Как посчитать передаточное отношение редуктора

Взято тут)) oleglan2000 Можно расчитать передаточное число путём вращения редуктора за одно ведущее колесо и подсчёта соотношения количества оборотов сделанных фланцем редуктора к количеству оборотов сделанных колесом.
Для этого необходимо:
Заехать на смотровую яму,
зафиксировать автомобиль противооткатным башмаком.
Поставить КПП в нейтральное положение,
поддомкратить одно ведущее колесо (Внимание! если автомобиль имеет два ведущих моста, то подсчёт передаточного числа лучше производить на исправном мосту), и поставить метки (мелом) на колесе и на полу, так что бы они совпали.
Сохранить в Альбом

Спускаемся в смотровую яму, и делаем аналогичную метку на фланце и корпусе редуктора.
Сохранить в Альбом

Внимание! Обе метки (на колесе и на кардане), перед началом отсчёта должны совпадать.
Следующий этап выполняется с помошником (хотя если нанести метку на колесе с внутренней стороны (со стороны редуктора), то можно обойтись и без помошника). Один человек вращает поднятое колесо (в любую сторону), и в слух считает количество сделанных полных оборотов колеса, .
Сохранить в Альбом

а второй человек в это время так же в слух, считает количество оборотов сделанных карданом. В случае если Вы будете вести подсчёты без помошника – Вам придётся самому одновременно считать обороты сделанные колесом и карданом.
Сохранить в Альбом

Важно вести подсчёты до тех пор, пока обе метки не совпадут максимально точно (как были поставлены первоначально). В этот момент нужно остановить вращение колеса и запомнить / записать посчитанное количество оборотов сделанных колесом и фланцем редуктора. Чем точнее Вы добьётесь совпадения меток- тем точнее будет расчёт. Можете не сомневаться – на любом автомобиле данные метки рано или поздно совпадут максимально точно. Наибольшая вероятность что это произойдёт с 16 -го по 22 -й оборот колеса.
Сохранить в Альбом

В итоге мы получили две цифры. 16 и 39 которые позволят нам определить передаточное число данного редуктора. Обратите внимание, что полученные цифры не являются передаточным числом или количеством зубьев главной пары этого редуктора- это всего лишь расчётные цифры.
Внимание! При подсчёте количества сделанных оборотов колеса / фланца будьте максимально точны и внимательны! Если сомневаетесь, лучше лишний раз повторите подсчёт.
Окончательный расчёт передаточного числа по формуле.

Поскольку механика работы дифференциала любого редуктора такова, что при вращении одного колеса (как мы и делали) – количество его оборотов удваивается, нам потребуется сделать корректировку полученных расчётных цифр (оборотов).
Корректируем число оборотов колеса, для этого полученное количество оборотов колеса необходимо поделить на 2. Пример: 16/2=8. Окончательно получаем два числа 8 и 39.
Для получения передаточного числа редуктора нужно количество оборотов кардана (большее число) поделить на количество оборотов сделанных колесом (меньшее число)
Пример: 39/8 = 4,875
Полученное число 4,875 и есть передаточное число Вашего редуктора.

Новости Фотогалерея Статьи Форум ФАМС СПб Клуб RC-Auto Куда Вы попали Календарь Партнеры "ДОСААФ России" СПб
Обратная связь

Кузовные работы

Я ХОЧУ эту "модель" .

Обои рабочего стола

Всероссийские соревнования на призы УрФО 2008

Расчет передаточных отношений

Автор перевода: Владислав Ярополов.

Хорошее понимание расчета передаточных отношений позволит вам точно настраивать эксплуатационные характеристики ваших автомоделей – а именно, ускорение и максимальную скорость. Передаточные отношения определяют нагрузку на двигатель, а это влияет на ускорение и максимальную скорость. Знание правильного способа изменения передаточных отношений или других элементов автомобиля, основанное на точных вычислениях, может создать разницу между победой и проигрышем. Вдобавок, передаточные отношения являются основой для большинства других вычислений, относящихся к эксплуатационным характеристикам автомобиля, поэтому будет неплохо знать, как определить эти соотношения.

Передаточные отношения сообщают вам величину понижения передачи в трансмиссии. Двигатели внутреннего сгорания имеют слишком большие обороты и слишком низкий вращающий момент для того, чтобы быть эффективными, если двигатель присоединен напрямую к колесам. Автомобиль едва ли уйдет куда-нибудь с текущими колесами, или вам понадобится использовать колеса размером с монету. Подобно тому, как таль позволяет простому смертному поднимать тонны веса в одиночку, понижение передачи в трансмиссии вашей автомодели умножает вращающий момент для увеличения небольшого вращающего момента двигателя, и это снижает обороты коленчатого вала до приемлемой величины, так что колеса вращаются при более подходящей скорости.

ГЛАВНОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ = (ВЕДОМАЯ ШЕСТЕРНЯ) / (ШЕСТЕРНЮ СЦЕПЛЕНИЯ)

Это соотношение шестерен на колоколе сцепления (pinion) и ведомой шестерни (spur). Это просто часть общего понижения передачи, но вы должны знать это соотношение для выполнения большинства других вычислений, приведенных в этой статье. Я буду использовать Kyosho Inferno 7.5 багги в качестве примера. Ее ведомая шестерня имеет 46 зубьев, а шестерня на колоколе сцепления имеет 13 зубьев. Для определения главного передаточного отношения разделим количество зубьев ведомой шестерни на количество зубьев шестерни колокола сцепления.

Пример багги Kyosho Inferno 7.5 : 46 / 13 = 3,54.
Kyosho Inferno 7.5 главное передаточное отношение равно: 3,54:1.

Если ваш автомобиль снабжен 2-х скоростной трансмиссией, как многие туринговые автомобили с двигателем внутреннего сгорания, процесс остается тем же, просто вы должны рассчитать отношение для каждой комбинации ведомая шестерня/шестерня на колоколе сцепления.

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ (КОРОБКА ПЕРЕДАЧ/ТРАНСМИССИЯ) = (БОЛЬШИЙ ШКИВ ИЛИ ШЕСТЕРНЯ) / (МАЛЫЙ ШКИВ ИЛИ ШЕСТЕРНЯ)

Как и главное передаточное отношение, передаточное отношение коробки передач или трансмиссии является только частью общего понижения передачи, но вам необходимо знать это соотношение и главное передаточное отношение для выполнения многих других вычислений. Несмотря на то, что трансмиссия в автомобилях с ременным приводом отличается по конструкции от трансмиссии автомобилей с приводом через валы, вы можете рассчитывать передаточное отношение трансмиссии вашей автомодели тем же способом, путем подсчета зубьев на двух шкивах или шестернях и последующего деления большего числа на меньшее число, в предположении, что в трансмиссии есть только один шаг понижения.

Пример багги Kyosho Inferno 7.5: Кольцевая шестерня дифференциала имеет 43 зуба, а ведущая шестерня имеет 13 зубьев. Для расчета передаточного отношения трансмиссии, разделим первое число на второе: 43 / 13 = 3,31:1.

СОСТАВНОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ТРАНСМИССИИ = (БОЛЬШОЙ ШКИВ / МАЛЫЙ ШКИВ) х (БОЛЬШОЙ ШКИВ / МАЛЫЙ ШКИВ)

Составные передаточные отношения имеют место там, где есть более чем один шаг понижения в трансмиссии. В предыдущем примере, только одна шестерня ведет другую шестерню – это один шаг понижения. В некоторых случаях, однако, может быть два или более шагов понижения, и передаточное отношение трансмиссии определяется другим способом.

Losi Triple-XNT имеет составное промежуточное зубчатое колесо – два зубчатых колеса в одном, эта настройка создает дополнительный шаг понижения передаточного отношения. Составные передаточные отношения являются достаточно распространенными в шоссейных автомобилях. Например, Kyosho V-One-RR имеет две ступени понижения в своем переднем приводе. Шкивы для бокового ремня имеют 19 и 25 зубьев, а шкивы для ремня переднего привода имеют 18 и 32 зуба. Расчет составного передаточного отношения просто требует отдельного расчета каждого шага понижения и последующего перемножения соотношений. При использовании Kyosho в качестве примера, вычисление выглядит так:

25 / 19 = 1,3157985 (первый шаг понижения),

32 / 18 = 1,7777777 (второй шаг понижения),

1,3157985 x 1,7777777 = 2,34:1 (округленное передаточное отношение трансмиссии).

Обычно передаточные отношения трансмиссии в раллийных автомобилях являются одинаковыми в переднем и заднем приводе, но иногда имеется небольшое различие в передаточном отношении между передним и задним приводом. Mugen MBX-4XR и большинство 1/8 автомобилей имеют пониженные передаточные отношения в переднем приводе. В некоторых случаях, это сделано для избыточного привода спереди для того, чтобы "помочь" автомобилю "тянуть" себя через повороты. В других случаях, это сделано просто для компенсации меньшего размера передних колес.

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ТРАНСМИССИИ = ШЕСТЕРНЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛА / ВЕДУЩАЯ ЩЕСТЕРНЯ

Передаточные отношения трансмиссии вычисляются в основном тем же способом, как и для автомобилей с ременным приводом или приводом передаточными валами. Трансмиссия с 3 шестернями, такая как в RC10GT, просто требует, чтобы вы знали количество зубьев шестерни на ведущем валу и количество зубьев на шестерне дифференциала. Забудьте о промежуточной шестерне на этот момент. Ее размер не влияет на передаточное отношение. Она просто передает усилие с ведущей шестерни на шестерню дифференциала и изменяет направление вращения, но не играет никакой роли в снижении передачи.

Читайте также:  Механические резцы со сменными пластинами

Шестерня ведущего вала – 20 зубьев.
Шестерня дифференциала – 52 зуба.
Передаточное отношение равно:
52 / 20 = 2,60:1

ОБЩЕЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ = ГЛАВНОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ х ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ТРАНСМИССИИ

Это легкое вычисление, в котором вы умножаете главное передаточное отношение на передаточное отношение трансмиссии. Главное передаточное отношение Inferno MP7.5 равно 3,5385:1, а передаточное отношение трансмиссии равно 3,3077:1. Для расчета общего передаточного отношения просто перемножьте оба значения.

Пример:
3,5385 x 3,3077 = 11,70 (округлено).
Общее передаточное отношение Inferno MP7.5 равно 11,70:1.

ВЫКАТ (ROLLOUT) = ДИАМЕТР КОЛЕСА х 3,14 / ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ

Величина выката колеса сообщает нам как далеко прокатится автомобиль за один оборот двигателя. Знание передаточных отношений является важным и необходимым элементом в последующих вычислениях, но только выкат учитывает размер ваших колес и ваше передаточное отношение. Почему это так важно? Изменение диаметра колес приводит к изменению нагрузки на двигатель, это может вызвать потерю ускорения или может увеличить максимальную скорость – очень похоже на изменение шестерни на колоколе сцепления. Вы можете хотеть этих изменений, но можете и не хотеть этого. Величина выката точно определяет результат передаточного отношения и изменения диаметра колес. Более высокое значение выката означает увеличенную нагрузку на двигатель, что сказывается в медленном ускорении и более высокой максимальной скорости. И наоборот, более низкие значения выката приводят к быстрому ускорению и более низкой максимальной скорости.

Вам необходимо знать окружность колеса, вычислите ее путем умножения внешнего диаметра колеса на число pi = 3,14. Измерьте колесо с помощью штангенциркуля или с помощью линейки. Вам необходимо измерить только одно колесо, за исключением случая, когда передние и задние колеса отличаются по размеру, что является обычным для многих шоссейных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. В таком случае, вам необходимо измерить передние и задние колеса. Затем рассчитайте выкат, используя эту формулу:

(Диаметр колеса) х 3,14 / (Передаточное отношение) = Выкат (rollout).

Как только вы рассчитали выкат, здесь приведен пример того, где это может быть полезно:
Вы сменили колеса на колеса большего размера, но хотите, чтобы характеристики остались неизменными. Перед тем, как делать любые изменения, вы должны рассчитать выкат, чтобы иметь точку отсчета, а затем использовать числа снова с новым диметром колеса, включенном в уравнение. Зная, что вы хотите сохранить те же характеристики с новыми колесами, вы хотите определить изменение отношения, требуемое для поддержания этих характеристик.

Используя Inferno MP7.5 в качестве примера, вычислите выкат в случае существующего оборудования:
(диаметр 10,16 см x 3,14) / 11,7 (общее передаточное отношение) = 2,727 выкат

Это говорит нам, что на каждый оборот двигателя автомобиль перемещается на 2,727 сантиметра. Если использовать колеса диаметром 11,68 сантиметра вместо колес 10,16 см диаметра, какое передаточное отношение потребуется, чтобы автомобиль работал так, как он это делал с колесами диаметром 10,16 сантиметра?

Шаг 1. Сначала рассчитаем длину окружности колес диметра 4,6 дюйма.
11,68 x 3,14 = 36,67.

Шаг 2. Поместим длину окружности в уравнение. На этом момент мы не знаем, каким должно быть общее передаточное отношение, поэтому пока заменим его на "X".
36,67 / X = 2,727 (исходный выкат)

Шаг 3. Умножим обе стороны уравнения на X для того, чтобы переместить X на правую сторону уравнения. Теперь мы имеем:
36,67 = 2,727 х X

Шаг 4. Разделим длину окружности на 2,727:
36,67 / 2,727 = 13,45 (округлено)

Это говорит нам, что общее передаточное отношение необходимое для поддержания характеристик с колесами большего диаметра составляет 13,45:1. Исследуйте доступные ведущие и ведомые шестерни для определения того, какая комбинация даст общее передаточное отношение максимально близкое к 13,45:1. В данном случае, 12 зубная шестерня колокола сцепления и 48 зубная ведомая шестерня (spur) будут самой близкой комбинацией (используйте ранее приведенные расчеты для передаточного отношения трансмиссии для определения размера шестерен).

СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ НА ДИСТАНЦИИ = (ДИСТАНЦИЯ / СЕКУНДЫ) x 3600 / 1000

Скорость измеряется дистанцией пройденной за определенное время, с помощью простых расчетов мы можем вычислить скорость автомобиля, когда мы знаем, сколько времени занимает прохождение определенной дистанции. Вы можете вычислить скорость просто для развлечения, но это также является важным числом в последующих разделах. Вам необходим секундомер и точное измерение дистанции, проходимой автомобилем.

Формула для расчета скорости на дистанции: (дистанция / секунды) х 3600 / 1000 = V км/час.

Пример: туринговый автомобиль Mugen MTX-2 проходит дистанцию в 60 метров за 2,29 секунды с точки старта. Разделим 60 на 2,29, затем умножим на 3600 (количество секунд в часе) и разделим на 1000 (количество метров в километре).

(60 / 2,29) х 3600 / 1000 = 94,32 км/час.

Если вы хотите определить максимальную скорость вашего автомобиля так, как это описано в этом примере, вы должны засекать время на достаточно длинной дистанции. Когда автомобиль проходит относительно короткую дистанцию, границы ошибки намного больше, потому что трудно точно засечь время, за которое автомобиль со скоростью 100 км/час проходит 10 метровый участок. Например, автомобиль со скоростью 100 км/час пройдет 10 метровый участок менее, чем за 0,4 секунды, что делает очень трудным получение точного времени. Даже на 100 метровом участке ошибка в 0,1 секунды (при скорости в 100 км/час) приведет к погрешности в 3 км/час.

РАСЧЕТНЫЕ ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ = СКОРОСТЬ (км/час) х ОБЩЕЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ х 530,616 / ДИАМЕТР КОЛЕСА (см)

Обороты двигателя (об/мин) = Скорость (км/час) * 1000(метров в километре) / 60(минут в часе) * (Общее передаточное отношение) / (Длину окружности колеса(диаметр в см *3,141)) * 100(сантиметров метре).

Допустим, что вы определили скорость вашей багги, как 60 км/час. Сколько оборотов в минуту делает двигатель? Нужно 60 км/час умножить на общее передаточное отношение, умножить на 530,616 и разделить на диаметр колеса в сантиметрах:

60 х 11,7 х 530,616 / 10,16 = 36662 об/мин.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ (км/час) = ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ / ОБЩЕЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ х ДИАМЕТР КОЛЕСА (см) / 530,616

Скорость (км/час) = (обороты двигателя/общее передаточное отношение) * (длина окружности колеса(диаметр в см *3,141)/100(сантиметров в метре)) * 60(минут в часе) / 1000(метров в километре).

Если вы не хотите выходить наружу и испачкаться, делая засечки от пункта А до пункта Б, вы можете оценить теоретическую максимальную скорость в комфорте дома. Для расчета теоретической максимальной скорости для любого автомобиля вам необходимо знать:

  • общее передаточное отношение,
  • приблизительные максимальные обороты двигателя (под нагрузкой),
  • диаметр колеса.

Давайте рассчитаем теоретическую максимальную скорость для 1/8 Kyosho 7.5. Предположим, что мы используем двигатель Novarossi SBK с общим передаточным отношением 11.70:1, используем обороты двигателя из предыдущего примера (36662) и диаметр колеса 10,16 сантиметра.

36662 / 11,7 х 10,16 / 530,616 = 60 км/час (округлено).

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ДЛЯ ЦЕЛЕВОЙ СКОРОСТИ = ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ х ДИАМЕТР КОЛЕСА (см) / ЦЕЛЕВАЯ СКОРОСТЬ / 530,616

Вы хотите, чтобы ваша багги ехала со скорость 75 км/час, но не знаете, какое требуется передаточное отношение? С известными переменными, просто используйте уравнение:

36662 х 10,16 / 75 / 530,616 = 9,36:1 общее передаточное отношение.

ДИАМЕТР КОЛЕСА ДЛЯ ЦЕЛЕВОЙ СКОРОСТИ = ЦЕЛЕВАЯ СКОРОСТЬ (км/час) х ОБЩЕЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ х 530,616 / ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Если вы знаете обороты вашего двигателя, передаточное отношение и вашу целевую скорость, вы можете рассчитать необходимый диаметр колеса. Умножьте целевую скорость на общее передаточное отношение, затем умножьте на 530,616 и разделите на обороты двигателя.
75 х 9,36 х 530,616 / 36662 = 10,16 см.

БОКОВОЕ УСКОРЕНИЕ (G – единица силы тяжести 9,81 м/с^2) = 4,023 x РАДИУС / ВРЕМЯ^2

Если вы едете со скоростью 9.9 м/с по кругу радиусом 10 метром, вы будете обладать боковым ускорением в 1,0G (уравнение G = V^2/(g*r), g = 9,81 м/с2).

Читайте также:  Охлаждение для аргонной сварки

Вы когда-либо задавались вопросом, каково ускорение вашего автомобиля в единицах силы тяжести? Если вы автолюбитель, который читает автомобильные журналы, вы вероятно видели оценки испытаний на занос для различных высококлассных автомобилей. Эти оценки сообщают вам максимальную силу, возникающую при повороте, перед началом заноса колес.

Здесь приведено, как это рассчитать:
СКОРОСТЬ^2 / РАДИУС / g = (2 x pi х РАДИУС / ВРЕМЯ)^2 / РАДИУС / g = (2 x pi)^2 x РАДИУС / ВРЕМЯ^2 / g = 39.463 x РАДИУС / ВРЕМЯ^2 / 9,81 = 4,023 х РАДИУС / ВРЕМЯ^2.

Радиус круга это расстояние от его центра до внешнего края, а время относится к тому, сколько времени потребуется автомобилю, чтобы один раз полностью пройти по окружности круга с максимальной скоростью. Стандартный радиус площадки испытаний бокового скольжения для полномасштабных автомобилей составляет 150 футов (45,72 м), для автомобилей масштаба 1/10 мы будем использовать радиус 15 футов (4,57 м) или диаметр 30 футов (9,14 м).

Нарисуем 15 футовый радиус на дорожном покрытии. Управляемый с максимально возможной скоростью, чтобы не отклоняться от окружности, Mugen MTX-2 проходит круг за 3,5 секунды. Сколько G он выдерживает на этой испытательной площадке бокового скольжения?

Давайте вставим цифры:
4,023 x 4,57 / 12,25 = 1.50G.

Для справки, Porsche Twin Turbo (считается одним из лучших в мире по прохождению поворотов) выдерживает 0,99G на испытательной площадке бокового скольжения.

Вы можете сделать свои собственные вычисления бокового ускорения в единицах силы тяжести, нарисовав мелом круг определенного диаметра на дорожном покрытии. Используйте цифровой секундомер для определения времени и определения максимальной скорости по кругу, затем вставьте числа в уравнение для получения характеристик на испытательной площадке бокового скольжения.

Любое подвижное соединение, передающее усилие и меняющее направление движения, имеет свои технические характеристики. Основным критерием, определяющим изменение угловой скорости и направления движения, является передаточное число. С ним неразрывно связано изменение силы – передаточное отношение. Оно вычисляется для каждой передачи: ременной, цепной, зубчатой при проектировании механизмов и машин.

Перед тем как узнать передаточное число, надо посчитать количество зубьев на шестернях. Затем разделить их количество на ведомом колесе на аналогичный показатель ведущей шестерни. Число больше 1 означает повышающую передачу, увеличивающую количество оборотов, скорость. Если меньше 1, то передача понижающая, увеличивающая мощность, силу воздействия.

Общее определение

Наглядный пример изменения числа оборотов проще всего наблюдать на простом велосипеде. Человек медленно крутит педали. Колесо вращается значительно быстрее. Изменение количества оборотов происходит за счет 2 звездочек, соединенных в цепь. Когда большая, вращающаяся вместе с педалями, делает один оборот, маленькая, стоящая на задней ступице, прокручивается несколько раз.

Передачи с крутящим моментом

В механизмах используют несколько видов передач, изменяющих крутящий момент. Они имеют свои особенности, положительные качества и недостатки. Наиболее распространенные передачи:

Ременная передача самая простая в исполнении. Используется при создании самодельных станков, в станочном оборудовании для изменения скорости вращения рабочего узла, в автомобилях.

Ремень натягивается между 2 шкивами и передает вращение от ведущего в ведомому. Производительность низкая, поскольку ремень скользит по гладкой поверхности. Благодаря этому, ременной узел является самым безопасным способом передавать вращение. При перегрузке происходит проскальзывание ремня, и остановка ведомого вала.

Передаваемое количество оборотов зависит от диаметра шкивов и коэффициента сцепления. Направление вращения не меняется.

Переходной конструкцией является ременная зубчатая передача.

На ремне имеются выступы, на шестерне зубчики. Такой тип ремня расположен под капотом автомобиля и связывает звездочки на осях коленвала и карбюратора. При перегрузе ремень рвется, так как это самая дешевая деталь узла.

Цепная состоит из звездочек и цепи с роликами. Передающееся число оборотов, усилие и направление вращения не меняются. Цепные передачи широко применяются в транспортных механизмах, на конвейерах.

Характеристика зубчатой передачи

В зубчатой передаче ведущая и ведомая детали взаимодействуют непосредственно, за счет зацепления зубьев. Основное правило работы такого узла – модули должны быть одинаковыми. В противном случае механизм заклинит. Отсюда следует, что диаметры увеличиваются в прямой зависимости от количества зубьев. Одни значения можно в расчетах заменить другими.

Модуль – размер между одинаковыми точками двух соседних зубьев.

Например, между осями или точками на эвольвенте по средней линии Размер модуля состоит из ширины зуба и промежутка между ними. Измерять модуль лучше в точке пересечения линии основания и оси зубца. Чем меньше радиус, тем сильнее искажается промежуток между зубьями по наружному диаметру, он увеличивается к вершине от номинального размера. Идеальные формы эвольвенты практически могут быть только на рейке. Теоретически на колесе с максимально бесконечным радиусом.

Деталь с меньшим количеством зубьев называют шестерней. Обычно она ведущая, передает крутящий момент от двигателя.

Зубчатое колесо имеет больший диаметр и в паре ведомое. Оно соединено с рабочим узлом. Например, передает вращение с необходимой скоростью на колеса автомобиля, шпиндель станка.

Обычно посредством зубчатой передачи уменьшается количество оборотов и увеличивается мощность. Если в паре деталь, имеющая больший диаметр, ведущая, на выходе шестерня имеет большее количество оборотов, вращается быстрее, но мощность механизма падает. Такие передачи называют понижающими.

Зачем нужна паразитка

При взаимодействии шестерни и колеса происходит изменение сразу нескольких величин:

  • количества оборотов;
  • мощности;
  • направление вращения.

Только в планетарных узлах с нарезкой зубьев по внутреннему диаметру венца сохраняется направление вращения. При наружном зацеплении ставится две одинаковые шестерни подряд. Их взаимодействие не меняет ничего, кроме направления движения. В этом случае обе зубчатые детали называются шестернями, колеса нет. Вторая, промежуточная, получила название «паразитка», поскольку в вычислениях не участвует, меняет только знак.

Виды зубчатых соединений

Зубчатое зацепление может иметь различную форму зуба на деталях. Это зависит от исходной нагрузки и расположения осей сопрягаемых деталей. Различают виды зубчатых подвижных соединений:

Самое распространенное и простое в исполнении прямозубое зацепление. Наружная поверхность зуба цилиндрическая. Расположение осей шестерни и колеса параллельное. Зуб расположен под прямым углом к торцу детали.

Когда нет возможности увеличить ширину колеса, а надо передать большое усилие, зуб нарезают под углом и за счет этого увеличивают площадь соприкосновения. Расчет передаточного числа при этом не изменяется. Узел становится более компактным и мощным.

Недостаток косозубых зацеплений в дополнительной нагрузке на подшипники. Сила от давления ведущей детали действует перпендикулярно плоскости контакта. Кроме радиального, появляется осевое усилие.

Компенсировать напряжение вдоль оси и еще больше увеличить мощность позволяет шевронное соединение. Колесо и шестерня имеют 2 ряда косых зубьев, направленных в разные стороны. Передающее число рассчитывается аналогично прямозубому зацеплению по соотношению количества зубьев и диаметров. Шевронное зацепление сложное в исполнении. Оно ставится только на механизмах с очень большой нагрузкой.

В конической зубчатой передаче оси расположены под углом. Рабочий элемент нарезается по конической плоскости. Передаточное число таких пар может равняться 1, когда надо только изменить плоскость действия силы. Для увеличения мощности нарезается полукруглый зуб. Передающееся количество оборотов считается только по зубу, диаметр в основном используется при расчетах габаритов узла.

Винтовая передача имеет зуб, нарезанный под углом 45⁰. Это позволяет располагать оси рабочих элементов перпендикулярно в разных плоскостях.

У червячной передачи нет шестерни, ее заменяет червяк. Оси деталей не пересекаются. Они расположены перпендикулярно в пространстве, но разных плоскостях. Передаточное число пары определяется количеством заходов резьбы на червяке.

Кроме перечисленных производят и другие виды передач, но они встречаются крайне редко и к стандартным не относятся.

Многоступенчатые редукторы

Как подобрать нужное передаточное число. Двигатель обычно выдает несколько тысяч оборотов в минуту. На выходе – колесах автомобиля и шпинделе станка, такая скорость вращения приведет к аварии. Мощности исполняющего механизма не хватит, чтобы рабочий инструмент мог резать металл, а колеса сдвинули автомобиль. Одна пара зубчатого зацепления не сможет обеспечить требуемое понижение или ведомая деталь должна иметь огромные размеры.

Создается многоступенчатый узел с несколькими парами зацеплений. Передаточное число редуктора считается как произведение чисел каждой пары.

Читайте также:  Подключение двигателя 380 через конденсатор

Uр – передаточное число редуктора;

Перед тем как подобрать передаточное число редуктора, надо определиться с количеством пар, направлением вращения выходного вала, и делать расчет в обратном порядке, исходя из максимально допустимых габаритов колес.

В многоступенчатом редукторе все зубчатые детали, находящиеся между ведущей шестерней на входе в редуктор и ведомым зубчатым венцом на выходном валу, называются промежуточными. Каждая отдельная пара имеет свое передающееся число, шестерню и колесо.

Редуктор и коробка скоростей

Любая коробка скоростей с зубчатым зацеплением является редуктором, но обратное утверждение неверно.

Коробка скоростей представляет собой редуктор с подвижным валом, на котором расположены шестерни разного размера. Смещаясь вдоль оси, он включает в работу то одну, то другую пару деталей. Изменение происходит за счет поочередного соединения различных шестерен и колес. Они отличаются диаметром и передающимся количеством оборотов. Это дает возможность изменять не только скорость, но и мощность.

Трансмиссия автомобиля

В машине поступательное движение поршня преобразуется во вращательное коленвала. Трансмиссия представляет собой сложный механизм с большим количеством различных узлов, взаимодействующих между собой. Ее назначение — передать вращение от двигателя на колеса и регулировка количества оборотов – скорости и мощности автомобиля.

В состав трансмиссии входит несколько редукторов. Это, прежде всего:

  • коробка передач – скоростей;
  • дифференциал.

Коробка передач в кинематической схеме стоит сразу за коленвалом, изменяет скорость и направление вращения.

Посредством переключения – перемещения вала, шестерни на валу соединяются поочередно с разными колесами. При включении задней скорости, через паразитку меняется направление вращения, автомобиль в результате движется назад.

Дифференциал представляет собой конический редуктор с двумя выходными валами, расположенными в одной оси напротив друг друга. Они смотрят в разные стороны. Передаточное число редуктора – дифференциала небольшое, в пределах 2 единиц. Он меняет положение оси вращения и направление. Благодаря расположению конических зубчатых колес напротив друг друга, при зацеплении с одной шестерней они крутятся в одном направлении относительно положения оси автомобиля, и передают вращательный момент непосредственно на колеса. Дифференциал изменяет скорость и направление вращения ведомых коничек, а за ними и колес.

Как рассчитать передаточное число

Шестерня и колесо имеют разное количество зубов с одинаковым модулем и пропорциональный размер диаметров. Передаточное число показывает, сколько оборотов совершит ведущая деталь, чтобы провернуть ведомую на полный круг. Зубчатые передачи имеют жесткое соединение. Передающееся количество оборотов в них не меняется. Это негативно сказывается на работе узла в условиях перегрузок и запыленности. Зубец не может проскользнуть, как ремень по шкиву и ломается.

Расчет без учета сопротивления

В расчете передаточного числа шестерен используют количество зубьев на каждой детали или их радиусы.

Где u12 – передаточное число шестерни и колеса;

Z2 и Z1 – соответственно количество зубьев ведомого колеса и ведущей шестерни.

Знак «+» ставится, если направление вращения не меняется. Это относится к планетарным редукторам и зубчатым передачам с нарезкой зубцов по внутреннему диаметру колеса. При наличии паразиток – промежуточных деталей, располагающихся между ведущей шестерней и зубчатым венцом, направление вращения изменяется, как и при наружном соединении. В этих случаях в формуле ставится «–».

При наружном соединении двух деталей посредством расположенной между ними паразитки, передаточное число вычисляется как соотношение количества зубьев колеса и шестерни со знаком «+». Паразитка в расчетах не участвует, только меняет направление, и соответственно знак перед формулой.

Обычно положительным считается направление движения по часовой стрелке. Знак играет большую роль при расчетах многоступенчатых редукторов. Определяется передаточное число каждой передачи отдельно по порядку расположения их в кинематической цепи. Знак сразу показывает направление вращения выходного вала и рабочего узла, без дополнительного составления схем.

Вычисление передаточного числа редуктора с несколькими зацеплениями – многоступенчатого, определяется как произведение передаточных чисел и вычисляется по формуле:

Способ расчета передаточного числа позволяет спроектировать редуктор с заранее заданными выходными значениями количества оборотов и теоретически найти передаточное отношение.

Зубчатое зацепление жесткое. Детали не могут проскальзывать относительно друг друга, как в ременной передаче и менять соотношение количества вращений. Поэтому на выходе обороты не изменяются, не зависят от перегруза. Верным получается расчет скорости угловой и количества оборотов.

КПД зубчатой передачи

Для реального расчета передаточного отношения, следует учитывать дополнительные факторы. Формула действительна для угловой скорости, что касается момента силы и мощности, то они в реальном редукторе значительно меньше. Их величину уменьшает сопротивление передаточных моментов:

  • трение соприкасаемых поверхностей;
  • изгиб и скручивание деталей под воздействием силы и сопротивление деформации;
  • потери на шпонках и шлицах;
  • трение в подшипниках.

Для каждого вида соединения, подшипника и узла имеются свои корректирующие коэффициенты. Они включаются в формулу. Конструктора не делают расчеты по изгибу каждой шпонки и подшипника. В справочнике имеются все необходимые коэффициенты. При необходимости их можно рассчитать. Формулы простотой не отличаются. В них используются элементы высшей математики. В основе расчетов способность и свойство хромо-никелевых сталей, их пластичность, сопротивление на растяжение, изгиб, излом и другие параметры, включая размеры детали.

Что касается подшипников, то в техническом справочнике, по которому их выбирают, указаны все данные для расчета их рабочего состояния.

При расчете мощности, основным из показателей зубчатых зацепления является пятно контакта, оно указывается в процентах и его размер имеет большое значение. Идеальную форму и касание по всей эвольвенте могут иметь только нарисованные зубья. На практике они изготавливаются с погрешностью в несколько сотых долей мм. Во время работы узла под нагрузкой на эвольвенте появляются пятна в местах воздействия деталей друг на друга. Чем больше площадь на поверхности зуба они занимают, тем лучше передается усилие при вращении.

Все коэффициенты объединяются вместе, и в результате получается значение КПД редуктора. Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Он определяется соотношением мощности на входном и выходном валах. Чес больше зацеплений, соединений и подшипников, тем меньше КПД.

Передаточное отношение зубчатой передачи

Значение передаточного числа зубчатой передачи совпадает передаточным отношением. Величина угловой скорости и момента силы изменяется пропорционально диаметру, и соответственно количеству зубьев, но имеет обратное значение.

Чем больше количество зубьев, тем меньше угловая скорость и сила воздействия – мощность.

При схематическом изображении величины силы и перемещения шестерню и колесо можно представить в виде рычага с опорой в точке контакта зубьев и сторонами, равными диаметрам сопрягаемых деталей. При смещении на 1 зубец их крайние точки проходят одинаковое расстояние. Но угол поворота и крутящий момент на каждой детали разный.

Например, шестерня с 10 зубьями проворачивается на 36°. Одновременно с ней деталь с 30 зубцами смещается на 12°. Угловая скорость детали с меньшим диаметром значительно больше, в 3 раза. Одновременно и путь, который проходит точка на наружном диаметре имеет обратно пропорциональное отношение. На шестерне перемещение наружного диаметра меньше. Момент силы увеличивается обратно пропорционально соотношению перемещения.

Крутящий момент увеличивается вместе с радиусом детали. Он прямо пропорционален размеру плеча воздействия – длине воображаемого рычага.

Передаточное отношение показывает, насколько изменился момент силы при передаче его через зубчатое зацепление. Цифровое значение совпадает с переданным числом оборотов.

Передаточное отношение редуктора вычисляется по формуле:

где U12 – передаточное отношение шестерни относительно колеса;

ω1 и ω2 – угловые скорости ведущего и ведомого элемента соединения;

Отношение угловых скоростей можно считать через число зубьев. При этом направление вращения не учитывается и все цифры с положительным знаком.

Зубчатая передача имеет самый высокий КПД и наименьшую защиту от перегруза – ломается элемент приложения силы, приходится делать новую дорогостоящую деталь со сложной технологией изготовления.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.