Конические передачи – одни из важнейших деталей любого транспорта

Виды, устройство и принцип работы главной передачи

Главная передача автомобиля – элемент трансмиссии, в наиболее распространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива. Рассмотрим устройство, принцип действия, виды и требования к механизму трансмиссии.

Принцип работы

Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.

Устройство и основные требования к главной передаче

Устройство рассматриваемого механизма простое: главная передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор). Ведущая шестерня имеет меньший размер, при этом она имеет связь с вторичным валом коробки передач. Ведомая шестерня больше ведущей, а связана она с дифференциалом и, соответственно, с колесами машины.

Схема главной передачи ведущего моста автомобиля: 1 — ведущие колеса; 2 — полуось; 3 — ведомая шестерня; 4 -ведущий вал; 5 -ведущая шестерня

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к главной передаче:

минимальный уровень шума и вибраций при работе;
минимальный расход топлива;
высокий КПД;
обеспечение высоких тягово-динамических характеристик;
технологичность;
минимальные габаритные размеры (чтобы увеличить клиренс и не повышать уровень пола в автомобиле);
минимальная масса;
высокая надежность;
минимальная необходимость в обслуживании.

Увеличить КПД главной передачи можно повысив качество изготовления зубьев обоих шестерен, а также увеличив жесткость деталей и применив в конструкции подшипники качения. Отметим, что максимально сокращать вибрации и шум при работе чаще всего требуется для зубчатых редукторов легковых автомобилей. Вибрации и шум можно минимизировать, обеспечив надежное смазывание зубьев, повысив точность зацепления зубчатых колес, увеличив диаметр валов, а также прочими мерами, которые повышают жесткость элементов механизма.

Классификация главных передач

По числу пар зацеплений

Одинарная — имеет в составе только одну пару шестерен: ведомую и ведущую.
Двойная — имеет в составе две пары зубчатых колес. Делится на двойную центральную или двойную разнесенную. Двойная центральная располагается только в ведущем мосту, а двойная разнесенная еще и в ступице ведущих колес. Применяется на грузовом транспорте, так как на нем требуется повышенное передаточное число.

Одинарная и двойная главная передача

По виду зубчатого соединения

Цилиндрическая. Применяется на машинах с передним приводом, в которых двигатель и коробка переключения передач имеют поперечное расположение. В этом типе соединения применяются шестерни с шевронными и косыми зубьями.
Коническая. Используется на тех заднеприводных машинах, в которых не важны размеры механизмов и нет ограничений на уровень шума.
Гипоидная — самый популярный вид зубчатого соединения для автомобилей с задним приводом.
Червячная -в конструкции трансмиссии автомобилей практически не применяется.

Цилиндрическая главная передача

По компоновке

Размещенные в коробке передач либо в силовом агрегате. На переднеприводных автомобилях главная передача расположена непосредственно в корпусе КПП.
Размещенные отдельно от КПП. В машинах с задним приводом главная пара шестерен располагается в картере ведущего моста вместе с дифференциалом.

Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.

Коническая главная передача

Преимущества и недостатки

Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:

Цилиндрическая главная передача. Максимальное передаточное число ограничено значением 4,2. Дальнейшее увеличение отношения числа зубьев ведет к существенному увеличению размера механизма, а также повышению уровня шума.
Гипоидная главная передача. Этот тип отличается низкой нагрузкой на зубья и пониженным уровнем шума. При этом из-за смещения в зацеплении шестерен повышается трение скольжения и понижается КПД, но в то же время появляется возможность опустить карданный вал максимально низко. Передаточное число для легковых автомашин – 3,5-4,5; для грузовых – 5-7;.
Коническая главная передача. Используется редко из-за большого размера и шумности.
Червячная главная передача. Данная разновидность зубчатого соединения из-за трудоемкости изготовления и высокой стоимости производства практически не используется.

Главная передача — это неотъемлемая часть трансмиссии, от которой зависит расход топлива, максимальная скорость и время разгона машины. Именно поэтому при тюнинге трансмиссии пару зубчатых колес часто меняют на улучшенный вариант. Это помогает снизить нагрузку на КПП и сцепление, а также улучшить разгонную динамику.

Техническая механика. Конспекты лекций (стр. 14 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Раздел 3. Детали машин и механизмов

Тема 3.1 Общие положения деталей машин

Лекция № 27 «Введение в детали машин»

1 Введение в детали машин

Машиной называется устройство, создаваемое человеком, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности. Под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и т. д.

Машину характеризуют следующие признаки:

— преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии;

— определенность движения всех ее частей при заданном движении одной части;

— искусственность происхождения в результате труда человека.

Все многообразие машин можно разделить по характеру рабочего процесса на классы: машины-двигатели — энергетические машины, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, тепловой и т. д.) в механическую энергию (твердого тела); машины-преобразователи — энергетические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в энергию любого вида (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т. д.); транспортные машины, преобразующие механическую энергию двигателя в энергию перемещения масс и предназначенные для перемещения людей и грузов; технологические машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета, состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния; информационные машины, предназначенные для получения и преобразования информации.

В машине можно выделить следующие основные части: приемник, непосредственно воспринимающий действие внешних сил, приводящих машину в движение (например, поршень в двигателе); исполнительные механизмы, производящие работу, для получения которой предназначена машина (например, шпиндель станка); передаточные механизмы, или приводы, служащие для передачи и преобразования движения от приемника к исполнительному механизму (например, кривошипный механизм, редуктор и др.). Кроме указанных основных частей машина имеет части для управления и регулирования движения, а также неподвижную часть (станину, фундамент), служащую для поддержания движущихся звеньев машины.

Детали машин — это составные части машин и механизмов, каждая из которых изготовлена без применения сборки (например, вал, шестерня, болт, шплинт, ходовой винт станка, гайка). В машине можно выделить совокупность совместно работающих деталей, которые представляют собой конструктивно обособленные единицы, объединенные одним назначением; эти сборочные единицы называют узлами. Узлы одной машины можно изготавливать на разных заводах. Примерами таких узлов являются муфты, редукторы, электрошпиндели, шарикоподшипники.

Основные требования к машинам и деталям.

Основные тенденции в развитии машиностроения: увеличение производительности и мощности машин, скоростей, давлений и других показателей интенсивности технологических процессов, повышение к. п. д. машин, уменьшение их массы и габаритов, широкую автоматизацию управления машинами, повышение их надежности и долговечности, снижение стоимости изготовления, повышение экономической эффективности эксплуатации, удобства и безопасности обслуживания.

С этими тенденциями непосредственно связаны общие требования, предъявляемые к машинам независимо от их назначения: высокая производительность; высокий к. п. д.; удобство и простота сборки, разборки, обслуживания и управления; низкая стоимость изготовления; надежность; долговечность и безопасность в работе; малые габариты и масса. Отсюда вытекают следующие основные требования к деталям любой машины:

прочность — деталь не должна разрушаться или получать остаточные деформации под влиянием действующих на нее сил в течение заданного срока службы; жесткость — упругие перемещения, возникающие в детали под влиянием действующих на нее сил, не должны превышать некоторых допустимых заранее заданных величин;

износостойкость — износ детали в течение заданного срока службы не должен вызывать нарушения характера сопряжения ее с другими деталями и приводить к недопустимому уменьшению ее прочности;

малая масса и минимальные габариты — деталь должна иметь достаточные прочность, жесткость и износостойкость при минимально возможных габаритах и массе;

недефицитность материалов — удовлетворение всех предыдущих требований не должно осуществляться за счет применения дефицитных материалов, так как использование таких материалов приводит к резкому увеличению стоимости детали;

технологичность — форму и материал детали желательно выбирать такими, чтобы изготовление ее требовало наименьших затрат труда и времени;

безопасность — форма и размеры детали должны обеспечивать безопасность обслуживающего персонала при изготовлении и эксплуатации машины;

соответствие государственным стандартам — деталь должна удовлетворять действующим стандартам на формы, размеры, сорта и марки материала.

Наиболее распространенными материалами в машиностроении являются стали различных марок, чугуны, бронза, пластмассы, древесина, резина и др.

Тема 3.2 Общие положения деталей машин

Лекция № 28 «Общие сведения о передачах»

1 Механические передачи

Механическими передачами или просто передачами называют механизмы, служащие для передачи механической энергии на расстояние, как правило, с изменением скоростей и моментов, а иногда и с преобразованием видов и законов движения.

В машиностроении широко применяются различные передачи. В таких машинах, как автомобиль или металлорежущий станок, имеется по несколько десятков зубчатых передач, а мировой выпуск зубчатых колес исчисляется миллионами штук в день.

По принципу работы передачи делятся:

на передачи трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные) и с гибкой связью (ременные);

передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные).

Наиболее распространенными являются передачи вращательного движения. Это объясняется существенным преимуществом вращательного движения по сравнению с движением возвратно-поступательным. В последнем случае имеют место потери времени на холостые ходы (вперед — рабочий ход, назад — холостой), а также большие динамические нагрузки, связанные с изменениями направления движения, что ограничивает увеличение рабочих скоростей машин.

Читать еще: Коробка передач камаз

Нецелесообразность, а иногда невозможность прямого соединения двигателя и машины объясняется следующими факторами:

— несовпадением их скоростей (двигатели обычно имеют большие угловые скорости, что позволяет делать их компактными, в рабочих же органах машин-орудий часто требуется большой момент при относительно небольших скоростях);

— необходимостью изменять скорость машины при постоянной скорости выбранного двигателя;

— необходимостью в ряде случаев одним двигателем приводить в движение несколько механизмов.

В современных машинах применяют механические, гидравлические, пневматические и электрические передачи.

Механические передачи классифицируют по следующим признакам:

— по физическим условиям передачи движения: трением (фрикционные, ременные, канатные); сцеплением одного звена с другим (зубчатые, червячные, цепные);

— по способу соединения ведущего и ведомого звеньев: передачи с непосредственным касанием ведущего и ведомого звеньев — фрикционные, зубчатые, червячные; передачи с промежуточным звеном, соединяющим ведущее и ведомое звенья — ременные, канатные, цепные.

Рис. 53 Передача вращения непосредственным касанием

Рис. 54 Передача с промежуточным звеном

В каждом передаточном механизме различают два основных звена: ведущее и ведомое. Между ведущим и ведомым звеньями в многоступенчатых передачах размещаются промежуточные звенья.

Передаточное отношение (i) — одна из важных характеристик механической передачи вращательного движения, находится как отношение угловой скорости ведущего элемента (ω1) механической передачи к угловой скорости ведомого элемента(ω2) или отношение частоты вращения ведущего элемента (n1) механической передачи к частоте вращения ведомого элемента (n2).

Характеристика передаточное отношение применима как к механической передаче с одной ступенью (одной кинематической парой), так и к механическим передачам со множеством ступеней. Во втором случае передаточное отношение всей механической передачи будет равно произведению передаточных отношений всех ступеней.

Механизмы с передаточным отношением больше единицы — редукторы (понижающие редукторы), меньше единицы — мультипликаторы (повышающие редукторы).

Тема 3.3 Фрикционные передачи

Лекция № 29 «Фрикционные передачи»

1 Фрикционные передачи

Фрикционная передача основана на использовании силы трения , возникающей в месте контакта фрикционных катков 1 и 2 (рис. 55) в результате прижатия их друг к другу силой F0 и приложения к ведущему катку 1 момента М1.

Рис. 55 Фрикционная передача

Фрикционные механизмы в зависимости от относительного расположения геометрических осей валов делятся на передачи:

— с параллельными осями — с цилиндрическими катками (рис. 56, а), с коническими катками (рис. 56, б);

— с пересекающимися осями — с коническими катками (рис. 56, б), с цилиндрическими катками — лобовая передача (рис. 56, г).

Рис. 56 Виды фрикционных передач

Достоинства фрикционных передач: простота конструкции; плавность, бесшумность работы; возможность осуществления передач с плавным (бесступенчатым) изменением передаточного отношения, возможность проскальзывания фрикционных катков при перегрузках, что предохраняет от поломок детали приводимого в движение механизма.

Недостатки фрикционных передач: ограниченная величина передаваемой мощности (для цилиндрической фрикционной передачи обычно до 10 кВт); большая нагрузка на валы и опоры валов; непостоянство передаточного отношения, являющееся следствием взаимного проскальзывания катков; повышенный износ катков, вследствие которого передача начинает работать со значительным шумом; сравнительно низкий к. п. д. (для передач обычного типа η = 0,8÷0,9).

Фрикционные передачи могут осуществляться с постоянным или переменным передаточным отношением. Фрикционные передачи, обеспечивающие бесступенчатое изменение угловой скорости ведомого вала, называют вариаторами (рис. 57). Широкое распространение получили фрикционные вариаторы, применяемые в станках, кузнечно-прессовом оборудовании, в механизмах приборов и т. д.

В качестве примера фрикционных передач с переменным передаточным отношением рассмотрим лобовой вариатор, предназначенный для передачи вращения между пересекающимися осями валов.

Рис. 57 Вариатор

Изменение направления вращения ведомого вала при неизменном направлении вращения ведущего вала называется реверсированием хода.

Детали машин

Механические передачи

Общие понятия и определения

Передачей, в общем случае, называется устройство, предназначенное для передачи энергии из одной точки пространства в другую, расположенную на некотором расстоянии от первой.

В зависимости от вида передаваемой энергии передачи делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и т.п.
Курс «Детали машин» изучает механические передачи, предназначенные для передачи механической энергии.

Механической передачей называют устройство (механизм, агрегат) , предназначенное для передачи энергии механического движения, как правило, с преобразованием его кинематических и силовых параметров, а иногда и самого вида движения (вращательного в поступательное или сложное и т. п.) .
Наибольшее распространение в технике получили передачи вращательного движения, которым в курсе деталей машин уделено основное внимание (далее под термином передача подразумевается, если это не оговорено особо, именно передача вращательного движения) .

В общем случае в любой машине можно выделить три составные части: двигатель, передачу и исполнительный элемент.
Механическая энергия, приводящая в движение машину или отдельный ее механизм, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя, которая передается к исполнительному элементу посредством механической передачи или передаточного устройства. Передачу механической энергии от двигателя к исполнительному элементу машины осуществляют с помощью различных передаточных механизмов (в дальнейшем – передач) : зубчатых, червячных, ременных, цепных, фрикционных и т. п.

Функции механических передач

Передавая механическую энергию от двигателя к исполнительному элементу (элементам) , передачи одновременно могут выполнять одну или несколько из следующих функций.

Понижение (или повышение) частоты вращения от вала двигателя к валу исполнительного элемента.
Понижение частоты вращения называют редуцированием , а закрытые передачи, понижающие частоты вращения, — редукторами .
Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мультипликаторами .
В технике и машиностроении наибольшее применение получили понижающие передачи , поэтому в курсе Детали машин им уделяется преимущественное внимание. Впрочем, принципиальная разница в расчетах редуцирующих передач и ускорителей невелика.

Изменение направления потока мощности.
Примером может служить зубчатая передача (редуктор) заднего моста автомобиля. Ось вращения вала двигателя у большинства автомобилей составляет с осью вращения колес прямой угол. Для изменения направления потока мощности в данном случае применяют коническую зубчатую передачу.

Регулирование частоты вращения ведомого вала.
С изменением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент. Для регулирования частоты вращения ведомого вала применяют коробки передач и вариаторы.
Коробки передач обеспечивают ступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала в зависимости от числа ступеней и включенной ступени.
Вариаторы обеспечивают бесступенчатое в некотором диапазоне изменение частоты вращения ведомого вала.

Преобразование одного вида движения в другой (вращательного в поступательное, равномерного в прерывистое и т. д.).

Реверсирование движения — изменение направления вращения выходного вала машины в ту или иную сторону в зависимости от функциональной необходимости.

Распределение энергии двигателя между несколькими исполнительными элементами машины.
Так, любой сельскохозяйственный комбайн вмещает несколько механизмов, выполняющих самостоятельные технологические операции по уборке урожая, при этом каждый из этих механизмов приводит в движение собственный исполнительный элемент (ходовую часть, жатку, молотилку, очистку и т. п.) . Поскольку комбайн, как правило, оснащен одной силовой установкой (двигателем) , при помощи передач его энергия распределяется между каждым из обособленных механизмов.

Классификация механических передач

В зависимости от принципа действия механические передачи разделяют на две основные группы:

передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные) ;
передачи трением (фрикционные, ременные) .

Каждая из указанных групп передач подразделяется на две подгруппы:

передачи с непосредственным контактом передающих звеньев;
передачи с гибкой связью (цепь, ремень) между передающими звеньями.

Кроме этих основных классификационных признаков передачи подразделяют по некоторым другим конструктивным характеристикам: расположению валов, характеру изменения вращающего момента и угловой скорости, по количеству ступеней и т. д.

Классификация механических передач по различным признакам представлена ниже.

1. По способу передачи движения от входного вала к выходному:
1.1. Передачи зацеплением:
1.1.1. с непосредственным контактом тел вращения — зубчатые, червячные, винтовые;
1.1.2. с гибкой связью — цепные, зубчато-ременные.
1.2. Фрикционные передачи:
1.2.1. с непосредственным контактом тел вращения – фрикционные;
1.2.2. с гибкой связью — ременные.

2. По взаимному расположению валов в пространстве :
2.1. с параллельными осями валов — зубчатые с цилиндрическими колесами, фрикционные с цилиндрическими роликами, цепные;
2.2. с пересекающимися осями валов — зубчатые и фрикционные конические, фрикционные лобовые;
2.3. с перекрещивающимися осями — зубчатые — винтовые и гипоидные, червячные, лобовые фрикционные со смещением ролика.

3. По характеру изменения угловой скорости выходного вала по отношению к входному: редуцирующие (понижающие) и мультиплицирующие (повышающие) .

4. По характеру изменения передаточного отношения (числа) : передачи с постоянным (неизменным) передаточным отношением и передачи с переменным (изменяемым или по величине, или по направлению или и то и другое вместе) передаточным отношением.

5. По подвижности осей и валов : передачи с неподвижными осями валов — рядовые (коробки скоростей, редукторы) , передачи с подвижными осями валов (планетарные передачи, вариаторы с поворотными роликами) .

6. По количеству ступеней преобразования движения: одно-, двух-, трех- и многоступенчатые.

7. По конструктивному оформлению : закрытые и открытые (безкорпусные) .

Наибольшее распространение в технике получили следующие виды механических передач:

Зубчатые (цилиндрические, конические, гипоидные, волновые, планетарные и т. п.) ;
Ременные (плоскоременные, клиноременные, круглоременные и т. п.) ;
Червячные;
Фрикционные (постоянной передачи, реверсы и вариаторы) ;
Винтовые передачи.

Зубчато-ременные передачи можно выделить в отдельную группу передач с промежуточной гибкой связью, поскольку они способны передавать мощность и посредством трения, и посредством зацепления.

Основные характеристики механических передач

Главными характеристиками передачи, необходимыми для ее расчета и проектирования, являются передаваемые мощности (по величине и направлению) и скорости вращения валов – входных (ведущих) , промежуточных, выходных (ведомых) .
В технических расчетах вместо угловых скоростей обычно используются частоты вращения валов — n_вх и n_вых , измеряемые в оборотах за минуту. Соотношение между угловой скоростью ω (рад/сек) и частотой вращения n (об/мин) :

Еще важный параметр механической передачи – коэффициент полезного действия (КПД) , характеризующий потери мощности при передаче от двигателя к исполнительному элементу.

Механические передачи

Под передачами понимают механические устройства, позволяющие передавать энергию от машины-двигателя к машине-орудию. В современных машинах передача энергии осуществляется механическими, гидравлическими и пневматическими передачами: Во всех механических передачах вал и насаженные на него детали (зубчатые колеса, шкивы и т. п.), передающие вращающий момент, называются ведущими, а детали, приводимые в движение от ведущих,— ведомыми. Между ведущим и ведомым валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.

Передачи классифицируют по двум признакам:
1) по способу передачи движения: трением — фрикционные, ременные, канатные; зацеплением — зубчатые, червячные, винтовые, цепные;
2) по способу соединения ведущего и ведомого звеньев: непосредственным соприкосновением — фрикционные, зубчатые, червячные, винтовые; с дополнительной связью — ременные, цепные.

Передачи выполняют как с постоянным, так и с переменным передаточным числом, причем изменение передаточного числа может быть ступенчатым и бесступенчатым.

Читать еще: Автомобильные аккумуляторы – необходимая составляющая транспорта

Фрикционные передачи состоят из двух катков (колес) цилиндрической или конической формы, насаженных на валы и прижатых друг к другу внешней силой. Движение передается возникающей между катками силой трения.

Ременные передачи применяются в основном в тех случаях, когда валы расположены на значительном расстоянии друг от друга и когда от передачи не требуется строгого постоянства передаточного числа. Ременные передачи являются одним из старейших видов механических передач и используются почти во всех отраслях машиностроения.

Передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и бесконечного ремня, натянутого на шкивы.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают передачи: плоскоременные, клиноременные и кругло-ременные.

Для обеспечения требуемого натяжения ремня в состав передачи обычно вводят специальные натяжные устройства (электродвигатель ставят на подвижных направляющих или подвешивают шарнирно и др.).

Наиболее широко распространенным типом механических передач являются зубчатые передачи. Основными достоинствами этих передач являются высокий КПД (до 0,98), компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами, постоянство передаточного числа, возможность передачи больших мощностей.

Зубчатые передачи и колеса классифицируют по следующим основным признакам:
1) по взаимному расположению осей колес; различают цилиндрические с параллельными осями, причем зацепление может быть как наружным, так и внутренним (рис. 3.11); конические, когда они пересекаются (рис. 3.12); коническая передача с перекрещивающимися осями (гипоидная); реечные передачи, служащие для преобразования вращательного движения шестерни в поступательное движение зубчатой рейки, и наоборот;

2) по расположению зубьев относительно образующей колес; различают прямозубые (рис. 3.11, а и рис. 3.12, а), косозубые (рис. 3.11,6 и рис. 3.12,6), шевронные (рис. 3.11, в) и с криволинейными зубьями (рис. 3.12, в). При переходе от прямозубых передач к непрямозубым повышается плавность работы, уменьшается износ и шум. По форме профиля зубьев различают эвольвентные, циклоидальные и круговые зацепления.

Для передачи вращательного движения между валами, оси которых скрещиваются, применяются червячные передачи.

Червячная передача (рис. 3.13) состоит из вращающегося винта 1, называемого червяком, и червячного колеса 2, имеющего на своем ободе зубья, сцепляющиеся с витками червяка. Ведущим звеном передачи обычно является червяк, одно-, двух-или четырехзаходный.

К числу механических передач зацеплением кроме зубчатых и червячных относятся также цепные и винтовые передачи.

Цепные передачи применяются, когда необходимо передать вращательное движение без проскальзывания между валами, расположенными друг от друга на значительном расстоянии (до 8 м).

Цепная передача основана на зацеплении тягового органа в виде бесконечной замкнутой цепи со звездочками, представляющими собой зубчатые колеса с зубьями специального профиля. Цепь может охватывать две или более звездочек.

КПД цепной передачи сравнительно высок и составляет 0,96—0,98.

Наиболее распространенными являются приводные втулочные (рис. 3.14), роликовые, зубчатые и фасонно-звенные цепи.

Винтовые передачи (винт—гайка) служат для преобразования вращательного движения в поступательное, а в некоторых случаях наоборот.

Достоинства винтовых передач: легкость получения медленного движения при большом выигрыше в силе; простота конструкции и технологии изготовления; способность воспринимать большие нагрузки и осуществлять перемещения с большой точностью. Недостатком таких передач является большое трение, обусловливающее их повышенный износ и низкий КПД.

Вращающиеся детали в машинах и механизмах устанавливают на осях и валах. Оси бывают вращающиеся и неподвижные, причем они -не передают вращающий момент и, следовательно, испытывают лишь деформацию изгиба. Валы в отличие от осей служат для передачи вращающих моментов и под действием приложенных к ним нагрузок испытывают деформации кручения и изгиба.

Опорные поверхности осей и валов называются цапфами. Концевые цапфы называются шипами, а промежуточные — шейками, (рис. 3.15). Концевая часть вала, предназначенная для передачи осевой нагрузки неподвижной опоре, называется пятой.

Опорами валов и вращающихся осей служат подшипники и подпятники. Подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки и передают их на корпус или раму машины. С помощью подшипников валы и оси устанавливают в определенном положении относительно других деталей машины. Подпятники воспринимают осевые нагрузки, преимущественно вертикальные.

Подшипники и подпятники по виду трения разделяются на опоры скольжения и опоры каления; у последних трение скольжения заменено трением качения путем использования промежуточных тел качения в виде шариков или роликов.

Подшипники скольжения обычно состоят из двух основных элементов: корпуса и вкладыша из антифрикционного материала. Эти подшипники -просты, надежны в эксплуатации, но имеют сравнительно малый КПД и значительный расход смазки.

Подшипники скольжения можно разделить на две группы: неразъемные (или глухие) и разъемные. Разъемный подшипник (рис. 3.16) состоит из корпуса 1, крышки 4, болтов или шпилек 3, скрепляющих крышку с корпусом, и вкладыша 2, состоящего из двух половин. Через отверстие в крышке 4 подается густая или жидкая смазка. Износ вкладышей компенсируется поджатием верхней крышки.

Подшипники качения стандартизированы и выпускаются промышленностью в массовом количестве в большом диапазоне типоразмеров с наружным диаметром от 1,5 мм до 2,6 м и массой от 0,5 г до 3,5 т.

Подшипники качения (рис. 3.17) в большинстве случаев состоят из двух колец 1 (наружного) и 2 (внутреннего), тел качения 4 (шариков или роликов) и сепаратора 3, удерживающего тела качения на расстоянии друг от друга.

Рис. 3.17. Подшипник качения (разрез).

Рис. 3.18. Радиально-упорный роликовый (а) и упорный шариковый (б) подшипники.

Эти подшипники по сравнению с подшипниками скольжения имеют меньшие моменты сил трения (т. е. более высокий КПД), сравнительно небольшой нагрев, незначительный расход смазки и малую ширину. Недостатками являются чувствительность к ударным нагрузкам и относительно большие радиальные размеры.

В зависимости от формы тел качения подшипники делятся на шариковые и роликовые. Ролики бывают: цилиндрические короткие и длинные, конические, бочкообразные и игольчатые.

По виду воспринимаемой нагрузки подшипники делятся на радиальные (рис. 3.17), радиально-упорные (рис. 3.18,а) и упорные (рис. 3.18,6).

По количеству рядов тел качения подшипники бывают одно- и двухрядные.

Муфты — это устройства, предназначенные для соединения валов между собой или с другими вращающимися на валах деталями (зубчатыми колесами, звездочками, шкивами и т. д.).

Муфты по конструкции можно разделить на три основные группы: постоянные, не допускающие расцепления (разъединения) валов в процессе эксплуатации машин; сцепные, позволяющие сцеплять и расцеплять валы как во время остановки, так и во время работы (на ходу); предохранительные, сцепляющие и расцепляющие валы автоматически при изменении режима работы машины.

К постоянным муфтам относятся: глухие, применяемые при строгой соосности соединяемых валов; компенсирующие, допускающие смещение и перекосы осей соединяемых валов; упругие, смягчающие толчки и удары.

Наиболее распространены глухие муфты: продольно-свертная и поперечно-свертная (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Глухая поперечно-свертная муфта.

Рис. 3.20. Дисковая фрикционная муфта.

Сцепные управляемые муфты подразделяются на кулачковые и зубчатые, основанные на зацеплении полумуфт, и фрикционные, в которых используется трение для плавного сцепления ведущего и ведомого валов под нагрузкой. По форме и числу рабочих поверхностей фрикционные муфты делятся на дисковые, многодисковые и конические.

Простейшая дисковая фрикционная муфта (рис. 3.20) состоит из полумуфты 2, неподвижно насаженной на вал, и полумуфты 1, которая может смещаться в осевом направлении с помощью управляющего механизма. Для включения муфты к подвижной полумуфте прикладывается усилие Q, при этом на торцевых поверхностях соприкосновения полумуфт возникает момент сил трения, вращающий ведомую полумуфту.

Любая фрикционная муфта, отрегулированная на передачу предельного для машины момента, выполняет функции предохранительной. Есть и другие конструкции предохранительных муфт, например со срезными (срезывающимися) штифтами и др.

Механические передачи. Классификация. Основные параметры

Механической передачей называют механизм, который преобразует параметры движения двигателя в процессе передачи его от двигателя к исполнительным органам машины.

Согласование режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов машины осуществляют с помощью передач.

В курсе «Детали машин» изучают механические передачи общего назначения. Все механические передачи разделяют на две основные группы:

— передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные);

— передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, цепные, винтовые).

В каждой передаче различают два основных вала: входной и выходной, или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.

Основные характеристики передач:

— мощность P₁ на входе и Р₂ на выходе, Вт;

— быстроходность, которая выражается частотой вращения n₁ на входе и n₂ на выходе, мин -1 , или угловыми скоростями и , с -1 .

Эти характеристики минимально необходимы и достаточны для проведения проектного расчета любой передачи.

Кроме основных, различают производные характеристики:

— коэффициент полезного действия (КПД)

, или

где ‑ мощность, потерянная в передаче;

— передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности,

Производные характеристики часто используют взамен основных. Например, передачу можно определять с помощью , , , .

При > 1, > передача понижающая, или редуктор.

При -1 :

, где

— связь между вращающими моментами на ведущем и ведомом валах через передаточное отношение и КПД :

Принцип действия и классификация фрикционных передач и вариаторов. Критерии расчета

Работа фрикционной передачи основана на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сил прижатия . При этом должно быть

где ‑ окружная сила;

‑ сила трения между катками.

Для передачи с цилиндрическими катками

где ‑ коэффициент трения.

Нарушение этого условия приводит к буксованию и быстрому износу катков.

Классификацируют передач по

возможности регулирования передаточного отношения:

‑ передачи нерегулируемые, т. е. с постоянным передаточным отношением;

‑ передачи регулируемые, или вариаторы, позволяющие изменять передаточное отношение;

форме поверхности рабочих катков:

‑ с параллельными валами;

‑ с пересекающимися валами.

Критериями расчета являются нижеследующие. При работе фрикционных пар происходят следующие виды разрушения рабочих поверхностей:

1 Усталостное выкрашивание — в передачах, работающих в масле, когда образуется жидкостное трение. В этих условиях рабочие поверхности разделяются слоем масла, а износ сводится к минимуму.

2 Износ — в передачах, работающих без смазки, или при отсутствии условий для образований режима жидкостного трения.

3 Задир поверхности — связан с буксованием или с перегревом передачи при больших скоростях и нагрузках в условиях недостаточной смазки.

Все перечисленные виды разрушения зависят от напряжений в месте контакта. Поэтому прочность и долговечность фрикционных пар оценивают по контактным напряжениям. Расчетные контактные напряжения при начальном касании по линии (тела качения — цилиндры, конусы, торы и ролики с образующими одного радиуса) определяют по формуле:

При начальном касании в точке:

Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача не позволяет такого регулирования). Применение фрикционных вариаторов на практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей ‑ до 10 реже до 20 кВт. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным КПД. При больших мощностях трудно обеспечивать необходимую силу прижатия катков. Эта сила, а также соответствующие нагрузки на валы и опоры становятся слишком большими, конструкция вариатора и нажимного устройства усложняется.

Читать еще: Автомобили isuzu — модельный ряд автомобилей исузу

Фрикционные вариаторы нашли применение в станкостроении, сварочных и литейных машинах, машинах текстильной, химической и бумажной промышленности, различных отраслях приборостроения и т. д. Фрикционные передачи любого типа неприменимы в конструкциях, от которых требуется жесткая кинематическая связь, не допускающая проскальзывания или накопления ошибок взаимного положения валов..

Максимальное и минимальное передаточные отношения

Диапазон регулирования является одной из основных характеристик любого варианта.

Теоретически для лобового вариатора можно получить → 0, a D→ .

Практически диапазон регулирования ограничивают .

Вариатор с раздвижными конусами.

Передающим элементом служит клиновой ремень или специальная цепь. Винтовой механизм управления раздвигает одну и сдвигает другую пару конусов одновременно на одну и ту же величину. При этом ремень перемещается на другие рабочие диаметры без изменения своей длины.

; ;

Силовой расчет выполняют по теории ременных передач или с помощью специальных таблиц. Максимальную (расчетную) нагрузку ремня определяют в положении, соответствующем .

В этом варианте на ведущем и ведомом валах закреплены чашки 1 и 2, выполненные по форме кругового тора. Между чашками зажаты ролики 3. Изменения передаточного отношения достигают поворотом роликов вокруг осей О. Оси роликов закреплены в специальной рамке так, что они всегда располагаются симметрично относительно оси чашек. Ошибки в расположении осей вызывают неравномерную нагрузку роликов, дополнительное скольжение и износ, снижают КПД. Условием минимума скольжения является, кроме того, минимальное отклонение вершин начальных конусов роликов от оси чашек.

У торовых вариаторов скольжение удается свести к минимуму при соответствующих соотношениях геометрических параметров. В этом заключается основное преимущество торового вариатора.

Недостатками его являются сложность конструкции, высокие требования к точности изготовления и монтажа.

Текущее передаточное отношение (без учета скольжения)

Предельные определяют по максимальному углу отклонения роликов . При этом углы отклонения влево от оси ОО считают отрицательными.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10818 — | 8088 — или читать все.

Главная передача и все,что нужно о ней знать.

Устройство главной передачи

По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:

цилиндрическая – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом;
коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;
червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.

Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП .

В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.

Принцип работы

Основная характеристика этого редуктора — передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д. Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.

Основные требования. Современные тенденции

Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:

Надежность;
Минимальная потребность в обслуживании;
Высокие показатели КПД;
Плавность и бесшумность;
Минимально возможные габаритные размеры.

Естественно, идеального варианта не существует, поэтому конструкторам при выборе типа главной передачи приходится искать компромиссы.

Отказаться от использования главной передачи в конструкции трансмиссии пока не получается, поэтому все наработки направлены на повышение эксплуатационных показателей.

Примечательно, что изменение рабочих параметров редуктора является одним из основных видов тюнинга трансмиссии. За счет установки шестерен с измененным передаточным числом можно существенно повлиять на динамику авто, максимальную скорость, расход топлива, нагрузку на КПП и силовой агрегат.

Напоследок стоит упомянуть особенности конструкции роботизированных КПП с двойным сцеплением, что сказывается и на устройстве главной передачи. В таких КПП парные и непарные передачи разделены, поэтому на выходе имеется два вторичных вала. И каждый из них передает вращение на свою ведущую шестерню главной передачи. То есть, в таких редукторах ведущих шестерен – две, а ведомая только одна.

Схема коробки передач DSG

Эта конструктивная особенность позволяет сделать передаточное число на редукторе изменяемым. Для этого всего лишь используются ведущие шестеренки с разным количеством зубьев. К примеру, при задействовании ряда непарных передач для повышения тягового усилия используется шестерня, обеспечивающая большее передаточное число, а шестерня парного ряда имеет меньшее значение этого параметра.

Двойные главные передачи

Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 0,93…0,96.

Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.

В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.

В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.

Широкое применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.

При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.

Классификация главных передач

По числу пар зацеплений

По виду зубчатого соединения

По компоновке Цилиндрическая. Применяется на машинах с передним приводом, в которых двигатель и коробка переключения передач имеют поперечное расположение. В этом типе соединения применяются шестерни с шевронными и косыми зубьями.
Коническая. Используется на тех заднеприводных машинах, в которых не важны размеры механизмов и нет ограничений на уровень шума.
Гипоидная — самый популярный вид зубчатого соединения для автомобилей с задним приводом.
Червячная -в конструкции трансмиссии автомобилей практически не применяется.

Размещенные в коробке передач либо в силовом агрегате. На переднеприводных автомобилях главная передача расположена непосредственно в корпусе КПП.
Размещенные отдельно от КПП. В машинах с задним приводом главная пара шестерен располагается в картере ведущего моста вместе с дифференциалом.

Преимущества и недостатки

Цилиндрическая главная передача. Максимальное передаточное число ограничено значением 4,2. Дальнейшее увеличение отношения числа зубьев ведет к существенному увеличению размера механизма, а также повышению уровня шума. Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:

Гипоидная главная передача. Этот тип отличается низкой нагрузкой на зубья и пониженным уровнем шума. При этом из-за смещения в зацеплении шестерен повышается трение скольжения и понижается КПД, но в то же время появляется возможность опустить карданный вал максимально низко. Передаточное число для легковых автомашин – 3,5-4,5; для грузовых – 5-7;.
Коническая главная передача. Используется редко из-за большого размера и шумности.
Червячная главная передача. Данная разновидность зубчатого соединения из-за трудоемкости изготовления и высокой стоимости производства практически не используется.

голоса

Рейтинг статьи