соединения сводятся к следующему:

• невысокая критичность к допустимым ошибкам во время установки валов.
• передача мощности выполняется с применением нескольких звездочек;
• длина передачи вращения может быть довольно большой.

К минусам как правило относят скоротечный износ элементов для соединений цепи. Это просит периодической смазки. Вторым минусом является большой уровень шума.

Помимо передаточного числа для них рассчитывается величина статистической разрушающей силы. Такой параметр зависит от необходимого коэффициента безопасности. Его задают в интервале от 6 до 10. Он обеспечивает хорошую работу всего механизма, высокую прочность соединения и долговечность.

Зубчато-винтовая передача

Необходимость изменения вращательного движения под угол просит создания специализированного вида систем. К подобным конструкциям относится зубчато-винтовая передача. Важный элемент такой передачи может быть формы цилиндра, глобоидным, эвольвентным, архимедовым винтом. Это зависит от поверхности, на которой расположена резьба, и профиля резьбы.

В качестве показателей, применяемых для расчёта передаточного числа подставляемых в выражение, применяют существующее кол-во заходов зубчато-винтового механизма. В большинстве случаев оно может меняться от одного до четырёх. Таблица передаточных отношений для червячной схемы позволяет высчитать нужное кол-во компонентов зацепления. Приведенные в данной таблице данные, помогают правильно подобрать соединения для определенного механизма.

Главными минусами передачи считаются:

• большая температура нагрева компонентов во время передачи вращения;
• наличие эффекта проскальзывания;
• затормаживание и заедание;
• невысокий КПД;
• как последствие низкую прочность.

Ременная передача

Такая конструкция считается часто встречающейся. Её вид устанавливается расположением вала и направлением движения ремня. Их отмечают так:

• открытого типа;
• перекрестной формы;
• ступенчатой системы;
• угловой.

Для увеличения надёжности используют спаренное соединение. Реализация аналогичных конструкций выполняется при помощи ремней разного сечения. Самыми популярными считаются три типа: с прямыми углами, в трапециевидной форме, круглого сечения.

Значение передаточного отношения рассчитывается подстановкой в традиционную формулу частот вращения ведущего и ведомого валов. Порой в расчёте применяют число оборотов любого из валов. В качестве альтернативного варианта при расчёте данного параметра применяются величины диаметров (радиусов) шкивов.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.