абстрактный: При первом погружении в мир зубчатых колес вы можете столкнуться с несколькими терминами: передат...
При первом погружении в мир зубчатых колес вы можете столкнуться с несколькими терминами: передаточное отношение и коэффициент контакта. Вам не нужно знать, как рассчитать передаточное число, чтобы выбрать правильный, поскольку вы можете найти его в описании продукта, но понимание того, как это работает, сделает ваш выбор более… обдуманным. Используйте эту статью как свой личный фонарик, и вы не заблудитесь.
Чтобы было просто не только на словах, но и визуально, мы постарались объяснить все это с помощью Lego. Итак, приступим, или, как говорят аквалангисты, промокнем!
Семья Биг Гирс
Сначала было Колесо. Потом появился Гир. Шестерни вступают в игру по одной из следующих причин:
▪изменить направление вращения
▪ чтобы вращение было синхронизировано
▪увеличить или уменьшить скорость вращения
▪переместить вращательное движение на другую ось
Человечеству известны зубчатые передачи (известные как «поезда») по крайней мере за четыре века до нашей эры в Китае, поэтому первое изобретение может быть даже намного старше. В течение этих 2000 лет они развивались и разделялись на многочисленные династии. Назовем самых сильных представителей. Существуют три большие группы поездов в зависимости от ориентации осей зубчатых колес:
Семья Биг Гирс
Сначала было Колесо. Потом появился Гир. Шестерни вступают в игру по одной из следующих причин:
▪изменить направление вращения
▪ чтобы вращение было синхронизировано
▪увеличить или уменьшить скорость вращения
▪переместить вращательное движение на другую ось
Человечеству известны зубчатые передачи (известные как «поезда») по крайней мере за четыре века до нашей эры в Китае, поэтому первое изобретение может быть даже намного старше. В течение этих 2000 лет они развивались и разделялись на многочисленные династии. Назовем самых сильных представителей. Существуют три большие группы поездов в зависимости от ориентации осей зубчатых колес:
I. Поезда с параллельными осями: где зубья параллельны оси
1.Шпора
Когда кто-то слышит слово «шестерня», в большинстве случаев ему на ум приходит простое цилиндрическое зубчатое колесо.
Шпоровый тип применяется в самых разных отраслях промышленности, и его легче всего найти на рынке во всех размерах.
2. Спиралевидный
3. Рейка и шестерня
Это линейная передача (рейка), состоящая из цилиндрической шестерни (шестерни). Вращательное движение шестерни вызывает линейное движение рейки. Привод рейки заставляет шестерню вращаться. Эта система является простейшим инструментом для преобразования вращательного движения в поступательное и обратно.
4. Внутренние шестерни
Это еще один цилиндрической формы, но здесь зубья находятся внутри кольца. Как правило, эти шестерни встречаются в планетарных механизмах. Благодаря такой конструкции вибрации и потери в планетарных передачах минимальны. Стабильность вращения повышает надежность и повторяемость движения. Планетарные приводы обеспечивают большую эффективность и точность, чем другие системы.
II. Поезда с пересекающимися осями: где ось шестерни пересекается в точке
1. Скос
III. Системы непараллельных осей:
1. Червячные и червячные колеса
Червячная передача состоит из обычной прямозубой шестерни (червячного колеса) и шестерни с одним зубом (червяка), но этот один зуб похож на резьбу. Движение колеса и шестерни представляет собой смесь скольжения и качения. Скользящие движения вызывают трение и нагрев, которые снижают эффективность поезда до 50%. В то же время этот тип сетки обеспечивает очень тихую работу, что делает червь пригодным для использования в средах, где шум должен быть сведен к минимуму. Даже если эффективность относительно низкая, червячные передачи обеспечивают очень высокие коэффициенты редукции.
2. Винт
Винтовая передача представляет собой пару скрещенных винтовых зубчатых колес, которые передают движение и мощность между перпендикулярными, но не пересекающимися валами. У них не стандартное качающееся движение во время взаимодействия, а винтовое (поэтому и винтовое).
Передаточное число
Каждый упомянутый тип поезда имеет свои сильные и слабые стороны, но основным параметром зубчатого зацепления по-прежнему является передаточное число. Поскольку каждая часть поезда имеет разное количество зубьев, каждая из шестерен вращается с разной скоростью. Передаточное отношение показывает эту разницу.
Знание коэффициента в роботизированном проекте имеет решающее значение для:
▪Нахождение частоты вращения ведущей шестерни.
▪Достижение баланса скорости и крутящего момента. Если передаточное число равно 1:1, величина крутящего момента такая же, и скорость одинакова. Например, при соотношении 1:4 вы получите меньший крутящий момент, но большую скорость. С соотношением 4:1 вы уменьшите скорость, но увеличите крутящий момент.
▪Оптимальный размер серводвигателя. Если инерция двигателя слишком велика по сравнению с инерцией нагрузки, двигатель больше, а это означает, что его производство было дороже, чем необходимо, и двигатель потребляет больше энергии, чем необходимо для приложения.
▪Минимизация ошибок и повышение точности. Идеальное передаточное отношение — это наименьшая инерция, которая может обеспечить максимальное ускорение, не делая систему нестабильной, перегретой или неточной.
Как рассчитать передаточное число?
Начнем с простейшей зубчатой передачи, состоящей всего из двух зацепляющихся шестерен. Первая шестерня, прикрепленная к валу двигателя, называется «приводом». Вторая шестерня, прикрепленная к нагрузочному валу, является «ведомой».
Чтобы рассчитать передаточное число:
1. Подсчитайте количество зубов на каждой части. В нашем примере меньший привод имеет 21 зуб, а ведомый — 28 зубьев. Кроме того, когда мы говорим о прямозубом типе, тот, у которого больше зубьев, называется «шестерня», а тот, у которого меньше зубьев, — «шестерня».
2. Разделите количество зубьев ведомой шестерни на количество зубьев ведущей шестерни. В нашем примере это 28/21 или 4 : 3. Это передаточное отношение показывает, что меньшее ведущее колесо должно повернуться 1,3 раза, чтобы большее ведомое колесо сделало один полный оборот.
Теперь сохраняйте спокойствие и приготовьтесь: высокое числовое передаточное число называется «низкой передачей». Низкое числовое передаточное число является «высокой передачей». Пониженные передачи вызывают быстрое ускорение и подходят для двигателей меньшего размера. Высокие обеспечивают лучший крейсерский режим и более высокую максимальную скорость, поэтому они применимы для более мощных двигателей.
Но что, если система включает более двух элементов? Промежуточные шестерни или так называемые «ленивцы» используются для сохранения или изменения направления вращения.
Вы можете применить формулу отношения к каждой паре колес, но на самом деле вам не нужно этого делать. Независимо от того, сколько натяжных колес в поезде, конечное передаточное число является передаточным числом между ведущим и ведомым колесом. Для легкого расчета вы можете использовать этот онлайн-калькулятор коэффициентов Lego.
Контактное соотношение
Как рассчитать коэффициент контакта?
Формулы для расчета коэффициента контакта будут зависеть от типа шестерни. Но при рассмотрении всех типов в целом коэффициент контакта состоит из двух составляющих:
Коэффициент радиального контакта, εα Коэффициент контакта внахлест, εβ (применяется только для винтовых или спиральных типов).
Итак, надеюсь, теперь вы знаете немного больше о шестернях, их различиях и параметрах, и можете легко погрузиться глубже в Большой океан под названием «Управление движением».
Китай Гармонический привод Производители