Незамінні зубчаті колеса: аналіз їхньої ключової ролі у системах передач

Зубчики є важливими в системах передач. У автомобільному цеху вони грають ключову роль у коробці передач. Мануальна трансмісія використовує зубчики у коробці передач. Різні комбінації зубчиків дозволяють регулювати швидкість і крутний момент для різних дорожніх умов, таких як прискорення, рух з постійною швидкістю або підйом. Гелікальні зубчики зменшують шум і вibrацію для кращого комфорту при водінні.

一、 Типи і функції зубчиків

1.0. Типи зубчиків
Існує багато типів зубчиків. Найпоширеніший метод класифікації заснований на осі зубчика. Загалом, вони поділяються на три типи: з паралельними осями, з перетинаючимися осями і з хрестовими осями. Зубчики з паралельними осями включають прямозубч asti, гелікальні зубчики, внутрішні зубчики, рейки і гелікальні рейки тощо. Зубчики з перетинаючимися осями включають прямі конусні зубчики, спіральні конусні зубчики, нульові конусні зубчики тощо. Зубчики з хрестовими осями включають хрестові гелікальні зубчики, червоні і червоні колеса, гіпоїдні зубчики тощо.

(Класифікація і типи зубчиків).

Ефективності, вказані в цій таблиці, є ефективностями передачі та не включають втрати від підшипників, перемішування смазки тощо. Зусилля пар зубчатих колес на паралельних вісях та перетинних вісях головним чином є котушковим, а відносне зсування дуже мале, тому ефективність висока. Для хрестих осей шевронних зубчатих коліс, червякових і червякових коліс та інших пар зубчатих коліс на хрестих осях, оскільки обертання виникає завдяки відносному зсуванню для досягнення передачі потужності, вплив тертя дуже великий, і ефективність передачі зменшується у порівнянні з іншими зубчатими колесами. Ефективність зубчастого колеса є ефективністю передачі зубчастого колеса при нормальних умовах монтажу. Якщо встановлення неправильне, особливо коли відстань монтажу конічного зубчастого колеса неправильна і є помилка в точці конічного перетину, його ефективність значно зменшиться.

2.0 Призначення зубчатих передач Зубчаті передачі

Зубчасті колеса повинні використовуватися парами, щоб бути ефективними

2.1 Передавати потужність механічного руху: На багатьох автомобілях є багато зубчатих колес. Ці зубчасті колеса можуть допомогти в експлуатації автомобілів або різних інших машин. Наприклад, як приспішна коробка передач на автомобілях та промислові редуктори тощо. Завдяки ролі зубчатих коліс, вони можуть функціонувати нормально.

2.2 Змінювати напрямок руху:
Наведена нижче схема показує закон зміни напрямку руху за допомогою різних комбінацій зубчатих коліс.

2.3 Змінювати швидкість руху: Встановлення комбінації великих і малих зубчатих коліс на машині може зробити її прискорення або замедлення швидшим, наприклад, редуктори та прискорювачі.

2.4 Змінити крутний момент або кручення: Комбінація великих і малих зубчатих коліс змінить крутний момент, який виходять зі зубчатих коліс; (Детальне пояснення є в третьому пункті нижче.)

2, Коефіцієнти передачі та напрямки обертання зубчаних передач
Коефіцієнт передачі - це відношення кутових швидкостей двох обертаються компонентів у механізмі, також відомий як співвідношення швидкостей. Коефіцієнт передачі компонента a та компонента b дорівнює i = ωa/ωb = na/nb, де ωa і ωb - це кутові швидкості компонентів a і b відповідно (радіани на секунду); na і nb - це швидкості обертання компонентів a і b відповідно (обертів на хвилину).

1.Одноетапний механізм зіркового передача: Зубчастий передавальник, що утворюється після зав'язування пари зубчатих коліс, називається одноетапним механізмом зіркового передача.

Нехай кількість зубців приводного колеса одноетапного механізму зіркового передача дорівнює z1, кількість обертів дорівнює n1, кількість зубців приводимого колеса дорівнює z2, а кількість обертів дорівнює n2. Розрахункове рівняння передатнього відношення наступне:
Передатне відношення = z2/z1 = n1/n2
За значенням передатнього відношення одноетапний механізм зіркового передача можна поділити на три категорії:
Коефіцієнт передачі < 1, механізм збільшення швидкості, n1 < n2
Коефіцієнт передачі = 1, механізм постійної швидкості, n1 = n2
Коефіцієнт передачі > 1, механізм зниження швидкості, n1 > n2
2.0 Двоступеневий зубчастий механізм: Двоступеневий зубчастий механізм складається з двох наборів одноступеневих зубчаних механізмів.
Наступна фігура показує структуру двоступеневого зубчастого механізму.

Відношення передач = z2/z1 * z4/z3 = n1/n2 * n3/n4.

Наведено приклад розрахунку відношення передач двоступеневого зубчастого механізму.

三、 Зв'язок між крутильним моментом, потужністю та швидкістю обертання
Спочатку розглянемо деякі формули і зрозуміємо їх поступово.
a. У фізиці, момент сили, момент сили = сила × плечо (прямий лінійний відрізок). Формула для обчислення моменту сили: M = L×F. Одиниця моменту сили - ньютон-метр, коротко називається Н-м, з символом N*m.

Довжина плівки OA × сила Fa = довжина плівки OB × сила Fb.

б. У стані обертання, момент сили (специфічний момент сили) = F (сила) × r (радіус обертання), тобто добуток дотичної сили і радіуса кола від точки дії сили до її застосування. Формула для обчислення моменту сили: M = F*r.

в. Зв'язок між моментом сили і кутовою швидкістю: T = 9550P\/n, P = T * n\/9550; P - це потужність у кіловатах (кВт); T - це момент сили у ньютон-метрах (Н·м); n - це кутова швидкість у обертах на хвилину (об\/хв). 9550 - це стала.
г. Зв'язок між потужністю, моментом сили і кутовою швидкістю: Потужність (кВт) P = Момент сили (Н·м) T × Кутова швидкість (об\/хв) n\/9550, тобто P = T*n\/9550, що можна зрозуміти за допомогою наступної схеми.

Як видно з діаграми обертання зубчастого колеса, потужність залишається незмінною (не враховуючи втрати при передачі), але швидкість обертання зменшується. За формулою потужність = момент сили × швидкість обертання (*константа), кількість разів, у яку зменшується швидкість обертання на колесі, дорівнює кількості разів, у яку збільшується момент сили на колесі - це так звана "колісна сила".
e. Зв'язок між потужністю та моментом сили та кутовою швидкістю: Потужність P = момент сили T × кутова швидкість ω.
Оскільки потужність P = робота W ÷ час t, і робота W = сила F × відстань s, отже P = F×s/t = F×лінійна швидкість v. Тут v - це лінійна швидкість. У двигуні, лінійна швидкість v валу = кутова швидкість ω валу × радіус r валу.
Підставляючи у вищенаведену формулу, отримаємо: потужність P = сила F × радіус r × кутова швидкість ω. А сила F × радіус r = момент сили. Отже, можна зробити висновок, що потужність P = момент сили × кутова швидкість ω. Тому потужність двигуна можна обчислити за допомогою моменту сили та кутової швидкості.

Приклади зображень.

Додаткові співвідношення: наступні стосуються рівномірного колового руху.

1. Лінійна швидкість V = s/t = 2πR/T.

2. Кутова швидкість ω = Φ/t = 2π/T = 2πf.

3. Зв'язок між лінійною швидкістю та кутовою швидкістю: Лінійна швидкість = кутова швидкість × радіус, V = ωR.

4. Зв'язок між кутовою швидкістю та обертальним швидкістю ω = 2πn (тут частота та обертальна швидкість мають одне значення).

5. Період та частота T = 1/f.
Основні фізичні величини та одиниці: Довжина дуги (S): метр (м); кут (Φ): радіан (рад); частота (f): герц (Гц); період (T): секунда (с); обертальна швидкість (n): об/с; радіус (R): метр (м); лінійна швидкість (V): м/с; кутова швидкість (ω): рад/с.