Коробка передач виды передач: Страница не найдена

Коробки передач, виды – какие есть, обзор всех типов коробок передач, плюсы и минусы автомата и механики

За более чем столетнюю историю автомобильная промышленность продвинулась очень далеко. Постоянно эволюционировали детали и механизмы автомобиля, в том числе и коробка переключения передач (КПП) или трансмиссия. Первая трансмиссия была механической, и изобрели ее в самом начале автомобилестроения. Сейчас, помимо механической, существуют автоматическая, вариаторная, роботизированная трансмиссии. Причем даже у механической коробки существуют различные виды. Но прежде чем разбираться в тонкостях каждого вида трансмиссии, давайте сначала определим, что это такое, и в чем ее необходимость.

Как устроена и работает КПП

Для начала прибегнем к помощи физики и механики. Коробка передач автомобиля или иного механического транспортного средства представляет собой рычажную пошаговую систему, передающую энергию от мотора на колеса. То есть мотор вырабатывает усилие, чтобы заставить колеса крутиться, эта сила проходит через определенный механизм, который и известен как коробка переключения передач.

Чаще всего КПП в автомобиле располагается между мотором и ведущими колесами, исполняя роль посредника в процессе, который создает движение автомобиля. В случае механики или вариатора это система чаще всего простая, в других случаях она намного сложнее. Мы остановимся на каждом из них отдельно и рассмотрим подробнее.

Итак, вспоминаем самые простые уроки физики из школьной программы, интересует нас рычажная система. Учителя брали простые примеры и вспоминали ее первооткрывателя Архимеда, вряд ли кто-то не знаком с фразой «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!». Можно вспомнить строителей знаменитых пирамид в Египте, существуют разные теории о том, как они поднимали каменные глыбы на большую высоту. Одна из них также заключается в принципе рычажной системы.

Суть ее проста, и каждый может провести эксперимент. Представьте детские качели-балансиры. Берем длинную доску, она является рычагом, ставим ее посредине на точку опоры. На один конец доски кладем груз, за другой возьмемся руками. Опускаем доску и поднимаем груз, при этом, чем дальше от нас будет точка опоры, тем проще будет справиться с грузом. Но и расстояние, которое мы «пройдем» руками вместе с доской, будет тоже большим. В обратной ситуации, чем ближе мы будем к точке опоры, тем больше усилий придется приложить для подъема груза и тем меньшее расстояние «пройдут» наши руки. Кстати, груз в этом случае мы можем поднять гораздо выше.

О рычажной системе мы задумываемся крайне редко, хотя если оглянуться, то найдем много примеров из нашей повседневной жизни. Каждый из нас когда-либо пользовался тачкой, чтобы перевезти сыпучие материалы. Если нет, то система рычага применяется в плоскогубцах или ножницах. Более того, она есть в нас самих, ведь если упростить, то челюсти не что иное, как рычаги.

Мы приблизились к коробке передач автомобиля, но не до конца. Для еще большего понимания того, как работает этот механизм возьмем в пример велосипед. Большинство из нас на нем катались и продолжают кататься. Велосипеды бывают разные. Возьмем самый простой: рама, руль, два колеса, цепь, педали. В советские времена такие велосипеды были представлены в широком ассортименте. Их можно назвать односкоростными. Возможности его ограничены, и при езде на нем у нас всегда будут одинаково соотносится частота оборотов педалей и ведущего заднего колеса. На нем практически невозможно заехать на крутую высокую гору, у человека не хватит для этого сил. Даже если сделать это с разгона, то попытка вряд ли удастся.

Если же у велосипеда несколько скоростей, а такие легко отличить по наличию нескольких звездочек, возможностей становится гораздо больше. Те самые звездочки выполняют роль рычагов. На спортивных велосипедах можно увидеть ведущие и ведомые звездочки, они отличаются размерами. В зависимости от того, какие условия езды и какой темп нам необходим, мы изменяем передачу велосипеда и перекидываем цепь на те или иные звездочки. Нам нужна оптимальная сила раскрутки колес и скорость их вращения.

К примеру, мы выбираем наименьшую по размеру звездочку в качестве ведущей и наибольшую в качестве ведомой, тем самым устанавливается самая низкая передача, и передаточное число становится также самым маленьким. На практике такая передача позволяет велосипедисту подняться на самую крутую гору, однако для этого нужно с очень большой скоростью крутить педали, а велосипед двигаться будет очень медленно. При обратной ситуации, самой высокой передаче, цепь будет находиться на самой большой ведущей звездочке и на наименьшей ведомой. Достаточно провернуть ведущую звезду один раз, то есть сделать один оборот педалей, и колеса провернутся много раз. Именно такую комбинацию используют спортсмены на равнинной дороге, – тратят меньше физических усилий, а велосипед едет быстрее.

Пример с велосипедом еще ближе объясняет работу автомобильной коробки передач, хотя, конечно, происходит все не точь-в-точь. В автомашине нет какого-то числа звездочек и цепочки для их соединения. Отличается автомобиль от велосипеда и количеством передач. Сегодня на автомашинах количество передач варьируется от четырех до восьми, от более старых до современных. Речь в данном случае идет о легковых автомобилях, здесь чем большее число передач, тем быстрее они будут ехать.  

Трансмиссия у грузовых автомобилей может состоять из десяти и более передач, грузовики выполняют гораздо большее число задач нежели их легковые собратья. Передачи могут и вовсе отсутствовать или их число может быть бесконечным, если мы ведем речь о вариаторных коробках. Теперь рассмотрим все виды коробок передач подробнее, разберем, в чем их отличия. Начнем с наиболее распространенных и основных, ведь именно с них начинали свой путь автомобили.

Механика

Механическую коробку передач в обиходе называют «механикой» или даже «ручкой». До недавних пор автолюбители учились ездить и получать права только на таких автомобилях, это основа основ. Существует масса любителей классики, но и недругов у «механики» предостаточно. Основное недовольство вызывает тот факт, что с механической коробкой передач водитель вынужден совершать массу телодвижений: ногой давить на педаль сцепления и рукой переключать передачи, пользуясь специальным рычагом. Он может находиться рядом с рулевым управлением, либо в центре салона между передними сиденьями.

Устройство механической коробки отличается простотой и эффективностью, за что ее и любят сторонники. Водитель напрямую контролирует машину, следит и чувствует ее динамику. Сложность управления – в синхронном переключении передач и плавном отпускании педали сцепления. Новички зачастую делают это резко, «бросая» педаль. В результате машина может заглохнуть или поехать назад с горки. В условиях плотного уличного потока ошибки приводят к аварийной ситуации. 

У большинства современных авто с МКПП есть пять-шесть скоростей плюс задняя передача. В случае с велосипедом речь шла о звездочках, а здесь рычагами выступают шестеренки различных размеров. В цепи нет необходимости, поскольку у этих шестеренок есть зубья, которыми они напрямую соприкасаются. А ручка переключения как раз выполняет роль цепи. Переключая ее, водитель «перекидывает» шестеренки друг на друга, изменяя размер ведомых и ведущих.

Важную роль при переключении передач у механики играют сцепление и синхронизатор. Работа сцепления заключается в том, чтобы отсоединить двигатель от коробки. Синхронизатор помогает соединить шестерни так, чтобы пазы их зубцов на высокой скорости совпали с точностью. Без него сделать это гораздо сложнее.

Автомат

Исторически по времени изобретения автоматическая – это вторая коробка переключения передач. Разработана она была ровно сто лет назад, с тех пор проделала большой путь, много раз модернизировалась и теперь ею оснащается огромное количество автомобилей. Данный факт не вызывает удивления, ведь если сравнивать автомат с механикой, то удобств здесь гораздо больше, и пользоваться такой коробкой не составляет ни малейшего труда даже для автолюбителей без стажа.

Все просто: ставите рычаг переключения (внешне он мало чем отличается от механической КП) в положение «drive» (D) и начинаете движение. Если необходим задний ход, то рычаг переключается в положение «rear» (R). Вы спросите, неужели нет минусов? Конечно, они есть, ведь за удобство всегда приходится чем-то платить.

Во-первых, по сравнению с механикой принцип работы АКПП гораздо сложнее и в случае поломки вы отдадите за ремонт куда большие деньги. Во-вторых, автоматическая коробка весит намного больше механической, порой до нескольких десятков килограммов. В-третьих, в данном случае у автомобиля будет больший расход топлива и не только из-за лишнего веса. Конструкция АКПП предусматривает наличие гидротрансформатора.

Если оглянуться назад на десятилетия, в ту пору автоматические коробки оснащались тремя передачами и передачей заднего хода. Большее количество передач говорило об автомобиле высокого класса – шикарном седане или спорткаре. С тех пор автомобильная промышленность шагнула далеко, и сегодня редко на новых машинах можно увидеть четырехступенчатые автоматы. Сейчас чаще встречаются шести- и даже восьмиступенчатые АКПП, а по динамике или расходу топлива они не уступают механике. 

Автоматическая коробка снабжается продвинутой электроникой – специальными микрочипами, чаще всего их называют «мозгами». Они – часть бортового компьютера автомобиля и контролируют переключение передач на разных оборотах, подстраиваясь под стиль вождения владельца авто.

Таким образом мы рассмотрели два наиболее распространенных типа коробок передач. Теперь рассмотрим другие, которые пока встречаются меньше, но уже успели завоевать определенный сегмент авторынка. Какие-то из них пользуются большей популярностью, другие теряют поклонников.

Робот

Тут должен возникнуть еще один справедливый вопрос: неужели за столько лет существования автопромышленности конструкторы не смогли разработать коробку передач, которая бы устраивала всех, и поклонников механики, и сторонников автомата? Безусловно, такие попытки предпринимались и в итоге вылились в создание роботизированной коробки передач, в просторечии робота или типтроника.

Большой минус для водителей, предпочитающих механику, в том, что компьютер за них выбирает нужную передачу, и нет возможности полностью контролировать автомобиль. Особенно если вести машину приходится в спортивном режиме или в условиях зимы. Автомат же предпочтителен при вождении в спокойной городской среде. Роботизированная коробка передач представляет собой гибридный вариант трансмиссии. Она дает возможность контроля за переключением передач вручную с применением специального селектора с позициями переключения «плюс-минус», то есть, на одну передачу выше или на одну ниже. Во другом случае это могут быть так называемые «лепестки» на руле, они располагаются справа и слева и выполняют ту же функцию, что и селектор. О лепестках или «веслах» очень хорошо знают владельцы спортивных авто, но и в обычных автомашинах их можно встретить все чаще.

Справедливости ради нужно сказать, что водитель в какой-то мере всегда мог контролировать автомат с помощью «пониженных» передач, но о полном контроле над переключением тут не могло быть речи.

Во-первых, пониженная передача значит, что ограничить переключение можно только первой, второй и редко третьей передачей. Например, переключить автомат ниже пятой передачи не получится. Во-вторых, можно принудительно поставить рычаг автомата в режим «Low» (L), то есть попытаться заставить его не переключаться выше первой передачи. Но при слишком высоких оборотах (авто едет с крутой горы) АКПП все равно переключится, чтобы предотвратить повреждение трансмиссии.

Итак, электроника в роботизированной коробке в большей степени контролирует механику, водителю не надо постоянно выжимать сцепление, при этом он всегда может переключиться на автомат.

Вариатор (CVT)

Когда водитель с серьезным опытом вождения автомобиля с механической или автоматической коробкой передач пересаживается на автомобиль с вариатором, или CVT, его посещают странные ощущения. Доводилось слышать разные сравнения, одни говорят, что вождение похоже на управление небольшим современным скутером, другие сравнивают даже с троллейбусом. Все они недалеки от истины. Вариатор представляет собой простое устройство – бесступенчатую коробку передач. Работать оно может в разных условиях.

Конструкция вариатора предусматривает наличие двух шкивов (вспоминаем звездочки велосипеда), которые соединены ремнем. Шкивы не простые, они могут менять свои размеры и, соответственно, менять передаточное число в КПП. Здесь мы не увидим определенное число «звездочек», вариатор сам выбирает необходимый размер шкивов в зависимости от передачи, повышенной или пониженной, едете ли вы на скорости по шоссе или медленно двигаетесь выбирая место стоянки. 

К вариатору не все могут привыкнуть сразу – другой звук в салоне автомобиля, другая манера вождения. CVT в большей степени напоминает автомат, но момент переключения передач водитель не чувствует. Вы давите на акселератор, автомобиль набирает обороты до определенного момента и остается работать на них, едет он при этом быстрее, шкивы меняют свои размеры. Сейчас есть ряд производителей, предлагающих вариатор с подрулевыми переключателями для имитации механики или автомата. В частности, такую комбинацию можно встретить на автомобилях японского производства.

Вариатор идеален для водителей, любящих спокойную и размеренную манеру вождения. Для любителей спорткаров авто с вариатором станет мучением и тратой нервов. Тем не менее если еще десять-пятнадцать лет назад вариатор был экзотикой, его больше знали обладатели японских праворульных автомобилей, то теперь он становится все более популярным. Технологии нужно было время, чтобы созреть. Все-таки есть разница между нагрузкой на ремень скутера и пассажирского автомобиля. Неоспоримые преимущества такой коробки передач: простота и эффективность.

Почему бы нам всем тогда не выбрать автомобиль с вариатором? Самый большой его минус – недолговечность. Со временем такая коробка ломается, причем у большинства. По некоторым данным, средний пробег автомобиля с CVT варьируется вокруг цифры 100 000 км, затем необходима замена, а удовольствие это дорогое. 

Двойное сцепление

КПП с двойным сцеплением DCT стала известна благодаря автоконцерну Porsche и нескольким другим производителям. Данная коробка передач используется в основном в категории дорогих авто и представляет собой высокотехнологичный симбиоз автомата, механики и тонкой работы электронной системы.

Поскольку сцепление двойное, то задействованы две муфты. КПП может работать как автомат, – электроника определяет время и условия для переключения передач. В другом режиме коробка работает как механическая, и водитель использует лепестки на руле или селектор переключения пониженной и повышенной передачи. Кроме того, существует возможность задать определенные настройки компьютеру, который подстроится под манеру вождения владельца авто.

Большое преимущество данного типа коробки передач в том, что они переключаются в мгновение ока, за доли секунды. Происходит переключение очень плавно и практически незаметно, именно поэтому такую коробку используют в гоночных и высокопроизводительных автомобилях. Еще один плюс коробки в ее компактности, в спорткарах она занимает не так много места. Более того, японская компания Honda стала использовать данный тип КПП на нескольких моделях своих мотоциклов.

О минусах коробки переключения передач с двойным сцеплением вы можете догадаться сами, ведь применяется она на определенных, как правило очень дорогих автомобилях. Не каждому автовладельцу такие авто по карману.

Односкоростная КПП

Недаром говорят, что во многих случаях новое – это хорошо забытое старое. Односкоростные коробки передач существовали еще в самом начале развития автомобильного или мотоциклетного производства. Такая коробка подключалась непосредственно к двигателю, либо через шестеренки. Они нужны были для того, чтобы количество оборотов колеса было меньше числа оборотов мотора. 

Но вот наступила новая эпоха в автомобилестроении, в XXI веке на улицах стало появляться все больше электромобилей. У них некоторые другие требования в коробке передач в отличие от предшественников. Тут и пришлось вспомнить об односкоростной КПП. Сам по себе электродвигатель обладает способностью работать в любом диапазоне оборотов, даже один оборот в секунду. Те, кто уже смог побывать за рулем электромобиля Илона Маска Тесла, уже почувствовали, что это авто может ускоряться за считанные мгновения при любом скоростном режиме. Тесла не испытывает нужды в большом количестве передач, достаточно одной.

О минусах таких коробок передач много сказать нельзя, ведь не с чем сравнивать, у электромобилей своя специфика. Скорее можно говорить о минусах самих автомобилей, но это тема для отдельной статьи.

Полуавтомат

Коробка переключения передач полуавтомат – наиболее современный механизм в ряду различных трансмиссий. В ней используется проверенное десятилетиями сцепление вместо гидротрансформатора в обычной АКПП. Если в механике сцепление контролирует водитель, то в данном случае его роль выполняет компьютер. Ряд плюсов полуавтомата: само переключение происходит гораздо быстрее, чем в МКПП, процесс вождения становится проще, автомобиль фиксируется и самовольно скатиться на стоянке не может. 

Как и в случае с роботизированной коробкой полуавтомат может быть переведен на ручной режим переключения передач в соответствии с желанием водителя. Самые распространенные полуавтоматические трансмиссии сегодня, это описанная КП с двойным сцеплением и электрогидравлика.

IVT

Коробка переключения передач IVT по большому счету определенный тип вариатора (CVT). Напомним, что вариатор может использовать бесконечное количество соотношений передач. К этой возможности в данном случае добавляется «бесконечные» максимальные передаточные числа.

IVT представляет собой тип вариаторной коробки, которая может включать в себя «нулевой коэффициент» передаточных чисел – вращение входного вала происходит без вращения вала выходного, при этом оно зафиксировано передачей. Передаточное отношение в данном случае мы называем «бесконечным» несколько условно, точнее можно сказать, что оно «не определено».

Ретроспективный взгляд и обзор различных вариантов коробок передач позволит вам не столько сделать выбор в пользу какой-либо, сколько понять, какое разнообразие их существует. Причем разработчики не стоят на месте и продолжают совершенствовать любые механизмы автомобиля. Вряд ли можно что-то кардинально изменить в трансмиссии, но улучшить ее, предложить новые конструкторские решения вполне возможно. Будем за ними следить, уверены, что в скором времени появятся новые. 

Коробка передач – виды и принцип работы

Авто схемы

admin

Send an email

28.05.2013

0 398 3 минут

Читайте про коробку передач автомобиля, какие виды существую, принцип работы, а также видео про преимущества и недостатки автомата и ручной механики.Читайте про коробку передач автомобиля, какие виды существую, принцип работы, а также видео про преимущества и недостатки автомата и ручной механики.

Трансмиссия автомобиля состоит из многих элементов. Одним из главных элементов является коробка передач. Она используется для того, чтобы менять крутящийся момент, направление движения и скорость автомобиля. А ещё применяется для разъединения двигателя от трансмиссии.

Эта очень важная деталь в автомобиле, подразделяется на три вида:

1. Бесступенчатая.
2. Ступенчатая.
3. Комбинированная.

В зависимости от того, какая коробка передач, определяется и вид трансмиссии машины.

Для ступенчатой трансмиссии применяется крутящий момент, меняющийся ступенчато. Ступенчатую коробку передач можно подразделить на два вида:

1. Коробка передач механическая.
2. Роботизированная (автоматическая).

Механическая коробка передач

Короба передач механическая (ещё можно встретить аббревиатурное название МКПП или просто — механика) состоит из многоступенчатого цилиндрического редуктора, где переключать передачи необходимо вручную. Смотря сколько автомобиль имеет передач, коробка бывает: четырёхступенчатая, пятиступенчатая, шестиступенчатая, семиступенчатая и больше. Смотрите пример МКПП — схема коробки передач ВАЗ 2110.

Механическая трансмиссия является самой распространённой во всём мире. Этому способствует простая конструкция и надёжная, а также то, что во время различных манипуляций при езде на автомобиле применяется ручное управление. Кроме надёжности и полного контроля водителем переключения передач она ещё и экономичнее в плане расхода топлива по сравнению со своим автоматическим аналогом. Но для простоты вождения всё больше людей хотят иметь автомобиль с автоматической коробкой передач.

Механическая КП относится к ступенчатым видам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерён. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определённой угловой скоростью или, другими словами, имеет своё передаточное число.

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

Видео про принцип работы:

Автоматическая коробка передач

Роботизированная коробка передач, — это та же механическая, только оснащена автоматизированными функциями, где автоматически выключается сцепление, и переключаются передачи. Роботизированную называют ещё автоматизированной коробкой передач или роботом. В более новых автомобилях стали применять двойное сцепление, чтобы передача крутящего момента шла без разрывов потока мощности. Такой тип снижает расход топлива, и автомобиль намного быстрее разгоняется с места. Поэтому коробки-роботы с каждым годом становятся всё более популярными. Сейчас такие аналоги устанавливают на такие марки автомобилей, как Volkswagen, Mercedes-Benz, Opel, Ford и прочие другие, а также даже на такие спортивные марки, как Bentley и Porsche. Самыми распространёнными автоматизированными агрегатами являются коробки марки DSG (Direct Shift Gearbox), Изитроник, SMG (Sequential M Gearbox).

Непосредственное управление АКПП осуществляется рычагом селектора. Выбор нужного режима работы коробки производится перемещением рычага в определённое положение:

• Р — режим парковки;
• R — режим заднего хода;
• N — нейтральный режим;
• D — движение вперёд в режиме автоматического переключения передач;
• S — спортивный режим.

На отдельных коробках реализуется т.н. режим «Кик-Даун» (Kick-Down), предполагающий резкое ускорение автомобиля путём быстрого переключения передач.

Бесступенчатые КП

Для лучших характеристик автомобиля в бесступенчатых коробках передач применяют вариатор (ещё его называют вариаторной коробкой передач). В таких видах происходит преобразование механического или гидравлического крутящего момента, что помогает передаточному числу изменяться плавно, чего нет в ступенчатых коробках. Но также в вариаторных коробках передач существуют и недостатки — величина передающего крутящего момента имеет ограничения. Также некоторыми моделями вариаторов недовольны их надёжностью и сроком эксплуатации. Вариаторные виды применяются у таких производителей, как Nissan, Subaru и Honda (японские марки автомобилей). Из них самые известные марки — это Экстроид и Мультитроник.

Видео, про принцип работы бесступенчатой КП :

Комбинированная КП

Для автоматической коробки переключения передач (АКПП, или просто АКП) применяют комбинированный принцип действия. Такая разновидность состоит из механической коробки и гидротрансформатора. В механической КП используется редуктор планетарного типа, а гидротрансформатор применяется вместо сцепления и бесступенчатое регулирование крутящего момента. В новейших коробках-автоматах используется семь или восемь ступеней передач.

Плюсами АКПП является то, что передачи переключаются плавно и надёжность работы намного выше. А минусом автомата является то, что разгон происходит медленнее и намного больший расход топлива. В некоторых видах автоматической коробки передач применяют имитацию ручного переключения передач Стептроник, Типтроник (Tiptronic).

В наше время к АКП относится как гидротрансформаторная коробка, так и вариатор и роботизированная коробка передач, так как у всех есть электронное управление.

К автоматической коробке передач относится ещё адаптивная, которая учитывает стиль вождения хозяина автомобиля.

Автоматическая и механическая коробки передач: плюсы и минусы

Это видео наглядно демонстрирует основные преимущества и недостатки МКП и АКП. Далее при покупке автомобиля вы уже будите в курсе принципов работы различных видов коробки передач и вам, будет без проблем сделать дальнейший выбор.

Похожие

типов шестерен | KHK Производитель зубчатых колес

• ТОП

>

• Знание передач

>

• Введение в шестерни

>

• Типы передач

Типы шестерен

Существует много типов зубчатых колес, таких как прямозубые, косозубые, конические, червячные, зубчатые рейки и т. д. Их можно классифицировать по расположению осей, таких как параллельные валы, пересекающиеся валы и непересекающиеся валы.

Необходимо точно понимать различия между типами зубчатых колес, чтобы обеспечить необходимую передачу усилия в механических конструкциях. Даже после выбора общего типа важно учитывать такие факторы, как: размеры (модуль, количество зубьев, угол подъема, ширина торца и т. д.), стандарт класса точности (ISO, AGMA, DIN), потребность в шлифовке зубьев. и/или термообработка, допустимый крутящий момент и КПД и т. д.

Помимо этой страницы, мы представляем более подробную техническую информацию о шестернях в разделе Gear Knowledge (отдельная страница в формате PDF). В дополнение к приведенному ниже списку, каждый раздел, такой как червячная передача, рейка и шестерня, коническая передача и т. д., имеет собственное дополнительное пояснение, касающееся соответствующего типа передачи. Если просмотр PDF затруднен, обратитесь к этим разделам.

Лучше всего начать с общих знаний о типах шестерен, как показано ниже. Но помимо них существуют и другие типы, такие как плоское зубчатое колесо, шевронное зубчатое колесо (двойное косозубое зубчатое колесо), коронное зубчатое колесо, гипоидное зубчатое колесо и т. д.

Короткометражный фильм «Легкий выбор передач»

• Цилиндрическое зубчатое колесо

  Зубчатые колеса с цилиндрическими делительными поверхностями называются цилиндрическими зубчатыми колесами. Цилиндрические зубчатые колеса относятся к группе зубчатых колес с параллельными валами и представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с линией зубьев, которая является прямой и параллельной валу. Цилиндрические зубчатые колеса являются наиболее широко используемыми зубчатыми колесами, которые позволяют достичь высокой точности при относительно простых производственных процессах. Они имеют характеристику отсутствия нагрузки в осевом направлении (осевая нагрузка). Большую часть зацепляющей пары называют шестерней, а меньшую — шестерней.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать цилиндрические шестерни
  Шестерни с защитой от люфта KHK

  Эскиз цилиндрических шестерен

• Косозубое зубчатое колесо

  Косозубое зубчатое колесо используется с параллельными валами, подобными прямозубым зубчатым колесам, и представляет собой цилиндрическое зубчатое колесо с намотанным зубчатым рядом. Они имеют лучшее зацепление зубьев, чем цилиндрические шестерни, обладают превосходной бесшумностью и могут передавать более высокие нагрузки, что делает их подходящими для высокоскоростных приложений. При использовании косозубых передач они создают осевое усилие в осевом направлении, что обуславливает необходимость использования упорных подшипников. Косозубые шестерни бывают с правым и левым вращением, что требует наличия противоположных шестерен для зацепления пары.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать косозубые шестерни

  Эскиз косозубых шестерен

• Зубчатая рейка

  Зубья одинакового размера и формы, расположенные на равных расстояниях вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой ​​рейкой. Зубчатая рейка представляет собой цилиндрическую шестерню с бесконечным радиусом делительного цилиндра. Зацепляясь с цилиндрической шестерней, он преобразует вращательное движение в поступательное движение. Зубчатые рейки можно условно разделить на рейки с прямыми зубьями и рейки с косыми зубьями, но обе они имеют прямые зубья. Обрабатывая концы зубчатых реек, можно соединить зубчатые рейки встык.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать зубчатую рейку

  Эскиз зубчатой ​​рейки

• Коническое зубчатое колесо

  Коническое зубчатое колесо имеет форму конуса и используется для передачи усилия между двумя валами, которые пересекаются в одной точке (пересекающиеся валы). Коническая шестерня имеет конус в качестве поверхности шага, и ее зубья нарезаны вдоль конуса. Виды конических зубчатых колес включают прямые конические зубчатые колеса, косозубые конические зубчатые колеса, спирально-конические зубчатые колеса, угловые зубчатые колеса, угловые конические зубчатые колеса, коронные зубчатые колеса, нулевые конические зубчатые колеса и гипоидные зубчатые колеса.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать конические шестерни

  Эскиз конических шестерен

• Спирально-коническое зубчатое колесо

  Спирально-коническое зубчатое колесо представляет собой коническое зубчатое колесо с изогнутыми линиями зубьев. Благодаря более высокому коэффициенту контакта зубьев они превосходят прямозубые конические шестерни по эффективности, прочности, вибрации и шуму. С другой стороны, их сложнее производить. Кроме того, поскольку зубья изогнуты, они вызывают осевое усилие. В спирально-конических зубчатых колесах зубчатое колесо с нулевым углом закручивания называется нулевым коническим зубчатым колесом.
  Нажмите здесь, чтобы выбрать спирально-конические шестерни

  Эскиз спирально-конических шестерен

• Винтовые шестерни

  Винтовые передачи представляют собой пару одноручных косозубых шестерен с углом закручивания 45° на непараллельных, непересекающихся валах. Поскольку контакт зуба является точечным, их грузоподъемность низкая, и они не подходят для передачи большой мощности. Поскольку мощность передается за счет скольжения поверхностей зубьев, необходимо обратить внимание на смазку при использовании винтовых передач. Нет никаких ограничений в отношении комбинаций количества зубьев.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать винтовые передачи

  Эскиз винтовых передач

• Угловая шестерня

  Угловая шестерня представляет собой коническую шестерню с передаточным отношением 1. Они используются для изменения направления передачи мощности без изменения скорости. Различают прямые угловые и спиральные угловые передачи. При использовании спиральных угловых передач возникает необходимость рассмотреть возможность использования упорных подшипников, поскольку они создают осевое усилие в осевом направлении. Помимо обычных угловых передач с 9Углы вала 0 °, косые шестерни с любыми другими углами вала называются угловыми косыми шестернями.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать угловые зубчатые колеса

  Эскиз угловых зубчатых колес

• Червячная передача

  Винтовая форма, нарезанная на валу, называется червяком, сопряженная шестерня — червячным колесом, а вместе на непересекающихся валах называется червячной передачей. Червяки и червячные колеса не ограничиваются цилиндрическими формами. Существует тип песочных часов, который может увеличить коэффициент контакта, но его производство становится более сложным. За счет скользящего контакта поверхностей зубчатых колес необходимо уменьшить трение. По этой причине обычно для червяка используется твердый материал, а для червячного колеса — мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность из-за скользящего контакта, вращение плавное и бесшумное. Когда угол опережения червяка мал, он создает функцию самоблокировки.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать червячные передачи

  Эскиз червячных передач

• Внутреннее зубчатое колесо

  Внутреннее зубчатое колесо имеет зубья, нарезанные внутри цилиндров или конусов, и работает в паре с внешним зубчатым колесом. В основном внутренние шестерни используются для планетарных зубчатых передач и муфт зубчатого вала. Существуют ограничения на разницу в количестве зубьев между внутренними и внешними шестернями из-за эвольвентного взаимодействия, трохоидного взаимодействия и проблем с обрезкой. Направления вращения внутреннего и внешнего зубчатых колес в зацеплении одинаковы, но они противоположны, когда два внешних зубчатых колеса находятся в зацеплении.
  Щелкните здесь, чтобы выбрать внутреннюю шестерню

  Эскиз внутренней шестерни

Что такое шестерня?

Зубчатое колесо представляет собой элемент машины, в котором зубья нарезаны вокруг цилиндрических или конусообразных поверхностей с одинаковым шагом. Зацепив пару этих элементов, они используются для передачи вращения и усилий от ведущего вала к ведомому валу. По форме зубчатые колеса можно разделить на эвольвентные, циклоидальные и трохоидальные. Кроме того, их можно классифицировать по положению вала как шестерни с параллельными валами, шестерни с пересекающимися валами, а также шестерни с непараллельными и непересекающимися валами. История зубчатых колес стара, и использование зубчатых колес появилось еще в Древней Греции в до н.э. в сочинениях Архимеда.

Коробка для образцов различных типов шестерен

Обзор шестерен

(Важная терминология и номенклатура шестерен на этом рисунке)

• Червяк
• Червячное колесо
• Внутренняя шестерня
• Зубчатая муфта
• Винтовая передача
• Эвольвентные шлицевые валы и втулки
• Угловой редуктор
• Цилиндрическая шестерня
• Косозубая шестерня
• Трещотка
• Собачка
• Стойка
• Шестерня
• Прямая коническая шестерня
• Спирально-коническая шестерня

Существует три основных категории зубчатых колес в соответствии с ориентацией их осей

Конфигурация:

1. Параллельные оси / прямозубые, косозубые, зубчатые рейки, внутренние зубчатые колеса
2. Пересекающиеся оси / угловая шестерня, прямая коническая шестерня, спиральная коническая шестерня
3. Непараллельные, непересекающиеся оси / винтовая передача, червячная передача, червячная передача (червячное колесо)
4. Другое / Эвольвентный шлицевой вал и втулка, зубчатая муфта, собачка и храповик

Разница между шестерней и звездочкой

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

Классификация типов зубчатых передач с точки зрения взаимного расположения присоединяемых валов

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

Класс точности зубчатых колес

При группировке типов зубчатых колес по точности используется класс точности. Класс точности определяется стандартами, установленными ISO, DIN, JIS, AGMA и т. д. Например, JIS определяет погрешность шага, погрешность профиля зуба, отклонение спирали, погрешность биения и т. д. для каждого класса точности.

Наличие шлифования зубьев

Наличие шлифовки зубьев сильно влияет на работу зубчатых колес. Таким образом, при рассмотрении типов зубчатых колес шлифование зубьев является важным элементом, который следует учитывать. Шлифование поверхности зубьев делает шестерни тише, увеличивает мощность передачи усилия и влияет на класс точности. С другой стороны, добавление процесса шлифования зубьев увеличивает стоимость и подходит не для всех зубчатых колес. Для получения высокой точности помимо шлифовки существует процесс, называемый бритьем, с использованием бритвенных резцов.

Виды формы зуба

Чтобы классифицировать типы шестерен по форме зуба, различают эвольвентную форму зуба, циклоидальную форму зуба и трохоидную форму зуба. Среди них чаще всего используется эвольвентная форма зуба. Они просты в изготовлении и имеют возможность правильно создавать сетку, даже если расстояние между центрами немного отличается. Циклоидная форма зуба в основном используется в часах, а трохоидная форма зуба — в основном в насосах.

Создание Gears

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

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

Шестерни представляют собой механические компоненты, передающие вращение и мощность от одного вала к другому, если каждый вал имеет выступы (зубья) соответствующей формы, равномерно расположенные по его окружности, так что при вращении следующий зуб входит в пространство между зубьями другой вал. Таким образом, это компонент машины, в котором мощность вращения передается поверхностью зуба первичного двигателя, толкающей поверхность зуба ведомого вала. В крайнем случае, когда одна сторона представляет собой прямолинейное движение (это можно представить как вращательное движение вокруг бесконечной точки), это называется зубчатой ​​рейкой.

Существует множество способов передачи вращения и мощности от одного вала к другому, например, за счет трения качения, оборачивающей передачи и т. д. Однако, несмотря на простую конструкцию и относительно небольшой размер, зубчатые колеса имеют много преимуществ, таких как надежность передачи , точное соотношение угловых скоростей, длительный срок службы и минимальная потеря мощности.

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

Существует множество типов шестерен. Однако самыми простыми и наиболее часто используемыми передачами являются те, которые используются для передачи определенного передаточного числа между двумя параллельными валами на определенном расстоянии. В частности, шестерни с зубьями, параллельными валам, как показано на рисунке 1. 1, называемые цилиндрическими шестернями, являются наиболее популярными.

[Рисунок 1.1 Цилиндрические зубчатые колеса]

Простейшим способом передачи удельного отношения угловых скоростей между двумя параллельными валами является привод трения качения. Это достигается, как показано на рис. 1.2, за счет наличия двух цилиндров, диаметры которых обратно пропорциональны передаточному отношению скоростей, которые соприкасаются и вращаются без проскальзывания (если два вала вращаются в противоположных направлениях, контакт происходит снаружи; направление, контакт внутри). То есть вращение получается за счет силы трения контакта качения. Однако избежать некоторых проскальзываний невозможно и, как следствие, на надежную передачу рассчитывать не приходится. Чтобы получить большую передачу мощности, требуются более высокие контактные усилия, что, в свою очередь, приводит к высоким нагрузкам на подшипники. По этим причинам такая компоновка не подходит для передачи большого количества энергии. В результате возникла идея создать подходящую форму зубьев, равномерно расположенных на поверхностях качения цилиндров таким образом, чтобы хотя бы одна пара или несколько зубьев всегда находились в контакте. Сталкивая зубья ведомого вала с зубьями ведущего вала, можно гарантировать надежную передачу. Это называется цилиндрическим зубчатым колесом, а эталонный цилиндр, на котором вырезаны зубья, называется делительным цилиндром. Цилиндрические зубчатые колеса представляют собой один из видов цилиндрических зубчатых колес.

[Рисунок 1.2 Цилиндры шага]

Когда два вала пересекаются, ориентирами для нарезных зубьев являются конусы в контакте качения. Это конические шестерни, как показано на рис. 1.3, где базовый конус, на котором вырезаны зубья, называется делительным конусом. (рис. 1.4).

[Рис. 1.3 Конические зубчатые колеса]

[Рис. 1.4 Делительные конусы]

Когда два вала не параллельны и не пересекаются, криволинейные поверхности, контактирующие с качением, отсутствуют. В зависимости от типа зубчатых колес зубья создаются на паре эталонных контактирующих вращающихся поверхностей. Во всех случаях необходимо установить профиль зуба таким образом, чтобы относительное движение контактирующих поверхностей шага соответствовало относительному движению зацепления зубьев на эталонных криволинейных поверхностях.

Если зубчатые колеса рассматриваются как твердые тела, то для того, чтобы два тела сохраняли заданное отношение угловых скоростей при контакте поверхностями зубьев, не наталкиваясь друг на друга и не разделяясь, необходимо, чтобы общие нормальные компоненты скорости две шестерни в точке контакта должны быть равными. Другими словами, в этот момент относительного движения поверхностей зубчатых колес в направлении общей нормали нет, а относительное движение существует только по поверхности контакта в точке контакта. Это относительное движение есть не что иное, как скольжение поверхностей зубчатых колес. Поверхности зубьев, за исключением особых точек, всегда связаны так называемой передачей скольжения.

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

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

Также можно привести формы зуба следующим способом. Рассмотрим, кроме пары шестерен A и B с заданным относительным движением, третью воображаемую шестерню C в зацеплении, где A и B находятся в зацеплении, и зададим ей произвольную поверхность формы зуба FC (криволинейная поверхность только без тела зуба) и соответствующее относительное движение.

Теперь, используя тот же метод, что и раньше, из воображаемого зацепления шестерни А с воображаемой шестерней С получите форму зуба FA как оболочку формы зуба FC. Обозначим линию контакта поверхностей зубьев FA и FC как IAC. Точно так же получите контактную линию IBC и поверхность зуба FB из воображаемого зацепления шестерни B и воображаемой шестерни C. Таким образом, поверхности зуба FA и FB получаются при посредничестве FC. В этом случае, если контактные линии 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 в этом пересечении.

Это означает, что с помощью этого метода можно получить формы зубьев с точечным контактом, а также формы зубьев с линейным контактом.

Однако существуют ограничения геометрических форм зубьев, как описано выше, особенно когда тела зубьев поверхностей FA и FB заходят друг на друга или когда эти области нельзя использовать в качестве форм зубьев. Это вторжение одного тела зуба в другое называется интерференцией профилей зуба.

Как видно из приведенного выше объяснения, теоретически существует множество способов изготовления зубьев, создающих заданное относительное движение. Однако в действительности учет зубчатого зацепления, прочности формы зуба и сложности нарезания зубьев ограничит использование этих видов форм зубьев лишь немногими.

Бесплатные технические данные редуктора доступны в формате PDF

Компания KHK предлагает бесплатно книгу «Технические данные редуктора» в формате PDF. Эта книга очень полезна для изучения зубчатых колес и зубчатых передач. В дополнение к типам зубчатых колес и терминологии зубчатых передач, книга также включает разделы, касающиеся профиля зубьев, расчетов размеров, расчетов прочности, материалов и термической обработки, идей о смазке, шуме и т. д. Из этой книги вы можете многое узнать о зубчатых передачах. .

Способы использования зубчатых колес в механических конструкциях

Шестерни в основном используются для передачи мощности, но, исходя из идей, их можно использовать как элементы машин по-разному. Ниже приводится введение в некоторые из способов.

1. Захватывающий механизм
   Используйте две цилиндрические шестерни одинакового диаметра в зацеплении, чтобы при реверсировании ведущей шестерни ведомая шестерня также реверсировалась. Используя это движение, вы можете получить механизм захвата рабочей детали. Заготовки различных размеров можно размещать, регулируя угол раскрытия захватного кулачка, что обеспечивает универсальную конструкцию механизма захвата.
2. Механизм прерывистого движения
   Существует Женевский механизм в качестве механизма 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 подразумеваем шестерню, в которой любое количество зубьев шестерни удалено из корней. Шестерня, соединенная с шестерней с отсутствующими зубьями, будет вращаться до тех пор, пока она находится в зацеплении, но остановится, как только встретится с участком с отсутствующими зубьями ведущей шестерни. Однако у него есть недостаток, заключающийся в переключении при приложении внешней силы, когда шестерни выключены. В этих случаях необходимо поддерживать его положение с помощью таких средств, как использование фрикционного тормоза.
3. Специальный механизм передачи мощности
   Установив обгонную муфту (механизм, обеспечивающий вращательное движение только в одном направлении) на одной ступени зубчатой ​​передачи зубчатого редуктора, можно создать механизм, который передает движение в одном направлении, но работает на холостом ходу. задом наперед.
   Используя этот механизм, вы можете создать систему, которая приводит в действие двигатель при подаче электроэнергии, но когда питание отключается, он перемещает выходной вал под действием силы пружины.
   Благодаря внутренней установке пружины (витой пружины кручения или спиральной пружины), которая наматывается в направлении вращения в зубчатой ​​передаче, редуктор приводится в действие по мере наматывания пружины. Когда пружина полностью закручена, двигатель останавливается, и электромагнитный тормоз, встроенный в двигатель, удерживает это положение.
   При отключении электричества тормоз отпускается, и сила пружины приводит в движение шестерню в направлении, противоположном вращению двигателя. Этот механизм используется для закрытия клапанов при отключении питания (аварийный режим) и называется «аварийный запорный клапан с пружинным возвратом».

Почему трудно достать нужные шестерни?

Для самого зубчатого колеса стандарта не существует.

Зубчатые колеса использовались во всем мире с древних времен во многих областях и являются типичными компонентами элементов машин. Однако, что касается класса точности зубчатых колес, в различных странах существуют промышленные стандарты, такие как AGMA (США), JIS (Япония), DIN (Германия) и т. д. С другой стороны, нет никаких стандартов в отношении факторов. который в конечном итоге определяет [саму шестерню], такую ​​​​как ее форма, размер, диаметр отверстия, материал, твердость и т. д. В результате нет единого подхода, но это набор фактических спецификаций шестерни, определенных отдельными дизайнерами. дизайн их машин или тех, которые определены отдельными производителями передач.

Существует множество спецификаций шестерен

Как упоминалось выше, существует множество спецификаций шестерен. За исключением очень простых шестерен, не будет преувеличением сказать, что существует столько видов, сколько мест, где используются шестерни. Например, среди многих зубчатых колес, когда совпадают характеристики угла прижатия, шага зубьев и количества зубьев, существует множество других характеристик, определяющих зубчатые колеса, таких как размер отверстия, ширина торца, термообработка, окончательная твердость, шероховатость поверхности после шлифования, наличие вала и т. д. Можно сказать, что вероятность совместимости двух шестерен мала. Это одна из причин, по которой (например, при поломке шестерни) трудно получить замену шестерни.

Не удается получить нужные шестерни

Иногда бывает так, что вы не можете получить замену изношенной или сломанной шестерни на месте эксплуатации машины. В этом случае, в большинстве случаев, нет проблем, если есть руководство или список деталей для машины, содержащий чертеж, необходимый для изготовления шестерни. Также нет проблем, если есть возможность связаться с производителем машины и что производитель может поставить необходимое оборудование. К сожалению, во многих случаях:
 — В инструкции к машине не показан чертеж шестерни сам по себе
 — Невозможно получить только шестерню от производителя машины и т. д.
По таким причинам трудно получить необходимую шестерню. В этих случаях возникает необходимость изготовления производственного чертежа сломанной шестерни. Это часто сложно без специальных технических знаний о снаряжении. Для производителей зубчатых колес ситуация часто бывает столь же сложной из-за недостаточности данных о зубчатом колесе. Кроме того, для создания чертежа из сломанной шестерни требуется много инженерной рабочей силы, и это ставит вопрос о том, кто будет нести эти затраты.

Когда требуется только одно зубчатое колесо, стоимость производства высока

Когда машина, использующая зубчатое колесо, производится серийно, то и зубчатое колесо изготавливается для определенного размера производственной партии, распределяя удельную стоимость зубчатого колеса, принимая преимущество экономии на масштабе. С другой стороны, пользователи, использующие машину после ее изготовления, когда одна или две шестерни нуждаются в замене, часто сталкиваются с высокой себестоимостью производства, что делает окончательную стоимость ремонта иногда очень высокой. Короче говоря, разница в двух методах производства (массовое производство или мелкосерийное производство) оказывает большое влияние на стоимость снаряжения. Например, покупка 300 шестерен за один раз для проекта по производству нового оборудования (изготовление 300 шестерен одной партией) по сравнению с покупкой одной шестерни на замену позже (с производственной партией из 1 штуки) имеет огромную разницу в себестоимости единицы продукции. Это та же самая ситуация на этапе проектирования новой машины, когда для прототипа нужна одна шестерня с той же высокой стоимостью.

Возможность использования стандартных зубчатых колес

Если при проектировании новой машины технические характеристики используемых зубчатых колес могут быть согласованы со стандартными зубчатыми колесами производителя, упомянутые выше проблемы могут быть решены. По этому методу:

• Вы можете избежать этапа проектирования новых шестерен при проектировании машины
• 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 для пробы, стандартные шестерни обычно производятся производителями шестерен серийно и имеют разумную цену

Вот некоторые из удобств, которыми вы можете воспользоваться.

Кроме того, когда шестерня в используемой машине нуждается в замене, если ее технические характеристики аналогичны характеристикам производителя шестерен, может быть возможно заменить ее стандартной шестерней отдельно или стандартной шестерней с дополнительной операцией. В этой ситуации также можно избежать неудобств при выполнении следующих задач:

• Ищите чертежи
• Создать новые чертежи
• Ищите подрядчика для изготовления шестерни
• Принять высокую стоимость штучного производства

Ссылки по теме :
齿轮的种类 — 中文版
Зубчатые колеса, подходящие для машин пищевой промышленности
Знать типы зубчатых колес и соотношения между двумя валами и шестерня

Типы зубчатых колес: руководство по различным механическим зубчатым колесам

Зубчатые колеса — важнейшая часть двигателей — представляют собой механические устройства, позволяющие изменять крутящий момент и скорость машин. Существуют различные типы зубчатых колес со специфическими требованиями и спецификациями, начиная от простых форм и заканчивая более сложными.

Часто несколько шестерен образуют сложные машины, но это не всегда так. Например, шестерни присутствуют в простых машинах, таких как часы, где они регулируют скорость часовой стрелки. В этой статье мы обсудим различные механические передачи и их применение. Давайте читать дальше.

Что такое Gears?

Шестерни представляют собой вращающиеся механические устройства с зубьями, обеспечивающие передачу крутящего момента и скорости. Часто механические шестерни имеют цилиндрическую форму с наборами зубьев вокруг корпуса. Когда две или более передач работают синхронно, они находятся в трансмиссии. Передача мощности — это то, что приводит к изменению скорости или крутящего момента.

Преимущества шестерен

• Шестерни механически прочны. Следовательно, они могут поднимать более высокие грузы.
• С помощью редуктора они позволяют изменять соотношение скоростей.
• Хорошо работают на низких скоростях.
• Высокоэффективная передача мощности.
• Идеально подходят для передачи больших значений крутящего момента.
• Шестерни требуют только регулярной смазки, следовательно, мало внимания уделяется техническому обслуживанию.
• Обладают высокой прочностью, поэтому зубчатая система служит долго.

Недостатки зубчатых колес

• Зубчатые колеса не подходят для передачи движения на большие расстояния.
• Они не гибкие.
• Шестерни шумят, особенно на высоких скоростях.
• Не подходят для удаленных валов.

Различные типы зубчатых колес и их применение

В механике группировка зубчатых колес в различные классы зависит от конфигурации зубьев, использования и направления движения. Ниже приведены наиболее важные виды зубчатых колес.

Цилиндрическое зубчатое колесо

Цилиндрическое зубчатое колесо передает мощность в одной плоскости, когда два вала (ведущий и ведомый) параллельны. Зубья цилиндрических шестерен параллельны оси вала. Поэтому, когда он входит в зацепление с другим цилиндрическим зубчатым колесом, он передает мощность на параллельный вал. Это самые распространенные формы зубчатых колес, которые применяются в автомобилях, конвейерных системах, шестеренных насосах и двигателях, редукторах и т. д.

Косозубая шестерня

Зубья косозубой шестерни расположены под углом к ​​валу, в отличие от цилиндрических шестерен, которые расположены параллельно. У них несколько зубов соприкасаются во время передачи. В результате косозубые механические передачи могут выдерживать большие нагрузки. Кроме того, они работают с меньшим шумом и вибрациями, так как нагрузки лучше распределяются. Кроме того, они подвержены меньшему износу из-за меньшего трения. Ниже показаны различные типы винтовых зубчатых колес.

Одинарная или двойная косозубая шестерня

Одинарная косозубая шестерня имеет зубья либо в левой, либо в правой спирали. Однако шестерни с двойной спиралью имеют зубья в обоих направлениях. В двойных косозубых передачах есть две винтовые поверхности рядом друг с другом с промежутком между ними. Грани идентичны, но имеют противоположные спиральные углы. Использование двойной косозубой шестерни обеспечивает более значительное перекрытие зубьев, что приводит к более плавной передаче.

Шестерня-елочка

Этот набор очень похож на двойную косозубую шестерню. Однако они меньше и не имеют пространства между двумя спиральными гранями. Шестерни типа «елочка» имеют две косозубые шестерни, соединенные из стороны в сторону. Они не так распространены из-за высоких производственных затрат и производственных трудностей, хотя они лучше подходят для применения в условиях вибрации и сильных ударов.

Винтовые передачи

Винтовые передачи представляют собой пару косозубых передач, работающих под углом закручивания 45 градусов. Они возникают на непараллельных и непересекающихся валах. Они имеют низкую грузоподъемность из-за контакта с одним зубом. Поэтому эти шестерни не идеальны для передачи большой мощности.

Применение косозубых передач

• Водяные насосы
• Смесители
• Автомобили

Зубчатые колеса конические конические, с коническими зубьями

2 90 Они передают усилие между перпендикулярными валами. То есть валы, которые пересекаются под прямым углом (90 градусов). Однако конические зубчатые колеса дороги и не передают большой крутящий момент в зависимости от размера, как конфигурация с параллельным валом.

Прямые конические шестерни

Прямые конические шестерни являются наиболее распространенными конфигурациями зубьев конической шестерни. Причина тому – простота конструкции и простота изготовления. Прямые скошенные зубья входят в зацепление все сразу, а не постепенно при правильном подборе. Делительная поверхность прямозубых конических зубчатых колес имеет коническую форму с прямыми зубьями, сужающимися к кончику.

Спирально-конические зубчатые колеса

Спирально-конические механические зубчатые колеса имеют криволинейные линии зубьев, и они имеют лучшее отношение контакта зубьев, чем прямозубая коническая шестерня. Следовательно, они превосходят по эффективности и прочности и производят меньше вибрации и шума. Однако у них есть производственные трудности.

Конические зубчатые колеса Zerol®

Конические зубчатые колеса Zerol® являются зарегистрированным товарным знаком Gleason Co. Зубчатое колесо сочетает в себе черты как прямых, так и спиральных конических зубчатых колес с изогнутыми зубьями. Таким образом, редуктор подходит для обоих применений. Однако у них нулевые углы закручивания, и, следовательно, зубья могут вращаться в любом направлении.

Угловые шестерни

Угловые шестерни представляют собой особый тип конических шестерен, поскольку они имеют одинаковое количество зубьев. У них валы расположены на 90 градусов друг к другу, и эти шестерни меняют передачу мощности, не влияя на скорость. Угловые зубчатые колеса уникальны, потому что они имеют передаточное отношение 1. В отличие от этого, другие конические зубчатые колеса могут иметь передаточное число в диапазоне от 10: 1 до 500: 1.

Корончатые шестерни

Корончатые шестерни, которые иногда называют торцевыми шестернями, также имеют зубья под прямым углом к ​​поверхности колеса. У них конус тангажа 90 градусов. В промышленности коронные зубчатые колеса входят в зацепление с другими коническими зубчатыми колесами или прямозубыми зубчатыми колесами при силовом круговом движении.

Гипоидные шестерни

Гипоидные шестерни внешне похожи на спирально-конические шестерни, но они функционируют на непересекающихся валах. Они работают под углом 90 градусов и широко используются в автомобильной промышленности. Вы видите эти шестерни на осях транспортных средств.

Применение конических зубчатых колес

• Миксеры
• Системы полива
• Дробители

Зубчатая шестерня

Звоной шестерня состоит из шестерни (черви для кольца (Черная рукавая кольца (Черная ручка) и Вварная шестерня (и наборная кольца (черви для наборочного вала (Черная колеса). ). Этот тип редуктора передает мощность на непересекающиеся валы, образующие прямые углы. Типы зубчатых колес работают за счет скользящего контакта с меньшим трением, а за счет плавного и бесшумного вращения. Таким образом, они подходят для применения в условиях сильного удара. Однако они имеют низкий КПД, что ограничивает их использование в маломощных приложениях.

Применение червячных передач

• Сельскохозяйственные машины
• Небольшие конвейеры
• Упаковочное оборудование

Зубчатая рейка 9003 9003 Они состоят из двух круговых шестерен: шестерня входит в зацепление с линейной шестерней – рейкой. Они переводят вращательное движение в поступательное. Эти шестерни распространены в системе рулевого управления автомобилей. В системах реечной передачи могут использоваться как прямые, так и косозубые шестерни. Реечные передачи в основном применяются в автомобильном рулевом управлении 9.0340 .

Вам необходимо обработать шестерни? RapidDirect — ваш лучший партнер в области обработки зубчатых колес. Получите предложение сегодня!

A Brief Table of Different Types of Mechanical Gears

Types of Gears	Characteristics	Applications
Spur gear	a. Самый распространенный вид снастей. б. Простота изготовления. с. Используйте для конфигурации шестерни с параллельными осями. д. Круглый корпус шестерни.	а. Часы б. Малые конвейеры c. Автомобильная
Винтовая передача	а. Круглый корпус шестерни. б. КПД ниже, чем у прямозубых. с. Конфигурация с параллельными осями. Более плавная работа с меньшим уровнем шума.	а. Водяные насосы б. Смесители в. Автомобили
Коническая шестерня	a. Конический корпус шестерни. б. Конфигурация пересекающихся осей. с. Существуют прямые, спиральные конструкции и конструкции со скосом Zerol®.	а. Смесители б. Системы полива c. Дробилки
Червячная передача	a. Зубчатая пара состоит из круглой и винтовой шестерен. б. Низкая эффективность. с. Непараллельные и непересекающиеся конфигурации.	а. Сельскохозяйственные машины б. Небольшие конвейеры
Зубчатая рейка	a. Зубчатая пара состоит из зубчатой ​​рейки и цилиндрической шестерни. б. Конфигурация параллельных осей. с. Изменяет вращательное движение на прямолинейное и наоборот.	а. Автомобильное рулевое управление b. Весы

Основные параметры конструкции зубчатого колеса

Ниже мы обсудим основные параметры зубчатого колеса , которые влияют на конструкцию зубчатого колеса.

Форма шестерни

Большинство шестерен имеют круглую форму с зубьями, расположенными вокруг цилиндрического корпуса. Однако они также встречаются в конической, эллиптической, квадратной и треугольной формах. Круглые зубчатые передачи имеют постоянное передаточное число для скорости вращения и крутящего момента. Таким образом, одинаковые входные данные обеспечивают одинаковую скорость и выходной крутящий момент. Противоположным является то, что существует в некруглых зубчатых колесах. Следовательно, они могут выполнять специальные требования к неравномерным движениям, такие как изменение скорости и обратное движение.

Модуль

Модуль относится к размеру зуба шестерни в миллиметрах. Следовательно, модуль напрямую связан с размером зубьев шестерни. Это важный параметр, на который следует обращать внимание при подборе передач. Модуль представляет собой значение, полученное путем деления делительного диаметра на количество зубьев в шестерне. Математически это выглядит так:

Модуль = Делительный диаметр / Количество зубьев.

Однако существуют общие значения для модулей, которые соответствуют тому, как они встречаются в промышленных приложениях.

Конфигурация осей зубчатых колес

Конфигурации осей зубчатых колес бывают трех видов: параллельные, пересекающиеся и непараллельные (или непересекающиеся). Зубчатые колеса с параллельными осями встречаются параллельно с валами, вращающимися в противоположных направлениях. Пересекающиеся шестерни пересекаются в одной плоскости, а оси непараллельных шестерен пересекаются в разных плоскостях. Однако конфигурации с пересекающимися и параллельными зубчатыми колесами имеют большую эффективность и скорость, чем непараллельные зубчатые колеса.

Угол давления

Угол давления — это угол, который зуб образует с нормалью к делительной линии. Как правило, часто используется угол давления 20 градусов. Хотя в некоторых случаях встречаются углы 14,5 и 17,5. Большие углы давления указывают на широкое выпячивание, что приводит к большей прочности зуба.

Количество зубьев

Количество зубьев и значения модуля и угла давления имеют решающее значение при расчете размеров зубчатых колес. Количество зубьев имеет жизненно важное значение при расчете скорости передачи (передаточного отношения) с использованием следующего выражения:

Число зубьев ведущей шестерни / Число зубьев ведомой шестерни.

Направление закручивания

Шестерня считается правосторонней, если ее зубья обращены вправо, и левосторонней, если они расположены слева. Чтобы передача мощности происходила в паре косозубых или конических шестерен, две шестерни, работающие рука об руку, должны иметь противоположные направления закручивания. Например, две косозубые шестерни с зубьями, движущимися в одном направлении, никогда не зацепятся. Однако винтовые и червячные передачи являются однонаправленными, но с зацеплением.

Угол кручения

Угол кручения — это угол наклона зуба относительно оси цилиндра. Увеличение угла кручения шестерен приводит к более значительному направлению тяги. В результате снижается КПД машины. Как правило, угол кручения менее 25 градусов идеально подходит для косозубых передач, чтобы уменьшить тягу.

Рекомендации по проектированию и выбору зубчатых колес

Ниже приведены некоторые важные факторы, которые необходимо учитывать при проектировании и выборе зубчатых колес.

Условия эксплуатации и окружающей среды

Условия эксплуатации и окружающей среды зубчатых передач имеют решающее значение для их долговечности и производительности. Рабочие условия включают нагрузку и трение на зубья. С другой стороны, условия окружающей среды включают влажность, температуру и чистоту. Эти два условия влияют на тип редуктора и конструктивные факторы, такие как конструкция, обработка поверхности, смазочные материалы и метод смазки.

Ограничения по размерам

Размерные ограничения ограничивают пространство, занимаемое зубчатыми колесами. Например, шестерни должны быть в центре между валами. Однако бывают случаи, когда они немного дальше от центра, чтобы лучше соответствовать системе передач. В таких случаях профиль зубов изменяется. Использование специального оборудования и конструкций, которые лучше всего подходят для пространства, является еще одним эффективным способом управления размерными ограничениями.

Требования к трансмиссии

Механические передачи часто передают движение и крутящий момент внутри компонентов машины. Однако, в зависимости от дизайна и конструкции, они могут изменять направление движения и увеличивать скорость или выходной крутящий момент. При проектировании зубчатых передач необходимо учитывать технические характеристики и требования к применению: изменение направления или увеличение скорости или крутящего момента. Они могут влиять на тип шестерни, конструкцию и конфигурацию.

Стандарты проектирования

Шестерни имеют различные спецификации, но не имеют общего отраслевого стандарта. Часто конструкции зубчатых колес соответствуют либо стандарту производителя, либо проектным спецификациям машины или системы. Однако несколько стран создали стандарт для своих отраслей. Например, в Соединенных Штатах шестерни сгруппированы Американской ассоциацией производителей зубчатых колес (AGMA). В Японии и Германии тоже есть такие ассоциации.

Затраты

Стоимость является важным фактором, особенно при работе с нестандартными шестернями. Материалы конструкции, конструкция, отделка поверхности, требования к точности и смазке влияют на стоимость. Хотя необходимо использовать шестерни, соответствующие всем спецификациям, необходимо учитывать стоимость. Итак, если стандартные шестерни соответствуют стандартам, лучше использовать их, так как индивидуальные шестерни повлекут за собой другие расходы.

Как производить зубчатые колеса

Зубчатые колеса производятся с использованием нескольких технологических процессов. Среди них:

• Ковка
• Экструзия и холодное волочение
• Порошковая металлургия
• Вырубка
• Обработка зубчатых колес

Механическая обработка часто выполняется для придания зубчатым колесам окончательной формы и размеров. После изготовления зубчатых колес можно применить обработку поверхности, такую ​​как шлифование и хонингование, для улучшения общих характеристик зубчатого колеса.

RapidDirect – услуги по механической обработке зубчатых колес

Читая эту статью, вы, должно быть, накопили обширные знания о зубчатых колесах, требованиях к их спецификациям и их применении. Теперь у вас есть представление о типах шестерен, которые вам нужны для вашей машины. Однако вы можете не знать, как это сделать. В этом случае свяжитесь с RapidDirect  для получения дополнительной информации о зубчатых колесах и наших услугах по механической обработке.

Мы предлагаем комплексные услуги по механической обработке зуборезных операций. Мы работаем с доступными материалами, рекомендованными для удовлетворения ваших индивидуальных требований к снаряжению. Кроме того, мы можем похвастаться высококвалифицированными машинистами. Таким образом, наши услуги по механической обработке гарантируют единообразие и точность всех работ, чтобы обеспечить высочайшее качество продукции.

Мы предоставляем онлайн-платформу котировок, где вы мгновенно получаете котировку после загрузки файлов САПР. Кроме того, вы можете выбрать различные материалы и варианты отделки поверхности для ваших деталей по конкурентоспособным ценам. Более того, вы можете отслеживать свой заказ на этой платформе и просматривать весь процесс производства вашей детали. Мы предлагаем скидку до 30 процентов.

Получите быстрое предложение по обработке зубчатых колес!

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между шестерней и звездочкой?

а. Шестерни и звездочки похожи, оба механических устройства содержат зубья, которые способствуют передаче мощности. Однако ниже приведены некоторые ключевые различия между ними.
б. Зубья шестерни сцепляются, а ракеты сцепляются с цепью велосипеда или гусеницами военных танков.
с. Шестерни могут передавать крутящий момент в параллельной, перпендикулярной и других конфигурациях, тогда как ракеты работают только вдоль параллельной оси.
д. Зубчатые колеса лучше подходят для передачи на короткие расстояния, а звездочка и цепь — на большие расстояния.
эл. Шестерни передают крутящий момент в противоположных направлениях. Однако с ракетами дело обстоит наоборот.

В чем разница между шестернями и шестернями?

Там, где две шестерни сцеплены вместе, шестерня меньше.