Механизм

Передача [ 1 ] [ 2 ] или Gearwheel [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] это часть вращающейся машины, обычно используемая для передачи вращательного движения и/или крутящего момента с помощью ряда зубов, которые взаимодействуют с совместимыми зубами другой передачи или другой части. Зубы могут быть интегральными солюниками или полосами, обработанными в детали, или отдельные колышки, вставленные в нее. В последнем случае передача обычно называется капюшоном . COG может быть одним из этих колышков [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] или все снаряжение. [ 9 ] [ 6 ] [ 8 ] Два или более передач сетки называются передаточным поездом .
Меньший член пары передач сетки часто называют шестерницей . Чаще всего можно использовать шестерни и шестерни для обмена крутящего момента для скорости вращения между двумя осями или другими вращающимися частями и/или для изменения оси вращения и/или для инвертирования ощущения вращения. Руководство также может использоваться для передачи линейной силы и/или линейного движения на стойку , прямую стержень с рядом совместимых зубов.

Шечаты являются одними из самых распространенных механических деталей. Они бывают разных разнообразных форм и материалов и используются для многих различных функций и применений. Диаметры могут варьироваться от нескольких мкм в микромахах , [ 10 ] до нескольких мм в часах и игрушках до более чем 10 метров в каком -то горном оборудовании. [ 11 ] Другие типы деталей, которые несколько похожи по форме и функции, включают в себя звездочку , которая предназначена для взаимодействия с цепочкой связи вместо другой передачи, и шкивов ГРМ , предназначенного для включения ремня ГРМ . Большинство передач круглые и имеют равные зубы, предназначенные для того, чтобы работать как можно более гладко; Но есть несколько приложений для некруглых шестерни , а Женевский привод имеет чрезвычайно неровную работу по дизайну.
Можно увидеть шестерники, приведены экземпляры базового рычага «Машина». [ 12 ] Когда небольшая шестерна проезжает большую, механическое преимущество этого идеального рычага приводит к скорость увеличению крутящего момента, но вращения ω уменьшается. Противоположный эффект получается, когда большая передача управляет маленькой. Изменения пропорциональны передаточному соотношению R , соотношение количества зубов. а именно, t 2 / t 1 = r = n 2 / n 1 и ω 2 / ω 1 = 1 / r = n 1 / n 2 . В зависимости от геометрии пары, чувство вращения также может быть инвертировано (от часовой стрелки до часовой стрелки или наоборот).
Большинство транспортных средств имеют трансмиссию или «коробку передач», содержащую набор шестерни, которые можно считывать в нескольких конфигурациях. Коробка передач позволяет оператору изменять крутящий момент, который применяется на колеса, без изменения скорости двигателя. Коробки передач используются также во многих других машинах, таких как токарные станки и конвейерные ленты . Во всех этих случаях такие термины, как «First Gear», «High Gear» и «Reverse Gear», относятся к общим коэффициентам крутящего момента различных конфигураций Meshing, а не к конкретным физическим передачам. Эти термины могут быть применены, даже если транспортное средство фактически не содержит передачи, как в непрерывно переменной передаче . [ 13 ]
История
[ редактировать ]
Самые ранние выжившие передачи датируются 4 -го века до нашей эры в Китае [ 14 ] (Zhan Guo Times - династия позднего Восточного Чжоу ), которая была сохранена в Луян музее провинции Хэнань , Китай .

В Европе Аристотель упоминает, что проходит около 330 г. до н.э., когда колесные приводы в Виндклассес. Он заметил, что направление вращения изменяется, когда одно колесное колесо управляет другим колесом передач. Филон Византия был одним из первых, кто использовал передачи в устройствах для поднятия воды. [ 15 ] Шечаты появляются в работах, связанных с героем Александрии , в римском Египте около 50 г. н.э. [ 16 ] но можно проследить до механики библиотеки Александрии в 3-м веке до н.э. Птолемепский Египет и были значительно развиты греческими полиматами Архимедами (287–212 до н.э.). [ 17 ] Самые ранние сохранившиеся шестерни в Европе были обнаружены в Антикитере -механизме , примере очень раннего и сложного устройства, предназначенного для расчета астрономических положений Солнца, Луны и планет, и предсказания затмений . Время строительства в настоящее время оценивается между 150 и 100 до н.э. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

Китайский инженер MA Jun (ок. 200–265 г. н.э.) описал южную колесницу . Набор дифференциальных передач, соединенных с колесами, и указателя на верхней части колесницы, сохранял направление последнего неизменного, когда колесница повернулась. [ 21 ]
Другим ранним выжившим примером механизма Gear является сложное календрическое устройство, показывающее фазу Луны, день месяца и места солнца и луна в зодиаке были изобретены в Византийской империи в начале 6 -го века нашей эры. [ 22 ] [ 23 ]
Гроновые механические водяные часы были построены в Китае на 725 г. н.э. [ Цитация необходима ]
Около 1221 г. н.э. астроляба была построена в Исфахане , показывающая положение луны в зодиаке и ее фазе , и количество дней с момента новолуния. [ 24 ]
Червячное снаряжение было изобретено на индийском субконтиненте для использования в роликовых хлопковых джинах , некоторое время в течение 13–14 веков. [ 25 ]
Сложные астрономические часы, называемые астрарием , были построены между 1348 и 1364 годами Джованни Донди Делл'оролологио . У него было семь лиц и 107 движущихся частей; Он показал позиции Солнца, Луну и пять планет, которые тогда известны, а также религиозные праздничные дни. [ 26 ] Созданные часы Солсбери , построенные в 1386 году, это самые старые в мире механические часы.
Дифференциальные передачи использовались британским производителем часов Джозефом Уильямсоном в 1720 году. [ Цитация необходима ]
Тем не менее, самые старые функционирующие передачи на сегодняшний день были созданы природой и видны в задних лапах нимфах плановых насекомых . Coleoptratus .
Этимология
[ редактировать ]Слово , вероятно, от старого норвежского Gørvi (множественное число gørvar ) «одежда, снаряжение», связанную с Gøra , Gørva ', чтобы создать, построить, строить; Установите по порядку, приготовьте, «общий глагол в старом норвере», используемый в широком спектре ситуаций, от написания книги до одевания мяса ». В этом контексте значение «зубчатого колеса в машине» впервые подтвердилось 1520 -е годы; конкретное механическое чувство «частей, с помощью которых двигатель передает движение», - это 1814; в частности транспортного средства (велосипед, автомобиль и т. Д.) К 1888 году. [ 27 ]
COG - это зуб на колесе. Из среднего английского Cogge, от старого норвежского (сравните норвежский кагги («Cog»), шведский Кагг , Кугге ('Cog, зуб')), от протогерманского * Kuggō (сравните голландский когге (' cogboat '), немецкий кок), немецкий кок), немецкий кок ) , от прото-индоевропейского * Гуга («горб, мяч») (сравните литовский гуга («Поммель, горб, холм»), от пирога * gēw- («изгибать, арку»). [ 28 ] Впервые использовался c. 1300 в смысле «колеса, имеющего зубы или винтики; конец 14с., «Зуб на колесе»; Cog-Wheel, начало 15с. [ 29 ]
Материалы
[ редактировать ]
Шечатые передачи механизма антикитера сделаны из бронзы , а самые ранние выжившие китайские шестерни изготовлены из железа, эти металлы, а также олово , как правило, использовались для часов и аналогичных механизмов по сей день.
Исторически, крупные шестерни, такие как используемые в мучных мельницах , обычно изготавливались из дерева, а не металла. Они были камины, сделанные путем вставки серии деревянных колышков или винтов вокруг края колеса. Уволи часто были сделаны из кленового дерева.
Деревянные шестерни постепенно заменялись теми изготовленными или металлическими, такими как чугун сначала, затем сталь и алюминий . Сталь чаще всего используется из-за его высокого соотношения прочности к весу и низкой стоимости. Алюминий не такой сильный, как сталь для той же геометрии, но легче и легче в машине. Порошковая металлургия может использоваться с сплавами, которые не могут быть легко отлиты или обработаны.

Тем не менее, из -за стоимости или других соображений, некоторые ранние металлические шестерни имели деревянные винты, каждый из которых образовал тип специализированного «через« Mortice и Tenon Saint [ 30 ]
Совсем недавно инженерные пластмассы и композитные материалы заменяют металлы во многих применениях, особенно с умеренной скоростью и крутящим моментом. Они не такие сильные, как сталь, но дешевле, могут быть массово изготовлены путем литья под давлением [ 31 ] Не нужна смазка. Пластиковые шестерни могут даже быть преднамеренно разработаны, чтобы быть самой слабой частью в механизме, так что в случае подавления они пройдут в первую очередь и, таким образом, избегают повреждения более дорогих деталей. Такие жертвенные шестерни могут быть более простой альтернативой другим устройствам защиты от перегрузки, таких как муфты и моменты крутящего момента или тока.

Несмотря на преимущества металла и пластика, древесина продолжала использоваться для больших передач до нескольких веков назад из -за стоимости, веса, традиций или других соображений. В 1967 году компания Thompson Manufacturing Company of Lancaster, Нью -Гемпшир, по -прежнему имела очень активный бизнес в том, чтобы поставлять десятки тысяч зубов кленового зубчатого колеса в год, в основном для использования на бумажных мельницах и гристы , некоторые датирующие более 100 лет. [ 32 ]
Производство
[ редактировать ]Наиболее распространенными методами производства снаряжения являются умирание , песок и инвестиционное литье ; Инъекционное формование ; Порошковая металлургия ; вырваний ; и резка передач .
По состоянию на 2014 год, по оценкам, 80% всего, производимого по всему миру, производятся с помощью чистой формы . Литая шестерня обычно представляют собой металлургию порошковой, пластиковую инъекцию или металлическое литье. [ 33 ] Передача, полученные с помощью порошковой металлургии, часто требует шага спекания после того, как они удалены из плесени. Отдельные шестерни требуют резки передач или другой обработки для формирования зубов до необходимой точности. Наиболее распространенная форма резки передачи - это забивание , но формирование передач , фрезерование и протяжение вместо этого можно использовать .
Металлические шестерни, предназначенные для тяжелой работы, например, в передаче автомобилей и грузовиков, зубы теплоемкие , чтобы сделать их твердыми и более устойчивыми к износу, оставляя ядро мягким, но жестким . Для больших передач, которые склонны к дефортации, пресс для гасителей используется .
Передачи могут быть сделаны с помощью 3D -печати ; Однако эта альтернатива обычно используется только для прототипов или очень ограниченных производственных величин из -за ее высокой стоимости, низкой точности и относительно низкой прочности полученной части.
Сравнение с другими механизмами привода
[ редактировать ]Помимо передач, другие альтернативные методы передачи крутящего момента между некоаксиальными частями включают цепочки связей , управляемые звездочками, трениями , ремнями и шкивами , гидравлическими муфтами и ремнями синхронизации .
Одним из основных преимуществ передач является то, что их жесткое тело и уютное взаимодействие зубов обеспечивают точное отслеживание вращения, а также маркировку, ограниченную только обратной реакцией и другими механическими дефектами. По этой причине они пользуются точными приложениями, такими как часы. Поезда передач также могут иметь меньше отдельных частей (только две) и иметь минимальную потерю мощности, минимальный износ и длительный срок службы. Передача также часто является наиболее эффективным и компактным способом передачи крутящего момента между двумя непараллельными осями.
С другой стороны, шестерни более дороги для производства, могут потребовать периодической смазки и могут иметь большую массу и вращательную инерцию , чем эквивалентные шкивы. Что еще более важно, расстояние между осями соответствующих передач ограничено и не может быть изменено после их изготовления. Существуют также приложения, в которых проскальзывание при перегрузке или переходных процессах (как это происходит с ремнями, гидравликами и колесами трения) не только приемлемы, но и желательны.
Идеальная модель передачи
[ редактировать ]Для основных целей анализа каждая передача может быть идеализирована как совершенно жесткое тело , которое при нормальной работе оборачивается вокруг оси вращения , которая закреплена в пространстве, без скольжения вдоль него. Таким образом, каждая точка передачи может перемещаться только вдоль круга, который перпендикулярно его оси и центрируется на ней. В любой момент T все точки передачи будут вращаться вокруг этой оси с той же угловой скоростью ω ( t ), в том же смысле. Скорость не должна быть постоянной с течением времени.
Поверхность действия передачи состоит из всех точек его поверхности, которая при нормальной работе может связаться с соответствующей передачей с положительным давлением . Все остальные части поверхности не имеют значения (за исключением того, что они не могут быть пересечены какой -либо частью соответствующей передачи). В передаче с n зубами рабочая поверхность имеет n -нафтенавшуюся вращательную симметрию о оси, что означает, что она конгруэнтен с самим собой, когда передача вращается на 1/ n поворота.
Если передача предназначена для передачи или получения крутящего момента только с определенным смыслом (по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно какой -то эталонной точки зрения), поверхность действия состоит из N отдельных пятен, зубных граней ; которые имеют одинаковую форму и расположены так же по сравнению с осью, распределенные на 1/ н расстоянии .
Если крутящий момент на каждой передаче может иметь оба чувства, поверхность действия будет иметь два набора n зубных грани; Каждый набор будет эффективным только в то время как крутящий момент имеет один конкретный смысл, и два набора могут быть проанализированы независимо от другого. Однако в этом случае передача обычно также «переворачивается» симметрию, так что два набора зубных поверхностей совпадают после того, как передача перевернута. Это расположение гарантирует, что эти две шестерни будут прочно заблокированы вместе без обратной реакции .
Во время работы каждая точка p каждой зубной поверхности будет каким -то образом связываться с зубной поверхностью соответствующей передачи в какой -то точке Q одного из его зубных грани. В этот момент и в этих точках эти два лица должны иметь одинаковое перпендикулярное направление, но противоположную ориентацию. Но поскольку две шестерни вращаются вокруг разных осей, точки P и Q движутся по разным кругам; Следовательно, контакт не может длиться более одного мгновения, а затем P будет либо скользить по другой лице, либо полностью перестать с ним связываться.
С другой стороны, в любой момент есть хотя бы одна такая пара контактных точек; Обычно более одного, даже целая линия или поверхность контакта.
Фактические шестерни отклоняются от этой модели во многих отношениях: они не являются совершенно жесткими, их монтаж не гарантирует, что ось вращения будет идеально зафиксирована в пространстве, зубы могут иметь немного разные формы и интервал, зубные лица не являются идеально гладкими,, зубные лица не являются идеально гладкими,, зубы могут иметь немного разные формы и расстояние и так далее. Тем не менее, эти отклонения от идеальной модели могут быть проигнорированы для базового анализа работы набора передач.
Относительная ось положения
[ редактировать ]Одним из критериев для классификации передач является относительное положение и направление осей или вращение шестерни, которые должны быть объединены.
Параллель
[ редактировать ]В наиболее распространенной конфигурации оси вращения двух шестерни параллельны, и обычно их размеры таковы, что они контактируют вблизи точки между двумя осями. В этой конфигурации две шестерни превращаются в противоположные чувства.
Иногда оси параллельны, но одна передача вложена внутри другой. В этой конфигурации оба шестерни превращаются в одном и том же смысле.
Если две шестерни вырезаны воображаемой плоскостью, перпендикулярной осей, каждая секция одной шестерни будет взаимодействовать только с соответствующей секцией другой передачи. Таким образом, трехмерная передаточная поезда можно понимать как стопку передач, которые являются плоскими и бесконечно тонкими, то есть, по сути, двумерной.
Скрещен
[ редактировать ]В скрещенном расположении оси вращения двух передач не параллельны, а пересекаются под произвольным углом, за исключением нуля или 180 градусов.
Для лучшей работы каждое колесо должно быть коническим снаряжением , общая форма которой похожа на ломтик ( фруктовый ) конуса , вершина которой является точкой встречи двух оси.
Беседные шестерни с одинаковым количеством зубьев и оси вала при 90 градусах называются передачами MITRE (US) или MITRE (UK).
Независимо от угла между осями, больше двух неравных подходящих копя, может быть внутренним или внешним, в зависимости от желаемого относительного чувства вращения. [ 34 ]
Если две шестерни нарезаны воображаемой сферой, центр которой является точкой, в которой две оси пересекаются, каждая секция останется на поверхности этой сферы, когда передача вращается, а участок одной шестерни будет взаимодействовать только с соответствующей секцией Другая передача. Таким образом, пара сетчатых 3D-передач можно понимать как стопку вложенных бесконечно тонких чашкоподобных шестерни.
Перекосит
[ редактировать ]
Говорят, что шестерни в соответствующей паре искажаются, если их оси вращения - линии перекоса - ни параллельные, ни пересекающиеся.
В этом случае лучшая форма для каждой поверхности шага не является ни цилиндрической, ни конической, но и частью гиперболоида революции. [ 35 ] [ 36 ] Такие передачи называются гипоидом в течение короткого времени. Гипоидные передачи чаще всего встречаются с валами при 90 градусах.
Контакт между гипоидными зубцами передач может быть даже более плавным и более постепенным, чем с зубцами спирального костяка, но также иметь скользящее действие вдоль зубьев с завихами, когда они вращаются и, следовательно, обычно требуют некоторых из наиболее вязких видов шестерни, чтобы избежать экструдированного. Из сопряженных зубных грани масло обычно обозначается HP (для гипоида) с последующим числом, обозначающим вязкость. Кроме того, шестерь может быть спроектирована с меньшим количеством зубов, чем спиральная шестерня для кожи, в результате чего передаточные числа 60: 1 и выше возможны с использованием одного набора гипоидных шестерни. [ 37 ] Этот стиль снаряжения наиболее распространен в автомобильных приводах, в сочетании с дифференциалом . В то время как регулярный (негипоидный) набор передач кольцевого и пинового кольца подходит для многих применений, он не идеально подходит для поездов для транспортных средств, потому что он генерирует больше шума и вибрации, чем гипоид. Привлечение гипоидных передач на рынок для применений массового производства стало инженерным улучшением 1920-х годов.
Ориентация на зуб
[ редактировать ]Внутренний и внешний
[ редактировать ]

Говорят, что передача является внешней , если его зубы направлены в целом от оси вращения, и в противном случае внутренние . [ 34 ] В паре соответствующих колес только один из них (больший) может быть внутренним.
Корона
[ редактировать ]Короночная передача или декоративная передача - это тот, чьи зубы проецируются под прямым углом к самолету. Короночная передача также иногда сжимается с ударом, таким как можно найти в механических часах.
Направление разреза зубов
[ редактировать ]Зубы передач, как правило, простираются по всей толщине передачи. Другим критерием классификации передач является общее направление зубов через это измерение. На этот атрибут влияет относительное положение и направление осей или вращение шестерни, которые должны быть объединены.
Прямой
[ редактировать ]
В цилиндрической шестерне или прямой передаче зубные лица прямо вдоль направления параллельны оси вращения. Любой воображаемый цилиндр с той же осью разрезает зубы вдоль параллельных прямых линий.
Зубы могут быть внутренними или внешними. Две шестерни сцепляются правильно, только если они установлены в параллельных валах. [ 38 ] Зубной нагрузки не создается. Шпоротные шестерни отлично подходят для умеренных скоростей, но имеют тенденцию быть шумными на высоких скоростях. [ 39 ]
Для распоряжения с пересеченными непараллельными осями лица в прямолинейной передаче представляют собой части общей конической поверхности, генерирующие линии, генерирующие линии , проходят через точку встречи двух оси, что приводит к коническому снаряжению . Такие передачи обычно используются только на скорости ниже 5 м/с (1000 футов/мин), или, для небольших передач, 1000 об/мин [ 40 ]
Спиральный
[ редактировать ]
Вверху: параллельная конфигурация
Внизу: пересеченная конфигурация
В спиральной или сухой неподвижной передаче зубные стены не параллельны оси вращения, но устанавливаются под углом. Воображаемая поверхность шага (цилиндр, конус или гиперболоид, в зависимости от относительных положений оси) пересекает каждое зубное лицо вдоль дуги спирали . Спиральные шестерни могут быть сцеплены параллельными или ориентациями. Первый относится к тому, когда валы параллельны друг другу; Это самая распространенная ориентация. В последнем шахты непараллельны, и в этой конфигурации шестерни иногда называют «перекосами».

Угловые зубы задействуют более постепенно, чем зубы передач, заставляя их бежать более плавно и тихо. [ 41 ] С параллельными спиральными передачами каждая пара зубов сначала устанавливает контакт в одной точке на одной стороне колеса передач; Перемещающаяся кривая контакта затем постепенно растет через поверхность зуба до максимума, затем отступает, пока зубы не разбивают контакт в одной точке на противоположной стороне. В шестерне зубы внезапно встречаются при контакте с линией по всей их ширине, вызывая напряжение и шум. Шероховые шестерни делают характерное скулил на высоких скоростях. По этой причине шестерни используются в низкоскоростных приложениях и в ситуациях, когда контроль шума не является проблемой, а спиральные шестерни используются в высокоскоростных приложениях, большой передаче питания или в тех случаях, когда снижение шума . важно [ 42 ] Скорость считается высокой, когда скорость линии высоты превышает 25 м/с. [ 43 ]
Недостатком спиральных передач является результирующая тяга вдоль оси передачи, которая должна быть размещена соответствующими подшипниками тяги . Тем не менее, эту проблему можно обойти, используя шестерни для елочки или двойную спиральную передачу , которая не имеет осевой тяги, а также обеспечивает самоотверждение передач. Это приводит к менее осевой тяге, чем сопоставимая шестерна.
Вторым недостатком спиральных передач также является большая степень скольжения трения между зубами сетки, часто обращаемые к добавкам в смазке.
Для конфигурации «скрещенного» или «перекоса» передачи должны иметь одинаковый угол давления и нормальный шаг; Тем не менее, угол спирали и руки могут быть разными. Связь между двумя валами на самом деле определяется углом (ы) спирали двух валов и рук, как определено: [ 44 ]
- для передач одной и той же руки,
- для передач противоположной рук,
где это угол спирали для передачи. Скрещенная конфигурация менее механически звучит, потому что между шестернями существует только точечный контакт, тогда как в параллельной конфигурации существует контакт линии. [ 44 ]
Довольно обычно используются спиральные шестерни с углом спирали, имеющей отрицательный отрицательный угол спирали другой; Такая пара также может упоминаться как имеющая правую спираль и левша с равными углами. Два равных, но противоположных углов добавляют к нулю: угол между валами равен нулю, то есть валы параллельны . Если сумма или разница (как описано в приведенных выше уравнениях) не равна нулю, скрещивания скрещиваются . валов Для скрещенных под прямым углом углы спирали имеют ту же руку, потому что они должны добавить до 90 градусов. (Это так с шестернями на иллюстрации выше: они правильно сочетаются в пересеченной конфигурации: для параллельной конфигурации один из углов спирали должен быть обращен на противоположность. Иллюстрированные шестерни не могут сочетаться с параллелью валов.)
- 3D -анимация спиральных шестерни (параллельная ось)
- 3D анимация спиральных шестерни (скрещенная ось)
Двойной спиральный
[ редактировать ]
Двойные спиральные шестерни преодолевают проблему осевой тяги, представленной отдельными спиральными передачами, используя двойной набор зубов, наклоненных в противоположных направлениях. Двойная спиральная передача можно рассматривать как две зеркальные спиральные шестерни, расположенные тщательно, на общей оси. Такое расположение отменяет чистую осевую тягу, поскольку каждая половина передачи тянет в противоположном направлении, что приводит к чистой осевой силе нуля. Это расположение также может удалить необходимость в подшипниках тяги. Тем не менее, двойные спиральные передачи труднее изготовить из -за их более сложной формы.
Северные шестерни - это особый тип спиральных шестерни. У них нет канавки посередине, как это делают некоторые другие двойные спиральные шестерни; Две зеркальные спиральные шестерни соединены так, чтобы их зубы образуют форму V. Это также может быть применено к коническим шестерням , как на последнем приводе типа Citroën Type A. Другой тип двойного спирального снаряжения - Wüst Gear.
Для обоих возможных направлений вращения существуют два возможных распоряжения для противоположно ориентированных спиральных шестерни или гербов. Одно расположение называется стабильной, а другая нестабильна. В стабильном расположении грани с спиральной передачей ориентированы так, что каждая осевая сила направляется к центру передачи. В нестабильном расположении обе осевые силы направлены в сторону от центра передачи. В любом расположении общая (или чистая ) осевая сила на каждой передаче равна нулю, когда шестерни выровнены правильно. Если шестерни становятся смещенными в осевом направлении, нестабильное расположение генерирует чистую силу, которая может привести к разборке передач, в то время как стабильное расположение генерирует чистую корректирующую силу. Если направление вращения полностью изменено, направление осевых тяги также изменяется, поэтому стабильная конфигурация становится нестабильной, и наоборот.
Стабильные двойные спиральные шестерни могут быть непосредственно взаимозаменяемы с шестерними без каких -либо необходимости в различных подшипниках.
Червь
[ редактировать ]

Черви напоминают винты . Червь сочетается с червячным колесом , которое выглядит похоже на шестерен .
Наборы червей и гидровых изделий являются простым и компактным способом достижения высокого крутящего момента, низкоскоростного передачи. Например, спиральные зубчатые колеса обычно ограничиваются передаточными числами менее 10: 1, в то время как наборы червяки и гира варьируются от 10: 1 до 500: 1. [ 45 ] Недостатком является потенциал для значительных скользящих действий, что приводит к низкой эффективности. [ 46 ]
Червячное снаряжение - это вид спиральной передачи, но его угол спирали, как правило, несколько большой (около 90 градусов), и ее тело обычно довольно длинное в осевом направлении. Эти атрибуты придают ему качества. Различие между червями и спиральной передачей заключается в том, что по крайней мере один зуб сохраняется для полного вращения вокруг спирали. Если это происходит, это «червь»; Если нет, это «спиральная передача». У червя может быть всего лишь один зуб. Если этот зуб сохраняется в течение нескольких оборотов вокруг спирали, червь появляется поверхностно, имея более одного зуба, но то, что на самом деле видит, тот же зуб вновь появляется с интервалами вдоль длины червя. Применяется обычная номенклатура винта: червь с одним зубцами называется одним потоком или одиночным началом ; Червь с более чем одним зубом называется множественной нитью или несколькими стартами . Угол спирали червя обычно не указан. Вместо этого приведен угол свинца, который равен 90 градусам за вычетом угла спирали.
В наборе червя и Gear червь всегда может управлять передачей. Однако, если снаряжение пытается водить червя, это может или не может быть успешным . В частности, если угол свинца невелик, зубы передачи могут просто запекать зубы червя, потому что компонент силы, окружающий червя, недостаточно для преодоления трения. Однако в традиционных музыкальных коробках передача управляет червяком, который имеет большой угол спирали. Эта сетка управляет лопастями скорости лимитра, которые установлены на червячном валу.
Наборы червей и передачи, которые называются блокировкой, называются самостоятельной блокировкой , которые можно использовать в пользу, так как, когда желательно установить положение механизма, повернув червя, а затем позволяет механизму удерживать это положение. Примером является головка машины , найденная на некоторых типах струнных инструментов .
Если снаряжение в наборе червяков и гир является обычной спиральной передачей, достигается только одна точка контакта. [ 37 ] [ 47 ] Если требуется передача средней до высокой мощности, форма зубного зубья модифицируется для достижения более интимного контакта, делая обе шестерни частично охватываем друг друга. Это делается путем создания как вогнутых, так и присоединения к ним в седельной точке ; это называется конусным приводом [ 48 ] или «двойное обвождение».
Зубчатые шестерни могут быть правыми или левшами, следуя давно установленной практике для замороженных резьбов. [ 34 ]
Зуб профиль
[ редактировать ]
Другим критерием для классификации передач является профиль зуба , форма поперечного сечения зубной поверхности с помощью воображаемого разреза, перпендикулярного поверхности шага, такая как поперечная, нормальная или осевая плоскость.
Профиль зуба имеет решающее значение для гладкости и однородности движения подходящих шестерни, а также для трения и износа.
Ремесленник
[ редактировать ]
Зубы антикварных или кустарных шестерни, которые были вырезаны вручную из листового материала, например, в механизме антикгитера, как правило, были простые профили, такие как треугольники. [ 49 ] Зубы более крупных зубчатых колес, таких как используемые в ветряных мельницах - обычно представляли собой колышки с простыми формами, такими как цилиндры, параллелепипены или треугольные призмы, вставленные в гладкое деревянное или металлическое колесо; Или были отверстия с одинаково простыми формами, разрешенными в таком колесе.
Из-за их неоптимального профиля эффективное передаточное число таких ремесленных подходящих передач не было постоянным, но колебалось над каждым зубным циклом, что приводило к вибрациям, шуму и ускоренному износу.
Клетка
[ редактировать ]
Клетка является , также называемая шестерней для фонаря или шестерни для фонаря, одной из тех ремесленных, имеет цилиндрические стержни для зубов, параллельные ось и расположенные в кругу вокруг него, так же как у баров на круглой клетке для птиц или фонари. Сборка удерживается вместе дисками на каждом конце, на которые устанавливаются зубные стержни и ось. Клетные шестерни более эффективны, чем твердые шестерни, [ Цитация необходима ] И грязь может провалиться через стержни, а не попасть в ловушку и увеличивать износ. Они могут быть построены с очень простыми инструментами, так как зубы образуются не путем резки или фрезерования, а скорее путем сверления отверстий и вставки стержней.
Иногда используется в часах, клетчатая шестерна всегда должна управляться зубчатым колесом, который не используется в качестве водителя. Компания Cage Gear изначально не предпочитала консервативные производители часов. Это стало популярным в башнях, где грязные условия труда были наиболее распространенными. Внутренние американские часы часто использовали их. [ Цитация необходима ]
Математический
[ редактировать ]В большинстве современных передач профиль зуба обычно не является прямым или круглым, но специальной формы, предназначенной для достижения постоянного отношения угловой скорости.
Существует бесконечное разнообразие профилей зубов, которые достигнут этой цели. Фактически, учитывая довольно произвольную форму зуба, можно разработать зубной профиль для спаривающегося снаряжения, которое это сделает.
Параллельные и скрещенные оси
[ редактировать ]Тем не менее, два профиля зубов постоянной скорости наиболее часто используются в наше время для передач с параллельными или скрещенными осями, основанными на циклоиде и световых кривых.
Циклоидальные передачи были более распространены до конца 1800 -х годов. С тех пор, Eailute в значительной степени заменило его, особенно в приложениях привода. Циклоид в некоторых отношениях более интересная и гибкая форма; Однако у Eailute есть два преимущества: его проще изготовить, и он позволяет расстоянию между центрами и центром варьироваться в зависимости от некоторого диапазона без разрушения постоянства отношения скорости. Циклоидальные шестерни работают правильно, если интервал между центрами точно верен. Циклоидальные передачи все еще обычно используются в механических часах.
Апкуйские топоры
[ редактировать ]
Для непараллельных оси с нежестройными зубными нарезоми лучший профиль зубов-одна из нескольких спиральных форм снаряжения . К ним относятся типы глисона (круговая дуга с непостоянной глубиной зуба), типы Oerlikon и Curvex (круглая дуга с постоянной глубиной зуба), цикло-паллоида Клингельнберга (эпициклоид с постоянной глубиной зуба) или паллоид Клингельнберга. [ 40 ]
Зубные грань в этих типах передач не представляют собой eleagement цилиндры или конусы, а участки октоидных поверхностей . [ 50 ] Производство таких зубных поверхностей может потребоваться 5-осевая фрезеровая машина .
Спиральные конические шестерни имеют те же преимущества и недостатки по сравнению с их прямыми двоюродными братьями, что и спиральные зубчатые колеса, чтобы побудить шестерни, такие как более низкий шум и вибрация. [ 40 ] Упрощенные рассчитанные конические шестерни на основе эквивалентной цилиндрической передачи в нормальном сечении с изменчивой зубной формой показывают девиантную зубную форму с уменьшенной прочностью зуба на 10-28% без смещения и 45% с смещением. [ 51 ]
Специальные поезда передачи
[ редактировать ]Стойка и шестерня
[ редактировать ]
Стойка - это зубчатая стержень или стержень, который можно рассматривать как секторную передачу с бесконечно большим радиусом кривизны . Крутящий момент может быть преобразован в линейную силу, пронзая стойку с круглой передачей, называемой шестерницей : шестерня поворачивается, а стойка перемещается по прямой линии. Такой механизм используется в рулевом управлении автомобилей для преобразования вращения рулевого колеса в левое-правое движение привязки ( ы), которые прикреплены к передним колесам.
Стойки также в теории геометрии передачи, где, например, форма зуба взаимозаменяемого набора передач может быть указана для стойки (бесконечный радиус), а затем из этого выведены формы зубов для конкретных фактических радиусов Полем Тип стойки и шестерни также используется на железной дороге .
Эпициклическая передача
[ редактировать ]
передачи В эпициклической передаче одно или несколько оси движется. Примерами являются зубчатая передача для солнца и планеты (см. Ниже), циклоидальный привод , автоматические передачи и механические дифференциалы .
Солнце и планета
[ редактировать ]
Солнце и планета - это метод преобразования поршневого движения в роторное движение , которое использовалось в паровых двигателях . Джеймс Уотт использовал его на своих ранних паровых двигателях, чтобы обойти патент на рукоятку , но также обеспечило преимущество увеличения скорости маховика, чтобы Ватт мог использовать более легкий маховик.
На иллюстрации солнце желтое, планета красная, возвратно -возвращающаяся рука синяя, маховик зеленый, а картина - серый.
Некруглые шестерни
[ редактировать ]Несоответствующие передачи предназначены для особых целей. В то время как регулярная передача оптимизирована для передачи крутящего момента другому заинтересованному элементу с минимальным шумом, износом и максимальной эффективностью , основной целью не циркулярной передачи может быть изменение отношения смещения оси , колебания и многое другое. Общие применения включают текстильные машины, потенциометры и непрерывно переменные передачи .
Нежеские шестерни
[ редактировать ]Большинство передач - это в идеале жесткие тела, которые передают крутящий момент и движение через принцип рычага и контактные силы между зубами. А именно, крутящий момент, применяемый к одной передаче, заставляет его вращаться как твердое тело, так что его зубы толкаются к зубам, которая, в свою очередь, вращается как твердое тело, передающее крутящий момент на его ось. Однако некоторые специализированные снаряжения избегают этого шаблона.
Гармоническое снаряжение
[ редактировать ]
Гармоническая передача или напряженная волновая передача - это специализированный механизм передачи, часто используемый в промышленном управлении движением , робототехникой и аэрокосмической промышленности для его преимуществ по сравнению с традиционными системами передачи, включая отсутствие негативной реакции, компактности и высоких передач.
Хотя диаграмма не демонстрирует правильную конфигурацию, это «передача ГРМ», условно с гораздо большим количеством зубов, чем традиционная передача, чтобы обеспечить более высокую степень точности.
Магнитное снаряжение
[ редактировать ]В магнитной паре передачи между двумя членами нет контакта; Вместо этого крутящий момент передается через магнитные поля. Увицы каждой передачи представляют собой постоянные магниты с периодическим чередованием противоположных магнитных полюсов на спаривающихся поверхностях. Компоненты передачи установлены с возможностями обратной реакции, аналогичной другим механическим передачам. Хотя они не могут оказывать столько же сил, сколько традиционное снаряжение из -за ограничений на прочность магнитного поля, такие передачи работают без прикосновения, и поэтому невосприимчивы к износу, имеют очень низкий шум, минимальные потери мощности от трения и могут проскользнуть без повреждений, делая их очень надежными Полем [ 52 ] Они могут использоваться в конфигурациях, которые невозможно для передач, которые должны быть физически касающимися и могут работать с неметаллическим барьером, полностью отделяющим движущую силу от нагрузки. Магнитная связь может передавать силу в герметически герметичный корпус без использования уплотнения радиального вала , которое может протекать.
Номенклатура
[ редактировать ]Общий
[ редактировать ]- вращения Частота , n
- Измеряется в вращении с течением времени, например, революции в минуту (обороты или обороты).
- Угловая частота , ω
- Измеряется в радианах/секунду . 1 об/мин = 2π рад/минута = π/30 рад/второй.
- Количество зубов, n
- Сколько зубов у снаряжения, целое число . В случае червей это количество запуска потока, которое есть у червя.
- Передача, колесо
- Больше двух взаимодействующих шестерни или снаряжения самостоятельно.
- Шестерня
- Меньше двух взаимодействующих шестерни.
- Путь контакта
- Путь следовал точке контакта между двумя зубцами сетки.
- Линия действия, линия давления
- Линия, вдоль которой направлена сила между двумя зубцами с завитой. Он имеет то же направление, что и вектор силы. В целом, линия действий меняется с момента к моменту в период взаимодействия пары зубов. Тем не менее, для изготовленных зубчатых колес при силе зуба к зубам всегда направлена вдоль одной и той же линии, то есть линия действия постоянна. Это подразумевает, что для eailute Gears путь контакта также является прямой линией, совпадающей с линией действия - как и в случае.
- Ось
- Ось революции снаряжения; Центральная линия вала.
- Точка подачи
- Точка, где линия действия пересекает линию, соединяющую две оси передачи.
- Круг тона, линия высоты
- Круг сосредоточен на оси и перпендикулярно оси и проходит через точку шага. Предопределенное диаметральное положение на передаче, где определяются круговой толщину зуба, угол давления и углы спирали.
- Диаметр шага, д
- Предопределенное диаметральное положение на передаче, где определяются круговой толщину зуба, угол давления и углы спирали. Стандартный диаметр шага является измерением конструкции и не может быть измерен, но это место, где проводятся другие измерения. Его значение основано на количестве зубов ( n ), нормальном модуле ( M n ; нормальный диаметральный шаг, p d ) и угол спирали ( ):
- в метрических единицах или в имперских подразделениях. [ 53 ]
- Модуль или модуль, м
- Поскольку нецелесообразно рассчитать круглый шаг с иррациональными числами , инженеры -механики обычно используют коэффициент масштабирования, который вместо этого заменяет его обычным значением. Это известно как модуль или модуль колеса и просто определяется как:
- где m - модуль, а p круговой шаг. Единицы , модуля, как правило миллиметры ; иногда Английский модуль используется с единицами дюймов . Когда диаметральный шаг, DP, находится в английских единицах,
- в обычных метрических единицах.
- Расстояние между двумя осью становится:
- где a - расстояние оси, z 1 и z 2 - это количество винтиков (зубов) для каждого из двух колес (зубчатых колес). Эти цифры (или, по крайней мере, один из них) часто выбираются среди простых чисел для создания равномерного контакта между каждым винтиком обоих колес и, таким образом, избегают ненужного износа и повреждения. Еще однородное износ передачи достигается путем обеспечения количества зубов двух передач, сетчатых, относительно основными друг для друга; Это происходит, когда наибольший общий делитель (GCD) каждого количества зубных зубов равняется 1, например, GCD (16,25) = 1; Если требуется передаточное число 1: 1, между двумя передачами может быть вставлено относительно первичная передача; Это поддерживает соотношение 1: 1, но меняет направление передачи; Вторая относительно первичная передача также может быть вставлен для восстановления оригинального направления вращения при сохранении равномерного износа со всеми 4 передачами в этом случае. Инженеры -механики, по крайней мере, в континентальной Европе, обычно используют модуль вместо круглого шага. Модуль, как и круглый шаг, может использоваться для всех видов винтов, а не только Эволлентный на основе прямых винтов. [ 54 ]
- Рабочие диаметры шага
- Диаметры определяются по количеству зубов и центрального расстояния, на котором работают шестерни. [ 34 ] Пример для шестерни:
- Поверхность шага
- В цилиндрических зубчатах цилиндр, образованный путем проецирования круга высоты в осевом направлении. В целом, поверхность, образованная суммой всех кругов шага при перемещении вдоль оси. Для конических шестерни это конус.
- Угол действия
- Угол с вершиной в центре передачи, одна нога на точке, где спаривающиеся зубы сначала вступают в контакт, другая нога на точке, где они отключаются.
- Дуга действия
- Сегмент круга высоты, поднятый углом действия.
- Угол давления ,
- Дополнение угла между направлением, в котором зубы оказывают силу друг на друга, и линии, соединяющей центры двух передач. Для Eailute Gears зубы всегда оказывают силу вдоль линии действия, которая для Eailtue Gears является прямой линией; и, таким образом, для ущерб, угол давления является постоянным.
- Внешний диаметр,
- Диаметр передачи, измеренный от верхушек зубов.
- Диаметр корня
- Диаметр передачи, измеренный у основания зуба.
- Добавлено
- Радиальное расстояние от поверхности шага до самой внешней точки зуба.
- Капитуляция- б
- Радиальное расстояние от глубины зубной впадины до поверхности шага.
- Целая глубина,
- Расстояние от вершины зуба до корня; Это равна добавлению плюс дедендум или глубине работы плюс зазор.
- Прозрачный
- Расстояние между корневым кругом передачи и кругом добавления его помощника.
- Рабочая глубина
- Глубина помолвки двух передач, то есть сумма их действующих добавок.
- Круговое поле, с
- Расстояние от одной поверхности зуба до соответствующей поверхности соседнего зуба на той же передаче, измеренной вдоль круга шага.
- Диаметральный шаг, дп
-
- Соотношение количества зубов к диаметру шага. Может быть измерено в зубах на дюйм или зубах на сантиметр, но обычно содержит единицы на дюйм диаметра. Где модуль, м, находится в метрических единицах
- в английских единицах
- Базовый круг
- В Eailtue Gears профиль зуба генерируется изведанием базового круга. Радиус базового круга несколько меньше, чем радиат круга шага
- Базовый шаг, нормальный шаг,
- В Eailtue Gears, расстояние от одной поверхности зуба до соответствующей поверхности соседнего зуба на той же передаче, измеренной вдоль базового круга
- Вмешательство
- Контакт между зубами, кроме как в предполагаемых частях их поверхностей
- Смену
- Набор шестерни, любой из которых правильно сочетается с любым другим
Спиральное снаряжение
[ редактировать ]- Угол спирали,
- Угол между касательной к спиралью и осью передачи. Он нулевой в ограничивающем случае шестерни, хотя он также может рассматриваться как угол гипотенузы.
- Нормальный круглый шаг,
- Круглый шаг в плоскости нормально до зубов.
- Поперечный круглый шаг, P
- Круглый шаг в плоскости вращения передачи. Иногда просто называется «круговой подачей».
Несколько других параметров спирали можно просматривать либо в нормальных, либо поперечных плоскостях. Индекс n обычно указывает на нормальное.
Червячное снаряжение
[ редактировать ]- Вести
- Расстояние от любой точки на резьбе до соответствующей точки на следующем повороте того же резьбы, измеренный параллельно оси.
- Линейный шаг, с
- Расстояние от любой точки на резьбе до соответствующей точки на соседней резьбе, измерено параллельно оси. Для червя с одним потоком, свинцовый и линейный шаг одинаковы.
- Угла свинца,
- Угол между касательной к спиралью и плоскостью, перпендикулярной оси. Обратите внимание, что комплемент угла спирали обычно дается для спиральных передач.
- Диаметр шага,
- То же самое, что описано ранее в этом списке. Обратите внимание, что для червя он все еще измеряется в плоскости, перпендикулярной оси передачи, а не на наклонной плоскости.
Подписк w обозначает червя, подписание g обозначает передачу.
Зуб контакт
[ редактировать ]-
Линия контакта
-
Путь действия
-
Линия действия
-
Плоскость действия
-
Линии контакта (спиральная передача)
-
Дуга действия
-
Длина действия
-
Предел диаметра
-
Лицо
-
Зона действия
- Точка контакта
- Любая точка, в которой два зубных профиля касаются друг друга.
- Линия контакта
- Линия или кривая, вдоль которой две зубные поверхности касаются друг друга.
- Путь действия
- Локус последовательных точек контакта между парой зубчатых зубов, во время фазы помолвки. Для соединенных зубьев передачи путь действия проходит через точку высоты точки. Это следы поверхности действия в плоскости вращения.
- Линия действия
- Путь действий для eailute Gears. Это прямая линия, проходящая через точку шага и касающаяся оба базовых круга.
- Поверхность действия
- Воображаемая поверхность, на которой контакт происходит между двумя заинтересованными зубными поверхностями. Это суммирование путей действия во всех участках увлекательных зубов.
- Плоскость действия
- Поверхность действия для уточняющих, параллельных шестерни с осью с отрогами или спиральными зубами. Это касается базовых цилиндров.
- Зона действия (зона контакта)
- Для Eailute, параллельно ось, шестерни с отрогами или спиральными зубами, представляет собой прямоугольную область в плоскости действия, ограниченная длиной действия и эффективной шириной лица .
- Путь контакта
- Кривая на любой поверхности зуба, вдоль которой теоретический контакт с одной точкой происходит во время подключения передач с коронованными поверхностями зубов или передачи, которые обычно взаимодействуют только с контактом с одной точкой.
- Длина действия
- Расстояние на линии действия, через которую перемещается точка контакта во время действия профиля зуба.
- Дуга действия, Q T
- Дуга круга шага, через которую профиль зуба перемещается от начала к контакту с профилем спаривания.
- Дуга подхода, Q A
- Дуга круга шага, через которую профиль зуба перемещается от начала контакта до тех пор, пока в точке высоты не появится точка контакта.
- Дуга перерыва, Q r
- Дуга круга высоты, через который профиль зуба перемещается от контакта в точке высоты до контакта.
- Коэффициент контакта, M C , ε
- Количество угловых шагов, через которые поверхность зуба вращается от начала до конца контакта. Проще говоря, его можно определить как меру среднего количества зубов в контакте в течение периода, в течение которого зуб выходит и выходит из контакта с сопряженным механизмом.
- Поперечный коэффициент контакта, m p , ε α
- Коэффициент контакта в поперечной плоскости. Это соотношение угла действия к угловой шаге. Для Eailute Gears он наиболее непосредственно получен как отношение длины действия к основному шагу.
- Коэффициент контакта лица, M F , E B
- Коэффициент контакта в осевой плоскости или соотношение ширины лица к осевому шагу. Для скоса и гипоидных передач это соотношение переноса лица к круговой высоте.
- Общее соотношение контактов, M T , ε γ
- Сумма поперечного коэффициента контакта и коэффициент контакта лица.
- Модифицированный коэффициент контакта, m o
- Для конических передач, квадратный корень суммы квадратов поперечных коэффициентов контакта и контакта лица.
- Предел диаметра
- Диаметр на передаче, при которой линия действия пересекает максимальный (или минимум для внутренней шестерни) кружок приложения сопряженной передачи. Это также называется началом активного профиля, начала контакта, конец контакта или конец активного профиля.
- Начало активного профиля (SAP)
- Пересечение предельного диаметра и интуитивного профиля.
- Лицо
- Расстояние по кругу шага, через которое спиральный или спиральный зуб перемещается от положения, в котором контакт начинается на одном конце зубного следа на поверхности шага в положение, где контакт прекращается на другом конце.
Толщина зуба
[ редактировать ]-
Толщина зуба
-
Толщины отношения
-
Толщина хорда
-
Измерение толщины зубов на булавках
-
Измерение пролета
-
Длинные и короткие зубы добавления
- Круговая толщина
- Длина дуги между двумя сторонами зубчатого зуба, на указанном круге данных .
- Поперечная круговая толщина
- Круговая толщина в поперечной плоскости.
- Нормальная круговая толщина
- Круговая толщина в нормальной плоскости. В спиральной передаче он может рассматриваться как длина дуги вдоль нормальной спирали.
- Осевая толщина
- В спиральных зубчатых колесах и червях толщина зуба в осевом поперечном сечении на стандартном диаметре шага.
- Базовая круговая толщина
- В Eailtue Teews длина дуги на основном круге между двумя изведающими кривыми, образующими профиль зуба.
- Нормальная толщина хорда
- Длина аккорда, которая подтягивает дугу круговой толщины в плоскости, нормальной к спирали шага. Любой удобный диаметр измерения может быть выбран, не обязательно стандартный диаметр шага.
- Приложение для хорда (высота хорда)
- Высота от верхней части зуба к аккорде, подчиняя дугу круговой толщины. Любой удобный диаметр измерения может быть выбран, не обязательно стандартный диаметр шага.
- Сдвиг профиля
- Смещение базовой линии базовой стойки из эталонного цилиндра, сделанного неразмерным путем деления на нормальный модуль. Он используется для указания толщины зуба, часто для нулевой обратной реакции.
- Сдвиг стойки
- Смещение линии батама инструмента из эталонного цилиндра, сделанного неразмерным путем деления на нормальный модуль. Он используется для указания толщины зуба.
- Измерение над булавками
- Измерение расстояния, снятого на штифте, расположенном в зубном пространстве, и опорной поверхности. Опорно -поверхностью может быть эталонной осью передачи, датумной поверхности или одного или двух булавок, расположенных в зубном пространстве или пространствах напротив первого. Это измерение используется для определения толщины зуба.
- Измерение пролета
- Измерение расстояния на нескольких зубах в нормальной плоскости. До тех пор, пока измерительное устройство имеет параллельные измерительные поверхности, которые контактируют на немодифицированную часть инкупации, измерение вдоль линейной касательной к базовому цилиндру. Он используется для определения толщины зуба.
- Модифицированные зубы добавления
- Зубы заинтересованных шестерни, один или оба из которых имеют нестандартное приложение.
- Полные глубины зубы
- Зубы, на которых рабочая глубина равна 2.000, разделенные на нормальный диаметральный шаг.
- Заглушка зубы
- Зубы, на которых глубина работы составляет менее 2,000, разделенных на нормальный диаметральный шаг.
- Равные зубы добавления
- Зубы, в которых две увлекательные шестерни имеют равные добавки.
- Длинные и короткие зубы
- Зубы, в которых дополнения двух увлекательных шестерни неравны.

- Подрез
- Подрез - это условие в сгенерированных зубчатых зубах, когда любая часть кривой филе находится внутри линии, нарисованной, касающейся рабочего профиля в точке его филе. Подрез может быть преднамеренно введен для облегчения отделки. С подкором кривая филе пересекает рабочий профиль. Без подрезания кривой филе и рабочего профиля имеют общую касательную.
- Корневое филе
- или кривая филе, вогнутая часть профиля зуба, где он соединяет дно зубного пространства. 2
Подача
[ редактировать ]Шаг - это расстояние между точкой на одном зубе и соответствующей точкой на соседнем зубе. [ 34 ] Это размер, измеренный вдоль линии или кривой в поперечных, нормальных или осевых направлениях. Использование единого словесного шага без квалификации может быть неоднозначным, и по этой причине предпочтительнее использовать конкретные обозначения, такие как поперечный круглый шаг, нормальный базовый шаг, осевое шаг.
-
Подача
-
Зуб
-
Отношения базовых шагов
-
Основные поля
- Круговое поле, с
- Дуговое расстояние вдоль указанного шага круга или линии шага между соответствующими профилями соседних зубов.
- Поперечный круглый шаг, P T
- Круглый шаг в поперечной плоскости.
- Нормальный круглый шаг, p n , p e
- Круглый шаг в нормальной плоскости, а также длина дуги вдоль нормальной спиралью шага между спиральными зубами или нитями.
- Осевая высота, p x
- Линейный шаг в осевой плоскости и на поверхности высоты. В спиральных шестернях и червях осевая высота имеет одинаковое значение при всех диаметрах. При прохождении других типов осевая высота может быть ограничена поверхностью шага и может быть круглым измерением. Термин «осевой шаг» предпочтительнее термина линейная шага. Осевая высота спирального червя и круглый шаг его червячной передачи одинаковы.
- Нормальный базовый шаг, P n , p bn
- Мощенная спиральная передача - это базовый шаг в нормальной плоскости. Это нормальное расстояние между параллельными спиральными целеустремленными поверхностями на плоскости действия в нормальной плоскости или длина дуги на нормальной базовой спирали. Это постоянное расстояние в любом спиральном уточнении.
- Поперечный базовый шаг, p b , p bt
- В составленной передаче шаг находится на базовом круге или вдоль линии действия. Соответствующие стороны мощных зубьев передач представляют собой параллельные кривые, а основной шаг - постоянное и фундаментальное расстояние между ними вдоль общей нормальной нормы в поперечной плоскости.
- Диаметральный шаг (поперечный), p d
- Соотношение количества зубов к стандартному диаметру шага в дюймах.
- Нормальный диаметрический шаг, P nd
- Значение диаметрического шага в нормальной плоскости спиральной передачи или червя.
- Угловой шаг, т , т , т
- Угол, поднятый круговым шагом, обычно выражается в радианах.
- градусы или радианы
Обратная реакция
[ редактировать ]Обратная реакция - это ошибка в движении, которая возникает, когда передачи меняют направление. Он существует, потому что всегда существует некоторый зазор между задней стороной приводящего зуба и ведущей поверхностью зуба за ним на приводном снаряжении, и этот разрыв должен быть закрыт, прежде чем сила может быть перенесена в новом направлении. Термин «обратная реакция» также может использоваться для обозначения размера разрыва, а не только к явлению, которое он вызывает; Таким образом, можно было бы говорить о паре передач, например, о «0,1 мм обратной реакции». Пара передач может быть спроектирована так, чтобы иметь нулевую обратную реакцию, но это предполагает совершенство в производстве, однородные характеристики теплового расширения по всей системе и без смазки. Поэтому пары передач предназначены для некоторой обратной реакции. Обычно он обеспечивается уменьшением толщины зуба каждой передачи на половину желаемого расстояния зазора. Однако в случае большой передачи и небольшой шестерни, обратная реакция обычно полностью снимается с передачи, а шестерни дается полноразмерные зубы. Обратная реакция также может быть обеспечена, перемещая передачи дальше. Обратная реакция Дестерский поезд равна сумме негативной реакции каждой пары передач, поэтому в длинных поездах негативная реакция может стать проблемой.
Для ситуаций, которые требуют точности, таких как инструментария и контроль, обратная реакция может быть сведена к минимуму с помощью одного из нескольких методов. Например, передача может быть разделена вдоль плоскости, перпендикулярной оси, наполовину прикрепленной к валу обычным способом, другая половина, расположенная рядом с ним, свободно вращаться вокруг вала, но с пружинами между двумя положениями, предоставляющими Относительный крутящий момент между ними, так что можно достичь, по сути, единственной передачей с расширением зубов. Другой метод включает в себя сужание зубов в осевом направлении и позволяет передаче скользить в осевом направлении, чтобы ослабить.
Стандартные высоты и модульная система
[ редактировать ]Хотя передачи могут быть сделаны с любым шагом, для удобства и взаимозаменяемости часто используются стандартные высоты. Тона - это свойство, связанное с линейными размерами , и поэтому отличается, находятся ли стандартные значения в имперских (дюйм) или метрических системах. Используя измерения дюйма , выбираются стандартные значения диаметрального шага с единицами «на дюйм»; Диаметрический шаг - это количество зубов на шестерне диаметром одного дюйма. Общие стандартные значения для шестерни: 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 32, 48, 64, 72, 80, 96, 100, 120 и 200. [ 55 ] Определенные стандартные шаги, такие как измерения 1/10 и 1/20 в дюйме, которые сетчаты с линейной стойкой, на самом деле (линейные) значения круговых шагов с единицами «дюймов» [ 55 ]
Когда размеры передач находятся в метрической системе, спецификация высоты тона обычно находится в терминах модуля или модуля , что фактически является измерением длины по диаметру шага . Термин модуль, как понимается, означает диаметр шага в миллиметрах, деленных на количество зубов. Когда модуль основан на измерениях дюйма, он известен как английский модуль, чтобы избежать путаницы с метрическим модулем. Модуль представляет собой прямое измерение («миллиметры на зуб»), в отличие от диаметрического шага, который является обратным измерением («зубы на дюйм»). Таким образом, если диаметр шага передачи составляет 40 мм и количество зубов 20, модуль составляет 2, что означает, что для каждого зуба имеется 2 мм диаметра шага. [ 56 ] Предпочтительные значения стандартных модулей составляют 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,8, 1,0, 1,25, 1,5, 2,0, 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 и 50. [ 57 ]
Модель передачи в современной физике
[ редактировать ]Современная физика приняла модель снаряжения по -разному. В девятнадцатом веке Джеймс Клерк Максвелл разработал модель электромагнетизма , в которой линии магнитного поля были вращающимися трубками несжимаемой жидкости. Максвелл использовал колесное колесо и назвал его «холостовым колесом», чтобы объяснить электрический ток в качестве вращения частиц в противоположных направлениях на строки вращающихся линий поля. [ 58 ]
Совсем недавно квантовая физика использует «Quantum Gears» в своей модели. Группа передач может служить моделью для нескольких различных систем, таких как искусственно сконструированное наномеханическое устройство или группа молекул кольца. [ 59 ]
сравнивает Три волновая гипотеза двойственность волны -частицы с коническим механизмом. [ 60 ]
Механизм передачи в мире природы
[ редактировать ]
Механизм передачи ранее считался исключительно искусственным, но уже в 1957 году передачи были признаны в задних ногах различных видов Planthoppers [ 61 ] и ученые из Кембриджского университета охарактеризовали их функциональное значение в 2013 году, сделав высокоскоростную фотографию нимф о Coleoptratus в Кембриджском университете. [ 62 ] [ 63 ] Эти шестерни встречаются только в нимфонах всех плоскоптиров и теряются во время окончательной пертеты на стадию взрослого. [ 64 ] В I. Coleoptratus каждая нога имеет 400-микрометр полосы зубов, радиус радиуса высоты 200 микрометров, причем от 10 до 12 полностью взаимосвязанных зубьев шестерни, включая филегированные кривые у основания каждого зуба, чтобы снизить риск сдвига. [ 65 ] Сустав вращается как механические шестерни, и синхронизирует задних ног Issus , когда он прыгает в пределах 30 микросекунд, предотвращая вращение рыскания. [ 66 ] [ 67 ] [ 62 ] Шечки не подключены все время. Один расположен на каждом из задних лапок юношеского насекомого, и когда он готовится к прыжкам, два набора зубов блокируются. В результате ноги движутся почти в идеальном унисон, придавая насекомому больше мощности, когда шестерни вращаются до их точки остановки, а затем разблокируются. [ 66 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Определение «снаряжения» в словаре Merriam-Webster Online, Sense (6a). Доступ на 2018-09-20.
- ^ Определение «снаряжения» в словаре Оксфордского ученика онлайн. Доступ к 2024-07-27.
- ^ Определение «GearWheel» в английском словаре Коллинза онлайн. Доступ к 2024-07-27.
- ^ Определение «GearWheel» в словаре Merriam-Webster Online. Доступ на 2018-09-20.
- ^ Определение «GearWheel» в словаре ученика Оксфорда онлайн. Доступ к 2024-07-27.
- ^ Jump up to: а беременный Определение «Cog» в словаре ученика Оксфорда в Интернете. Доступ в 2024-07-29.
- ^ Определение «COG» в словаре Merriam-Webster Online. Доступ в 2024-07-29.
- ^ Jump up to: а беременный Определение "Cog" в Кембриджском словаре плюс онлайн. Доступ в 2024-07-29.
- ^ Определение «COG» в английском словаре Коллинза онлайн. Доступ в 2024-07-29.
- ^ Shuailong Zhang, Mohamed Elsayed, Ran Peng, Юдзи Чен (2021): «Пересмотренные многокомпонентные микромашины, управляемые оптоэлектроническими пинцетами». Природная связь , том 12, выпуск 1. Два : 10.1038/S41467-021-25582-8
- ^ Мэтью Джастер (2013): [ https://www.geartechnology.com/ext/resources/issues/0313x/worlds_largest_gears.pdf "Мое снаряжение больше, чем ваше снаряжение: Отраслевая сражается за это за крупнейшее в мире название снаряжения »]. Онлайн-статья от Gear Technology Magazine. Архивировано 2024-07-30 .
- ^ «Рычаи - моменты, рычаги и передачи - AQA - GCSE Physics (одиночная наука) пересмотр - AQA - BBC Bitesize» . Bbc.co.uk. 1 января 1970 года . Получено 16 марта 2022 года .
- ^ «Основы передачи» . Howstuffworks . 27 апреля 2005 г.
- ^ Дерек Дж. Де Солла Прайс , о происхождении часового механизма, постоянных устройств движения и компаса , с.84
- ^ «Шечаты от Архимеда, цапли и Дионисий» . www.hellenicaworld.com . Получено 21 ноября 2023 года .
- ^ Нортон 2004 , с. 462
- ^ Льюис, MJT (1993). «Проголовок в древнем мире». Стараться . 17 (3): 110–115. doi : 10.1016/0160-9327 (93) 90099-O .
- ^ «Исследовательский проект по механизму Антикитера: почему это так важно?» Полем Архивировано из оригинала 4 мая 2012 года . Получено 10 января 2011 года .
Считается, что механизм датируется от 150 до 100 до н.э.
- ^ Оуэн Ярус (14 апреля 2022 года). Ученые утверждают, что первый в мире компьютер, механизм Антикитера, «начался» в 178 году до нашей эры » . LivesCience.com . Получено 5 июня 2022 года .
- ^ Фрит, Тони. «Древнегреческий астрономический вычисленный аппарат раскрывает новые секреты» . Scientific American . Получено 5 июня 2022 года .
- ^ Джозеф Нидхэм (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, часть 2 , стр. 298. Тайбэй: Caves Books, Ltd.
- ^ «Вертикальный циферблат | Британский музей» . Британский музей . Получено 5 июня 2022 года .
- ^ «Портативный византийский солнечный календарь: второй старейший механизм, существовавший» . www.thearchaeology.org . Получено 5 июня 2022 года .
- ^ «Астроляба Мухаммеда ибн Аби Бакра аль -Исфахани» .
- ^ Ирфан Хабиб , Экономическая история средневековой Индии, 1200-1500 , стр. 53 , Пирсон Образование
- ^ «Астрариум Джованни Донди, 1364 | Кабинет» . www.cabinet.ox.ac.uk . Получено 5 июня 2022 года .
- ^ "Gear (n.)" . Etymonline . Получено 13 февраля 2020 года .
- ^ «Этимология 1: Cog (существительное)» . Wiktionary . Получено 29 июля 2019 года .
- ^ "Cog (n.)" . Etymonline . Получено 13 февраля 2020 года .
- ^ Грант, Джордж Б. (1893). Трактат на колесах передачи (6 -е, иллюстрация. Изд.). Лексингтон, Массачусетс; Филадельфия, Пенсильвания: Джордж Б. Грант. п. 21
- ^ Смит, Зан (2000), «Пластиковые шестерни более надежны, когда инженеры учитывают свойства материала и производственные процессы во время проектирования». , Проектирование системы движения , архивирована из оригинала 14 июля 2011 года , извлечено 7 января 2011 года .
- ^ Радзевич, Стивен П. (2012). Справочник Дадли по практическому проектированию и производству снаряжения (PDF) (2 -е изд.). Boca Raton, Fl.: Crc Press, отпечаток Taylor & Francis Group. С. 691, 702.
- ^ Фред Эберл (август 2014 г.). «Материалы имеют значение» . РЕШЕНИЯ GEAR : 22.
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Американская ассоциация производителей снаряжения ; Американский национальный институт стандартов, номенклатура Gear, определения терминов с символами (ANSI/AGMA 1012-G05 Ed.), Американская ассоциация производителей снаряжения
- ^ Канфилд, Стивен (1997), «Типы снаряжения» , Динамика машин , Технологический университет Теннесси, Департамент машиностроения, ME 362 Notes Lecture, архивируя из оригинала 29 августа 2008 года.
- ^ Хилберт, Дэвид ; Cohn-Vossen, Stephan (1952), Геометрия и воображение (2-е изд.), Нью-Йорк: Челси, с. 287, ISBN 978-0-8284-1087-8 .
- ^ Jump up to: а беременный McGraw-Hill 2007 , p. 743.
- ^ «Как работают передачи» . Howstuffworks.com . 16 ноября 2000 года . Получено 20 сентября 2018 года .
- ^ Справочник машины . Нью -Йорк: промышленная пресса. 2012. С. 2125 . ISBN 978-0-8311-2900-2 .
- ^ Jump up to: а беременный в McGraw-Hill 2007 , p. 742.
- ^ Khurmi, RS, теория машин , S.Chand
- ^ Шунк, Ричард, «минимизация шума передач внутри и за пределами коробки» , дизайн системы движения . [ Постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Vallance & Doughtie 1964 , с. 281
- ^ Jump up to: а беременный Спиральные передачи , заархивированные из оригинала 26 июня 2009 года , извлечены 15 июня 2009 года .
- ^ Vallance & Doughtie 1964 , с. 287
- ^ Vallance & Doughtie 1964 , с. 280, 296
- ^ Vallance & Doughtie 1964 , с. 290.
- ^ McGraw-Hill 2007 , p. 744
- ^ Фрит, Тони; Джонс, Александр (февраль 2012 г.). «Космос в Антикитерера» . ISAW Papers (4). Институт изучения древнего мира - через Нью -Йоркский университет .
- ^ Giorgio Figliolini, Horge Angeles (2005): «Алгоритмы для создания и восьмироидного поколения конина». Журнал механического дизайна , том 127, выпуск 4. doi : 10.1115/1.1900147
- ^ Дисс
- ^ Kravchenko Ai, Bovda am Gear с магнитной парой. Похлопывание Украина Н. 56700 - Бул. N. 2, 2011 - F16H 49/00.
- ^ ISO/DIS 21771: 2007: «Gears - Цилиндрические интуитивные передачи и пары передач - концепции и геометрия», Международная организация по стандартизации , (2007)
- ^ Гуннар Дальвиг (1982), «Строительные элементы и машиностроение», строительное здание и строительство машин (на шведском языке), 7, ISBN 978-9140115546
- ^ Jump up to: а беременный "Wm Berg Gear gear guide" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 21 апреля 2015 года.
- ^ Oberg, E.; Джонс, FD; Хортон, HL; Ryffell, HH (2000), Справочник машины (26 -е изд.), Industrial Press, p. 2649, ISBN 978-0-8311-2666-7 .
- ^ «Элементы технологии метрического снаряжения» (PDF) .
- ^ Зигель, Даниэль М. (1991). Инновации в электромагнитной теории Максвелла: молекулярные вихри, ток смещения и свет . Университет Чикагской Прессы. ISBN 978-0521353656 .
- ^ Mackinnon, Angus (2002). «Квантовые передачи: простая механическая система в квантовом режиме». Нанотехнология . 13 (5): 678–681. arxiv : cond-mat/0205647 . Bibcode : 2002nanot..13..678m . doi : 10.1088/0957-4484/13/5/328 . S2CID 14994774 .
- ^ Sanduk, MI (2007). «Подразумевает ли гипотеза о трех волнах скрытую структуру?» (PDF) . Апейрон . 14 (2): 113–125. Bibcode : 2007apei ... 14..113s .
- ^ Сандер, К. (1957), «Строительство и функция прыжкового аппарата Пирилла Перпусилла Уокер (Гомоптера - Фулгорида)», Zool. . JB
- ^ Jump up to: а беременный Берроуз, Малкольм; Саттон, Грегори (13 сентября 2013 г.). «Взаимодействие передачи синхронизируют движения движений в прыгающем насекомых» . Наука . 341 (6151): 1254–1256. Bibcode : 2013sci ... 341.1254b . doi : 10.1126/science.1240284 . HDL : 1983/69CF1502-217A-4DCA-A0D3-F8B247794E92 . PMID 24031019 . S2CID 24640726 .
- ^ Herkewitz, William (12 сентября 2013 г.), «Первая передача, обнаруженная в природе» , популярная механика
- ^ Ли, Джейн Дж. (12 сентября 2013 г.), «Обнаружение насекомыми в задних ногах для прыжков» , National Geographic , архивировано с оригинала 13 сентября 2013 г.
- ^ Stromberg, Joseph (12 сентября 2013 г.), «У этого насекомого есть единственные механические передачи, когда -либо найденные в природе» , Smithsonian Magazine , извлеченный 18 ноября 2020 года.
- ^ Jump up to: а беременный Робертсон, Ади (12 сентября 2013 г.). «Первые в истории естественные передачи встречаются на ногах насекомого» . Грава . Получено 14 сентября 2013 года .
- ^ Функционирование «Механические передачи», впервые увиденные в природе , Phys.org, Кембриджский университет
Библиография
- McGraw-Hill (2007), Энциклопедия науки и техники McGraw-Hill (10th Ed.), McGraw-Hill Professional, ISBN 978-0-07-144143-8 .
- Нортон, Роберт Л. (2004), Дизайн машины (3-е изд.), McGraw-Hill Professional, ISBN 978-0-07-121496-4 .
- Валланс, Алекс; Доути, Вентон Леви (1964), Дизайн членов машины (4-е изд.), МакГроу-Хилл.
- Industrial Press (2012), Справочник машины (29 -е изд.), ISBN 978-0-8311-2900-2
- Инженеры Edge, Gear Design и Engineering Data .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Американская ассоциация производителей снаряжения ; Американский национальный институт стандартов (2005 г.), Номенклатура Gear: определения терминов с символами (ANSI/AGMA 1012-F90 Ред.), Американская ассоциация производителей снаряжения, ISBN 978-1-55589-846-5 .
- Букингем, Эрл (1949), Аналитическая механика Gears , McGraw-Hill Book Co ..
- Кой, Джон Дж.; Таунсенд, Деннис П.; Zaretsky, Erwin V. (1985), Gearing (PDF) , НАСА Научная и техническая информация , NASA-RP-1152; Технический отчет AVSCOM 84-C-15.
- Kravchenko AI, Bovda Am Gear с магнитной парой. Похлопывание Украина Н. 56700 - Бул. N. 2, 2011 - F16H 49/00.
- Sclater, Neil. (2011). «Шеховые механизмы: устройства, диски и механизмы». Механизмы и механические устройства. 5 -е изд. Нью -Йорк: МакГроу Хилл. С. 131–174. ISBN 9780071704427 . Рисунки и дизайны различных передач.
- «Колеса, которые не могут проскользнуть». Популярная наука , февраль 1945 г., с. 120–125.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Areararium. Музей зубчатых колес и зубчатых колес - антикварные и винтажные зубчатые колеса, звездочки, храпоры и другие предметы, связанные с передачей.
- Кинематические модели для дизайна цифровой библиотеки (KMODDL) - фильмы и фотографии сотен рабочих моделей в Корнелльском университете
- Короткий исторический отчет о применении аналитической геометрии в виде зубьев передачи
- Математический учебник для передачи (относится к робототехнике)
- Американская ассоциация производителей снаряжения
- Технология снаряжения, журнал по производству снаряжения