1. Механические передачи. Общие сведения

В

Передача

Исполнительный

механизм

Двигатель

общем случае в машине можно выделить три составные части: двигатель, передачу и исполнительный элемент.

Передачу механической энергии от двигателя к исполнительному элементу машины осуществляют передаточные механизмы (в дальнейшем – передачи), согласуя при этом режимы работы двигателя с режимом работы исполнительного элемента.

Механизм, предназначенный для передачи энергии от двигателя к исполнительному элементу машины с увеличением вращающих моментов за счет уменьшения частоты вращения, называется силовой передачей или трансмиссией.

Оптимальной была бы машина без передачи (например, электрошпиндель), но на практике такое случается редко.

Передавая механическую энергию, передачи одновременно мо­гут выполнять одну или несколько из следующих функций.

1. Понижение (или повышение) частоты вращения от вала двигателя к валу исполнительного элемента.

2. Изменение направления пото­ка мощности. Примером может слу­жить зубчатая передача заднего моста автомобиля. Ось вращения вала двига­теля большинства автомобилей составляет с осью вращения колес угол 90°. Для передачи механической энергии между валами с пересекающимися осями применяют кони­ческую передачу.

3. Регулирование частоты вращения ведомого вала.

С изме­нением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент (при трогании автомобиля с места, при съеме стружки большой толщины). Для регулирования частоты вращения ведомого вала применяют коробки передач и вариаторы. Коробки передач обеспечивают ступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала, вариаторы – бесступенчатое).

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

5. Реверсирование движения (прямой и обратный ход).

6. Распределение энергии двигателя между несколькими ис­полнитель­ными элементами машины. Классификация передач

В самом общем виде передачи можно классифицировать по способу передачи движения: передачи трением (фрикционные, ременные); передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные, винт–гайка); по способу соединения звеньев: передачи с непосредственным контактом (фрикционные, зубчатые, червячные, винт–гайка); передачи гибкой связью (ременные, цепные) (рис. 1.1).

Звено передачи, которое получает движение от машины-двигателя, называется ведущим; звено, которому передается движение, называется ведомым; кроме того, в передачах бывают промежуточные звенья.

Индекс 1 присваивается параметрам, относящимся к ведущему звену, а индекс 2 – к ведомому.

а б

Рис. 1.1. Передачи: а – гибкой связью; б – с непосредственным контактом

Рис. 1.2. Сравнительные размеры различных видов передач с одинаковыми параметрами:

а – зубчатая; б – ременная; в – клиноременная; г – цепная

1.1. Основные характеристики передач

Передаточным отношением называется отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена. Обозначается буквой i. Передаточное отношение может быть больше, меньше или равно единице.

Передаточным числом передачи называется отношение большей угловой скорости к меньшей. Обозначается буквой и.

Передаточное число не может быть меньше единицы.

В дальнейшем в целях унификации обозначений передаточные отношения и передаточные числа всех передач будем обозначать u, при необходимости с двойным индексом, соответствующим индексам звеньев передачи, т.е., передаточное отношение

.

Принято в расчетных формулах на прочность деталей машин всегда использовать передаточные числа, т. е. u  1 .

Передачи, у которых угловая скорость ведомого звена меньше угловой скорости ведущего, называются понижающими или редукторами; противном случае передачи называются повышающими или мультипликаторами.

Механические передачи бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Передаточное отношение ряда последовательно соединенных передач равно произведению их передаточных от­ношений. Например, для двухступенчатого редуктора

,

где и₁₂ и₃₄ – передаточные отношения соответственно первой ступени с шестерней 1 и колесом 2 и второй ступени с шестерней 3 и колесом 4.

Передачи выполняют либо с постоянным, либо с переменным передаточным отношением, причем изменение передаточного отношения может быть ступенчатым или бесступенчатым. Ступенчатое регулирование передаточного отношения осуществляется, например, коробками скоростей металлорежущих станков, автомобилей, тракторов. Механизм для плавного изменения передаточного отношения называется бесступенчатой передачей или вариатором.