Общие положения. Лишние степени свободы используются для упрощения кинематической схемы механизма, сокращения потерь при передаче мощности

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Лишние степени свободы используются для упрощения кинематической схемы механизма, сокращения потерь при передаче мощности, повышения механического коэффициента полезного действия механизма. Например, между кулачком 1 и толкателем 2 кулачкового механизма устанавливается ролик 3 для устранения трения.

Лишние степени свободы

Кулачковый механизм

с роликовым толкателем

В этом случае степень подвижности механизма, вычисленная по формуле П.Л. Чебышева, будет равна 2:

W = 3n – 2P₅ – P₄ = 3×3 – 2×3 – 1 = 2.

Здесь явно присутствует лишняя степень свободы, а именно вращение ролика под действием силы трения качения. Её следует учитывать при проведении структурного анализа данного механизма. Ведь очевидно, что данный механизм может функционировать и без ролика 3. Но при этом трение качения будет заменено трением скольжения между кулачком и толкателем (высшей кинематической парой), что увеличивает потери мощности в механизме на преодоление сил трения.

Тогда степень свободы такого механизма вычисляется по формуле

W = 3n – 2P₅-P₄-q,

где q – количество лишних степеней свободы.

Зубчатые передачи предназначены для передачи вращательного движения от одного вала к другому, а также для изменения величины и направления угловой скорости валов. Пару зубчатых колес, находящихся в зацеплении друг с другом, называют ступенью.

Все зубчатые одноступенчатые передачи можно разделить на цилиндрические, конические и гиперболоидные.

Кинематические схемы зубчатых передач: а – цилиндрическая;

б – коническая; в – гиперболоидная

По характеру расположения осей вращения передачи бывают с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями.

В цилиндрических передачах оси валов параллельны. По характеру расположения зубьев на зацепляющихся колесах они разделяются на прямозубые, косозубые и шевронные.

В конических передачах оси валов пересекаются. Наиболее распространены конические передачи с прямым углом между осями валов.

В гиперболоидных передачах оси валов перекрещиваются. В свою очередь эти передачи подразделяются на гипоидные, винтовые и червячные. Последние являются частным случаем винтовых передач и состоят из червяка и червячного колеса.

Прямозубые передачи

а – с наружным зацеплением

б – с внутренним зацеплением

в – реечная передача

а – косозубая передача

б – шевронная передача

Коническая передача

Червячная передача

Преимуществами зубчатых передач перед другими (фрикционными, ременными, цепными) являются постоянство передаточного отношения, высокий механический кпд, долговечность и компактность.

Недостатком является то, что наличие высшей кинематической пары в месте контакта зубьев приводит к большим контактным напряжениям, тем самым при их эксплуатации приходится ограничивать величину передаваемых усилий, упрочнять поверхности зубьев в зоне их контакта, применять систему смазки колес.

Дата добавления: 2014-01-04