Механическая коробка передач, МКПП – устройство, принцип работы

Механическая коробка передач (сокращенное название МКПП) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического (ручного) способа переключения передач.

Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное число.

Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени коробки передач имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.

В зависимости от числа ступеней различают четырехступенчатые, пятиступенчатые, шестиступенчатые коробки передач и выше. Наибольшее распространение на современных автомобилях получила пятиступенчатая коробка передач.

Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов: трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных легковых автомобилях. Устройство и принцип работы данных коробок передач имеют существенные различия, поэтому они рассмотрены отдельно.

Устройство трехвальной механической коробка передач

Трехвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного), промежуточного, ведомого (вторичного) валов, на которых размещены шестерни с синхронизаторами. В конструкцию коробки также входит механизм переключения передач. Все элементы размещены в картере (корпусе) коробки передач.

Ведущий вал обеспечивает соединение со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Крутящий момент от ведущего вала передается через соответствующую шестерню, находящуюся с ним в жестком зацеплении.

Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.

Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Технически это осуществляется за счет торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и поэтому свободно вращается на нем. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, а также шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.

Между шестернями ведомого вала располагаются синронизаторы (другое название — муфты синхронизаторов). Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.

Механизм переключения трехвальной коробки передач обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.

Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.

Принцип работы трехвальной МКПП

При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчаты венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу.

Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.

Устройство двухвальной механической коробки передач

Двухвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного) и ведомого (вторичного) валов с блоками шестерен и синхронизаторами. Помимо этого в картере коробки передач размещены главная передача и дифференциал.

Ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен.

Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.

С целью уменьшения линейных размеров, увеличения числа ступеней в ряде конструкций коробок передач вместо одного ведомого вала устанавливаются два и даже три ведомых вала. На каждом из валов жестко закреплена шестерня главной передачи, которая находится в зацеплении с одной ведомой шестерней — по сути три главных передачи.

Главная передача и дифференциал передают крутящий момент от вторичного вала коробки к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал при необходимости обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм переключения передач двухвальной коробки, как правило, дистанционного действия, т.е. расположен отдельно от корпуса коробки. Связь между коробкой и механизмом может осуществляться с помощью тяг или тросов. Наиболее простым является тросовое соединение, поэтому оно чаще используется в механизмах переключения.

Механизм переключения передач двухвальной коробки состоит из рычага управления, соединенного тросами с рычагами выбора и включения передач. Рычаги в свою очередь соединены с центральным штоком переключения передач с вилками.

Под выбором передачи понимается поперечное движение рычага управления относительно оси автомобиля (движение к паре передач), под включением передачи – продольное движение рычага (движение к конкретной передаче).

Принцип работы двухвальной механической коробки передач

Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.

Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное. При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.

При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.

 

 

Устройство механической коробки передач автомобиля

Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Объясним для начинающих и чайников из чего состоит механическая коробка передач и как работает.

Из чего состоит

• картера и валов с шестернями;
• шестерни заднего хода;
• синхронизаторов;
• механизма переключения передач и рычага переключения.

Схема работы: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер (поддон).

Картер

Содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом.

Валы

Вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы

Необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения

Служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.

Требования к коробке передач

• высокий КПД;
• легкость управления и безударное переключение и бесшумность работы;
• невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед;
• надежное удержание передач во включенном положении;
• простота конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу, удобство обслуживания и ремонта.

Чтобы добиться высокого КПД, необходимо правильно выбрать количество ступеней и их передаточные числа. При увеличении числа ступеней обеспечивается лучший режим работы двигателя с точки зрения динамичности и экономии топлива. Но усложняется конструкция, возрастают габаритные размеры, масса трансмиссии.

Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие — зубчатыми муфтами.

Как работают шестерни

Разберемся на примере как происходит изменение величины крутящего момента (оборотов) на различных передачах.

а) Передаточное отношение одной пары шестерен.

Возьмем две шестерёнки и сосчитаем зубья. Первая имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число = 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен.

На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») — 20, у четвертой («Г») — 40.

Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее — 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит — 2000 об/мин, а выходит — 500 об/мин. На промежуточном валу в это время — 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары тоже — двум. Общее передаточное число схемы 2х2=4. Т.е. в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. А если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. Прекращается передача крутящего момента на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.

• Плюсы и минусы автоматической коробки передач

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону, обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи: 1 — первичный вал; 2 — шестерня первичного вала; 3 — промежуточный вал; 4 — шестерня и вал передачи з.х.; 5 — вторичный вал.

Передаточные числа

Поскольку в «коробке» имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные пары, имеем возможность менять общее передаточное отношение.

Передачи	ВАЗ 2105	Лада Гранта
I	3,67	3,706
II	2,10	1,950
III	1,36	1,357
IV	1,00	0,941
V	0,82	0,784
R (Задний ход)	3,53	3,500

Такие числа получаются в результате деления количества зубьев одной шестерни на число зубьев второй и далее по цепочке. Если передаточное число равно единице (1,00), то значит, что вторичный вал вращается с той же угловой скоростью, как первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, называют – прямой. Как правило, это — четвертая. Пятая (или высшая) имеет передаточное число меньше единицы. Она нужна для езды по трассе с минимальными оборотами двигателя.

Первая и задняя передача — самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения, чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) — они самые скоростные и экономичные.

Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении и периодической замене масла в «коробке» авто, трансмиссия не сломается до конца срока службы.

Полное руководство по редуктору | Анахайм Автоматизация

Что такое коробка передач? Физические свойства коробки передач Как работают коробки передач? Как контролируются коробки передач? Где используются коробки передач? Типы редукторов Как выбрать соответствующую коробку передач Стоимость коробки передач Формулы коробки передач Глоссарий Что такое коробка передач? Промышленные редукторы, также называемые «редукторами» и «редукторами», представляют собой механические устройства, которые передают энергию от приводного устройства (обычно двигателя) к остальной части системы. Редуктор крепится к валу двигателя и благодаря внутренней конфигурации сопряженных шестерен в корпусе обеспечивает повышенный выходной крутящий момент и пониженную выходную скорость. Развитие технологий и развитие производства зубчатых передач привели к разработке и производству более эффективных и мощных коробок передач с меньшими затратами. Из простых зубчатых передач с фиксированной осью зубчатые передачи превратились в новые и улучшенные типы передач, включая косозубые, конические, цилиндрические, червячные и планетарные системы передач, каждая из которых доступна в различных конфигурациях, таких как линейная, прямоугольная и вращающаяся. стили фланцев. Преимущества коробки передач Низкий уровень шума Высокая эффективность Высокие передаточные числа Увеличенный выходной крутящий момент Пониженная выходная скорость Прочный Недостатки коробки передач Дороже, чем другие приводные системы Для бесперебойной работы необходимы надлежащая смазка и техническое обслуживание Плохо нарезанные зубья могут привести к чрезмерной вибрации и шуму во время работы Физические свойства коробки передач Большинство редукторов изготовлены из стальных материалов, таких как железо, алюминий и латунь. В отличие от других типов редукторов, цилиндрические редукторы также могут быть изготовлены из пластика, такого как поликарбонат или нейлон. Помимо используемого сырья, ориентация зубьев шестерни играет важную роль в общей эффективности, крутящем моменте и скорости системы. Редукторы с прямыми коническими зубьями обычно используются на низких скоростях, поскольку они могут быть шумными и иметь более низкую общую эффективность. Цилиндрические и спирально-конические редукторы обычно используются в высокоскоростных приложениях, поскольку они работают тише и с большей общей эффективностью, чем редукторы с прямыми зубьями. Как работают коробки передач? Все редукторы работают по похожему принципу: направление вращения шестерен зависит от входного направления и ориентации шестерен. Например, если начальная шестерня вращается по часовой стрелке, шестерня, в которую она входит, будет вращаться против часовой стрелки. Это продолжается вниз по линии для нескольких передач. Комбинация различных размеров шестерен и количества зубьев на каждой шестерне играет важную роль в выходном крутящем моменте и скорости вала. Высокие передаточные числа обеспечивают больший выходной крутящий момент и более низкие скорости, в то время как более низкие передаточные числа обеспечивают более высокую выходную скорость и меньший выходной крутящий момент. Планетарная коробка передач работает примерно так же. Система планетарного редуктора состоит из трех основных компонентов: центральной солнечной шестерни, водила планетарной передачи (несущего одну или несколько планетарных шестерен) и кольца (внешнего кольца). Центральная солнечная шестерня приводится в движение планетарными шестернями (того же размера), установленными на водиле планетарной передачи. Планетарные шестерни сопрягаются с солнечной шестерней, а зубья наружных колец сопрягаются с планетарными шестернями. Существует несколько конфигураций коробки передач. Типовые конфигурации состоят из трех компонентов: входа, выхода и одного стационарного компонента. Например, в одной из возможных конфигураций солнечная шестерня используется в качестве входа, кольцевое пространство — в качестве выхода, при этом водило планетарной передачи остается неподвижным. В этой конфигурации входной вал вращает солнечную шестерню, планетарные шестерни вращаются вокруг своих осей, одновременно прикладывая крутящий момент к вращающемуся водилу планетарной передачи, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал (в данном случае на кольцо). Скорость вращения шестерен (передаточное отношение) определяется количеством зубьев в каждой шестерне. Таким образом, добавление редуктора 3:1 к двигателю со скоростью 300 об/мин приведет к выходной скорости 100 об/мин, при этом выходной крутящий момент увеличится обратно пропорционально. Крутящий момент (выходная мощность) определяется как количеством зубьев, так и тем, какой компонент планетарной системы является неподвижным. Как контролируются коробки передач? Выход двигателя (например, шаговый, бесщеточный двигатель постоянного тока, двигатель переменного тока, серводвигатель и двигатель постоянного тока с щеткой) используется в качестве входа редуктора. Скорость вращения редуктора полностью зависит от вращения вала двигателя, к которому он прикреплен. Кроме того, скорость и направление двигателя контролируются водителем. В результате, когда на привод подается питание, вал двигателя вращается внутри редуктора, заставляя вращаться выходной вал редуктора. Конечная выходная скорость и крутящий момент зависят от внутренней конфигурации редуктора. Шаговый двигатель NEMA 23 с контроллером и редуктором Где используются редукторы? В зависимости от требований применения одни типы редукторов могут быть более подходящими, чем другие. Например, планетарные редукторы широко используются в станкостроении. Редукторы всех типов используются в различных отраслях промышленности: Отрасли, в которых используются редукторы Аэрокосмическая промышленность — В аэрокосмической промышленности редукторы используются в космонавтике и авиаперевозках, то есть в самолетах, ракетах, космических вездеходах и транспортных средствах, космических челноках и двигателях. Сельское хозяйство — В сельском хозяйстве редукторы используются для вспашки, орошения, борьбы с вредителями и насекомыми, тракторов и насосов. Автомобильная промышленность — В автомобильной и транспортной промышленности коробки передач используются в автомобилях, вертолетах, автобусах и мотоциклах. Строительство — В строительной отрасли редукторы используются в тяжелой технике, такой как краны, вилочные погрузчики, бульдозеры и тракторы. Пищевая промышленность — В пищевой промышленности редукторы используются в конвейерных системах, при переработке мясных и овощных продуктов, при упаковке и т. д. Судоходство — В судоходстве редукторы используются на лодках и яхтах. Медицинский — В медицинской промышленности редукторы используются в хирургических столах, кроватях для пациентов, медицинских диагностических машинах, стоматологическом оборудовании, а также в аппаратах для МРТ и компьютерной томографии. Энергетика — В энергетике редукторы используются в электростанциях, трансформаторах, генераторах и турбинах. Тип коробки передач Подходящие отрасли и области применения Преимущества Недостатки Фаска Печатная пресса Электростанции Автомобили Сталелитейные заводы Ручные дрели Дифференциальные приводы Конфигурация под прямым углом Прочный Оси должны быть в состоянии поддерживать силы Плохо нарезанные зубья могут привести к чрезмерной вибрации и шуму во время работы. Спиральный Нефтяная промышленность Воздуходувки Еда и маркировка Каттеры Лифты Может быть сеткой в ​​параллельной или поперечной ориентации Плавная и тихая работа Эффективный Высокая мощность Сопротивляющая тяга по оси шестерни Присадки к смазке Ответвление Обрезка по длине Упаковка Контроль скорости Строительство Электростанции Экономически эффективным Высокие передаточные числа Компактный Высокий выходной крутящий момент Шумный Склонен к износу Червяк Добыча Прокатные станы Прессы Системы привода лифтов/эскалаторов Высокая точность Конфигурации под прямым углом Тихий шум Бесплатная поддержка Необратимый Низкая эффективность Планетарный Поворотные приводы Лифты Краны Станки Автомобильный Высокая удельная мощность Компактный Высокая эффективность передачи энергии Повышенная стабильность Распределение нагрузки между планетарными передачами Высокие нагрузки на подшипники Недоступность Типы редукторов В мире производится множество типов редукторов. Одним из основных отличий между отдельными коробками передач являются их рабочие характеристики. Выбор из различных типов редукторов зависит от области применения. Редукторы доступны во многих размерах, передаточных числах, эффективности и характеристиках люфта. Все эти конструктивные факторы будут влиять на производительность и стоимость редуктора. Редуктор бывает нескольких видов: Конические редукторы Конические шестерни Спиральные конические шестерни Существует два типа конических редукторов, которые включают шестерни с прямыми или спиральными зубьями. Прямые конические шестерни имеют прямые и конические зубья и используются в приложениях, требующих малых скоростей. Спиральные конические шестерни имеют изогнутые и наклонные зубья и используются в приложениях, требующих высокой производительности и высокой скорости. Конические шестерни обычно изготавливаются из чугуна, алюминиевого сплава или других стальных материалов, но различаются между производителями. Конические редукторы в основном используются в прямоугольных передачах с перпендикулярным расположением валов. Цилиндрические редукторы Косозубые шестерни Косозубые шестерни нарезаны под углами, которые обеспечивают постепенный контакт между каждым из зубьев косозубой шестерни. Этот тип инноваций обеспечивает плавную и тихую работу. Редукторы с косозубыми шестернями применимы в высокопроизводительных и эффективных приложениях. Косозубые шестерни обычно изготавливаются из чугуна, алюминиевого сплава или железа, но могут различаться в зависимости от производителя. Косозубые шестерни широко используются в приложениях, требующих эффективности и высокой мощности. Цилиндрические редукторы Цилиндрические шестерни Цилиндрические зубчатые колеса Цилиндрические зубчатые колеса изготовлены с прямыми зубьями, установленными на параллельном валу. Уровень шума цилиндрических шестерен относительно высок из-за столкновения зубьев шестерен, что делает зубья цилиндрических шестерен склонными к износу. Цилиндрические зубчатые колеса бывают разных размеров и передаточных чисел, чтобы соответствовать приложениям, требующим определенной скорости или выходного крутящего момента. Червячные редукторы Червячные передачи Червячные передачи способны выдерживать высокие ударные нагрузки, имеют низкий уровень шума и не требуют технического обслуживания, но менее эффективны, чем другие типы передач. Червячные передачи могут использоваться в прямоугольной конфигурации. Конфигурация червячного редуктора позволяет червяку легко вращать шестерню; однако шестерня не может вращать червяк. Недопущение передачи червяку к движению может быть использовано в качестве тормозной системы. Когда червячный редуктор не активен, он удерживается в заблокированном положении. Червячные передачи обычно изготавливаются из алюминия, нержавеющей стали и чугуна. Используемый материал зависит от производителя. Червячные передачи используются в приложениях с большой нагрузкой, требующих высоких скоростей. Эти редукторы также могут быть сконфигурированы для работы под прямым углом. Планетарные редукторы Солнечная шестерня и планетарная шестерня Планетарные редукторы названы так из-за их сходства с солнечной системой. Компоненты планетарного редуктора включают солнечную шестерню, зубчатый венец и планетарные шестерни. Солнечная шестерня — это центральная шестерня, закрепленная в центре, кольцевая шестерня (кольцевое кольцо), представляющая собой внешнее кольцо с обращенными внутрь зубьями, и планетарные шестерни, которые вращаются вокруг солнечных шестерен и входят в зацепление как с солнцем, так и с зубчатым венцом. . Мотор-редукторы Мотор-редуктор представляет собой комбинацию электродвигателя и навесного редуктора, объединенных в простой блок. Комбинация мотор-редукторов снижает сложность, экономит время на согласование компонентов и снижает затраты в конструкциях, требующих высокого крутящего момента на низкой скорости. Мотор-редукторы могут быть изготовлены как цельные или объединенные в виде отдельных компонентов. Мотор-редукторы, в которых двигатель и редуктор имеют общий вал, называются интегральными. Мотор-редукторы используются во многих приложениях и отраслях, даже в бытовой технике. Промышленное применение включает краны, подъемники, домкраты и конвейерные машины. В бытовой технике мотор-редукторы используются в стиральных машинах, миксерах, часах, ручных инструментах, таких как дрели и сушилки. Anaheim Automation предлагает широкий выбор шаговых мотор-редукторов, бесщеточных мотор-редукторов, щеточных мотор-редукторов постоянного тока и мотор-редукторов переменного тока, интегрированных с прямозубыми, планетарными или червячными редукторами. Как выбрать подходящий редуктор При выборе редуктора необходимо учитывать множество факторов, чтобы соответствовать конкретным требованиям применения: Передаточное число Передаточное отношение определяется как соотношение между количеством зубьев двух или более различных шестерен. Как правило, количество зубьев шестерни пропорционально ее окружности. Это означает, что шестерня с большей окружностью будет иметь больше зубьев. Соотношение между окружностями двух шестерен также может дать точное передаточное отношение. Например, если у одной шестерни 36 зубьев, а у другой шестерни 12 зубьев, передаточное число будет 3:1. Крутящий момент на выходе Выходной крутящий момент зависит от используемого передаточного числа. Для получения высокого выходного крутящего момента следует выбирать высокое передаточное число. Это снизит скорость вращения выходного вала двигателя. И наоборот, использование более низкого передаточного отношения приведет к меньшему значению выходного крутящего момента, передаваемому в систему, с большей скоростью двигателя на выходном валу. Этот принцип иллюстрирует обратно пропорциональную зависимость между крутящим моментом и скоростью. Скорость (об/мин) Скорость обратно пропорциональна передаточному числу системы. Например, чем больше число зубьев на выходной шестерне, тем больше скорость на выходном валу. И наоборот, чем больше зубьев шестерни на выходе по сравнению с входом, тем меньше скорость на выходном валу. Обычно выходную скорость можно определить, разделив входную скорость на передаточное число. Чем выше коэффициент, тем ниже будет выходная скорость, и наоборот. Редуктор Механизм зубчатой ​​передачи предлагает различные преимущества по сравнению с традиционной конструкцией системы зубчатой ​​передачи с фиксированной осью. Уникальное сочетание эффективности передачи мощности и компактного размера позволяет снизить потери эффективности. Чем эффективнее зубчатая передача (т. е. прямозубая, косозубая, планетарная или червячная), тем больше энергии будет передано и преобразовано в крутящий момент, а не потеряно в виде тепла. Еще один фактор применения, который необходимо учитывать, — это распределение нагрузки. Поскольку передаваемая нагрузка распределяется между несколькими сателлитами, крутящий момент увеличивается. Большее количество планет в зубчатой ​​передаче повысит нагрузочную способность и повысит плотность крутящего момента. Зубчатые передачи улучшают стабильность и жесткость при вращении за счет создания сбалансированной системы. Система с фиксированной осью и планетарная передача На рисунке выше зубчатая передача слева представляет собой традиционную систему зубчатой ​​передачи с фиксированной осью, в которой шестерня приводит в движение большую шестерню по оси, параллельной валу. Справа представлена ​​система конструкции планетарной передачи с солнечной шестерней (шестерней), окруженной более чем одной шестерней (планетарными шестернями) и заключенной во внешнее зубчатое колесо. Эти две системы похожи по передаточному числу и объему, но конструкция планетарной передачи имеет в три раза большую плотность крутящего момента и в три раза большую жесткость из-за увеличенного числа контактов шестерни. Планетарная передача Зубчатая передача с фиксированной осью: Объем = 1, Крутящий момент = 1, Жесткость = 1 Планетарный редуктор: Объем = 1, Крутящий момент = 3, Жесткость = 3 Другие механизмы зубчатых передач, упомянутые в разделе «Типы редукторов» настоящего руководства, включают конические, винтовые, циклоидальные, цилиндрические и червячные. Люфт Люфт — это угол, на который выходной вал редуктора может вращаться без движения входного вала или зазора между зубьями двух соседних шестерен. Нет необходимости учитывать люфт для приложений, которые не предполагают реверсирования нагрузки, однако в прецизионных приложениях с реверсированием нагрузки (робототехника, автоматизация, станки с ЧПУ и т. д.) люфт имеет решающее значение для точности и позиционирования. Чтобы получить помощь в выборе редуктора, наиболее подходящего для вашей области применения, отправьте нашим инженерам по применению Лист применения редуктора. Стоимость редуктора Цена редуктора варьируется и обычно определяется размером, характеристиками точности, люфтом и передаточным числом. Стоимость редукторов со значением люфта менее 5 угловых минут будет выше, чем у редукторов с высокими значениями люфта. Anaheim Automation предлагает широкий ассортимент редукторов. Подробные характеристики и цены доступны на нашем сайте для каждого из предлагаемых типов: Экономичные редукторы Высококачественные редукторы Планетарные редукторы с прямым углом Редукторы с вращающимся выходным фланцем Формулы редуктора Крутящий момент двигателя * Передаточное число * КПД = Крутящий момент на выходном валу Пример: Крутящий момент двигателя = 175 унций-дюйм Передаточное число = 5:1 КПД = 0,95 175 * 5 * 0,95 = 831,25 Крутящий момент выходного вала = 831,25 унций на дюйм Скорость входного вала (об/мин) / Передаточное число = Скорость выходного вала Пример: Скорость входного вала = 1500 об/мин Передаточное число = 5:1 1500 / 5 = 300 Скорость выходного вала = 300 об/мин. Передаточное число = Зубья первой передачи : Зубья второй передачи Пример: Первая шестерня имеет 60 зубьев Вторая шестерня имеет 20 зубьев Передаточное число 60:20 (уменьшается до 3:1) Передаточное отношение = 3:1 Глоссарий Приложение: высота зуба шестерни над диаметром делительной окружности Люфт: угол, на который выходной вал коробки передач может двигаться без движения входного вала Базовый круг: воображаемая окружность, используемая в эвольвентном зацеплении для создания эвольвент, образующих профили зубьев Конические шестерни: используется для прямых углов. Существует два типа конических шестерен: прямые и спиральные . Отверстие: диаметр отверстия в звездочке, шестерне, втулке и т.п. Межцентровое расстояние: расстояние между осями двух зацепленных шестерен Толщина круга: толщина зуба на делительной окружности Дедендум: глубина зуба ниже диаметра делительной окружности Диаметральный шаг: зубьев на дюйм диаметра делительной окружности Дифференциал: коническая шестерня, позволяющая двум валам вращаться с разной скоростью Шестерня: колесо с зубьями, которое входит в зацепление с другим колесом с зубьями для передачи движения Центр шестерни: центр круга поля Передаточное число: соотношение между числами зубьев зацепления шестерен Зубчатая передача: две или более шестерен, находящихся в зацеплении своими зубьями. Зубчатая передача создает скорость вращения за счет зацепления шестерен, вращающихся . Винтовая шестерня: шестерня с зубьями, нарезанными под углом Контактная информация: линия или кривая, по которой две поверхности зуба касаются друг друга Эвольвента: кривая, описывающая линию, отматываемую от окружности шестерни Шестерня: маленькое зубчатое колесо, которое подходит к большей шестерне или гусенице Круг поля: кривая пересечения делительной поверхности вращения и плоскости вращения Делительный диаметр: диаметр делительной окружности Радиус шага: радиус делительной окружности Планетарные передачи: система, состоящая из трех основных компонентов: солнечной шестерни, зубчатого венца и двух или более планетарных шестерен. Солнечная шестерня расположена в центре, коронная шестерня — самая внешняя шестерня, а планетарные шестерни — это шестерни, окружающие солнечную шестерню внутри зубчатого венца . Угол давления: угол между линией действия и нормалью к поверхности зуба Спиральные конические шестерни: валы, расположенные перпендикулярно друг другу и используемые в установках под прямым углом Цилиндрическое зубчатое колесо: соединяют параллельные валы с эвольвентными зубьями, параллельными валу Солнечная шестерня: зубчатое колесо, вращающееся вокруг своей оси и имеющее другие шестерни (сателлиты), вращающиеся вокруг него Жесткость при кручении: мера величины крутящего момента, который радиальный вал может выдержать при вращении в механической системе Рабочая глубина: максимальная глубина захода зуба одной шестерни в зубья сопряженной шестерни Червячная передача: Шестерня с одним или несколькими зубьями с резьбой

Типы материалов для зубчатых колес — IQS Newsroom

Конструкция и разработка зубчатых колес в значительной степени зависят от материалов, используемых для их производства. В руководстве по разработке зубчатых колес есть три основных фактора: прочность, долговечность и стоимость. Дополнением к стоимости является тип используемых материалов и оборудование, необходимое для изготовления шестерен. Что самое удивительное в них, так это то, что они могут быть изготовлены из самых разных материалов, включая сталь, нержавеющую сталь, латунь, бронзу, чугун, железо, алюминий и пластик, причем сталь является наиболее распространенной.
Как и в случае с любым другим продуктом, первое, что нужно учитывать при выборе типа материала шестерни, — это рассмотреть ее использование. Влажные или влажные условия потребуют снаряжения, которое не ржавеет и отталкивает воду. Для использования в условиях сильного стресса потребуется тот, который может выдерживать повышенные уровни крутящего момента и сопротивления. Простые и менее сложные ситуации позволяют использовать легкие материалы, когда не требуется серьезного использования. Прежде чем сделать окончательный выбор, важно знать условия, необходимую прочность и как долго она будет использоваться.
Нержавеющая сталь всегда является хорошим выбором для различных сред, поскольку она содержит хром, который не ржавеет и может выдерживать очень напряженные условия. Очень популярно использование нержавеющей стали в парусном спорте в морской воде, поскольку она достаточно прочна, чтобы удерживать стропы и не скользить, а также обладает водоотталкивающими свойствами. Шестерни из нержавеющей стали, как правило, очень дороги, и, возможно, их необходимо специально заказывать в зависимости от их предполагаемого использования.
Наиболее распространенным типом шестерни является сталь, которая используется уже много лет. Очень прочный металл, сохраняющий форму, сталь используется почти в каждом типе двигателя, поскольку она может выдерживать крутящий момент и нагрузки, создаваемые двигателями. В автомобилях стальные шестерни используются при производстве трансмиссий, поскольку сталь обеспечивает плавную передачу лошадиных сил с одной передачи на другую.
Латунь не обладает прочностью стали, но достаточно прочна, чтобы выдерживать определенные стрессовые условия. Что делает латунь такой привлекательной, так это ее блестящий внешний вид, который производит впечатление золота. Латунные шестерни обычно используются там, где требуется низкое трение и очень низкий уровень шума. Они идеально подходят для часов и замков, так как редко изнашиваются, обеспечивая высокое качество работы. Чугун
— отличный материал для изготовления шестерен. Он служит долго и может быть отлит в сложные формы путем литья. Его главная привлекательность заключается в способности выдерживать сжимающую силу. Эта особенность делает его очень прочным и долговечным, что является важным качеством для зубчатых передач.
Пластик стал широко использоваться в различных отраслях промышленности, включая производство зубчатых колес. Первое, что приходит на ум при анализе пластика, это его низкая стоимость, которая в несколько раз меньше, чем у других материалов. Шестерни, изготовленные из пластика, легкие, устойчивые к ржавчине, очень тихие и могут быть отлиты в различных размерах и формах. В зависимости от проекта и требуемого допуска пластиковые шестерни могут идеально подойти. Использование пластика охватывает весь спектр производства от игрушек до автомобилей и огромных грузовиков. 9Алюминиевые шестерни 0686, как и нержавеющая сталь и латунь, устойчивы к ржавчине, невосприимчивы к влажным условиям и долговечны. Этот тип передач обычно предназначен для ненапряженных условий, требующих надежности. Они обычно находятся в копировальных машинах, игрушках и системах, которые подвергаются воздействию элементов.
Общее назначение шестерёнок — изменить направление энергии. Использование, о котором известно большинству из нас, заключается в трансмиссии автомобиля, где он переключается с одной передачи на другую по мере ускорения автомобиля. В данном случае это передача лошадиных сил по мере того, как автомобиль набирает скорость. Тип снасти зависит от ее назначения. В условиях высокого крутящего момента требуются шестерни, способные выдерживать экстремальные нагрузки и тягу. По мере уменьшения величины натяжения для этого типа шестерни потребуется меньшая прочность и более легкие материалы.
Независимо от функции шестерни содержатся в редукторе, прикрепленном к валу и переплетенном с другой шестерней. Существует несколько различных типов редукторов в зависимости от выполняемой работы. Наземные редукторы, изготовленные из нержавеющей стали, титана или никеля, довольно распространены и используются в авиационной промышленности. Когда редуктор разрабатывается, редуктор или корпус должны быть определены в процессе.
При выборе типа коробки передач необходимо учитывать несколько факторов. Основным фактором при выборе является то, насколько хорошо зацепляются зубья шестерен. Когда это происходит правильно, коробка передач будет иметь максимальную производительность и сможет выдерживать любой крутящий момент, приложенный к ней. Зубья шестерен действуют подобно крошечным рычагам, вращаясь друг против друга. Эффективное создание сетки повышает производительность, устраняет напряжение и предотвращает проскальзывание. Эту динамику можно измерить с помощью стационарного параметрического анализа, который определяет качество сетки во время цикла передачи.
Хотя шестерни находятся в центре коробки передач, вокруг валов, к которым прикреплены шестерни, расположены втулки и подшипники. Точность передачи сильно зависит от максимально возможного качества этих двух частей. Их необходимо правильно смазывать и обслуживать, чтобы обеспечить максимальную производительность. Как и все детали, подшипники и втулки должны быть проверены. Существует множество методов, которые можно использовать для обеспечения их правильного размещения и бесперебойной работы. Конические редукторы
используются для прямоугольных редукторов, которые представляют собой редукторы скорости с валами, расположенными перпендикулярно друг другу. Конфигурация этих шестерен зависит от угла между двумя шестернями, который может составлять 90 градусов или меньше. Эти редукторы обычно имеют два выступающих вала с одной или двумя шестернями, прикрепленными к каждому валу.