Лекция 4. Зубчатые механизмы передают вращение от одного вала к другому

Виды зубчатых механизмов.

Зубчатые механизмы передают вращение от одного вала к другому. При этом изменяются величины угловых скоростей (частот вращения) и крутящих моментов.

Связь между этими параметрами на ведущем и ведомых валах определяется передаточным отношением, обозначаемым u.

Передаточное отношение – это отношение угловой скорости вала, принятого за ведущий, к угловой скорости вала, принятого за ведомый.

Таким образом, поскольку мощность на ведущем и ведомых валах практически одинакова (без учета КПД),

,

где ω₁, T₁ – угловая скорость и крутящий момент на ведущем валу;

ω₂, T₂ – угловая скорость и крутящий момент на ведомом валу.

Зубчатые механизмы разделяются на механизмы с подвижными и неподвижными в пространстве осями вращения зубчатых колес.

В свою очередь механизмы с неподвижными осями вращения разделяются на плоские цилиндрические, в которых оси вращения параллельны, и пространственные, в которых оси вращения пересекаются или перекрещиваются.

Плоские механизмы бывают двух видов: с внешним (рис. 6) и внутренним (рис. 7) зацеплением цилиндрических зубчатых колес.

Рис. 6 Рис. 7

Как видно из рисунков, направления угловых скоростей во внутреннем зацеплении совпадают, а во внешнем противоположны. Это определяет знак передаточного отношения плоских механизмов – положительный для внутреннего и отрицательный для внешнего.

Основные типы пространственных механизмов – это конические (рис..8) и червячные (рис. 9).

Рис.8 Рис. 9

В зависимости от количества зубчатых зацеплений, последовательно связанных друг с другом, механизмы разделяются на одно-, двух-, трех- и многоступенчатые.

Если при передаче движения зубчатым механизмом угловая скорость на ведомом валу становится меньше, чем на ведущем, такой механизм называется редуктором. В противном случае – мультипликатором.

Кинематическая схема простейшего зубчатого механизма с осями вращения зубчатых колес, подвижными в пространстве, представлена на рис..10.

Рис.10

Позициями на рис.10 обозначены:

1 – центральное колесо (солнечное);

2 – сателлит;

3 – центральное колесо (эпицикл);

Н – водило.

Такой механизм, имеющий две степени свободы, называется зубчатым дифференциалом. Если закрепить одно из центральных колес, 1_или_3, механизм преобразуется в планетарный редуктор.