Основные параметры зубчатых передач

В качестве основного параметра зубчатых колес принят модуль.

Модуль – расчетная величина, равная отношению окружного шага зубьев, по делительной окружности к числу π.

Передаточное отношение зубчатой передачи, состоящей из двух зубчатых колес, определяется выражением

,

(2.13)

где n₁, ω₁, z₁ и n₂, ω₂, z₂ – соответственно частота вращения, угловая скорость и число зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес.

Знак «+» принимается для внешнего зацепления (рис. 2.5, а, б и в), знак «‑» – для внутреннего зацепления (рис. 2.5, д).

Червячные передачи

Червячная передача – передача зацеплением со скрещивающимися осями валов (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Червячная передача

1 – червяк; 2 – зубчатое (червячное) колесо

Передача движения происходит от червяка 1 (однозаходного или многозаходного винта) к зубчатому колесу специальной формы 2 и осуществляется по принципу винтовой пары.

Достоинства червячных передач: компактность и небольшая масса при большом передаточном числе; плавность и бесшумность в работе; возможность самоторможения.

Основной недостаток – низкий КПД.

Самоторможение – возможность передачи движения только от червяка к колесу; можно использовать механизм без тормозных устройств, препятствующих обратному движению колеса.

В передаче возникает значительное взаимное скольжение витков червяка по зубьям колеса, что вызывает повышенный износ и значительное выделение теплоты.

Для уменьшения трения венцы червячных колес изготовляют из антифрикционных материалов (бронзы, реже чугуна). Наибольшее распространение получили червячные передачи с цилиндрическим червяком.

В строительных машинах червячные передачи применяются как самотормозящиеся в механизмах ручных грузоподъемных устройств, а также в приводах различных систем управления.

Основной кинематический параметр червячной передачи

Передаточное число червячной передачи

,

(2.14)

где n₁, ω₁ и n₂, ω₂ – соответственно частота вращения и угловая скорость червяка и червячного колеса;

z₁ – число заходов червяка,

z₁ = 1; 2; 4;

z₂ – число зубьев червячного колеса.

Число заходов червяка определяется количеством витков (ниток) нарезки, идущих друг от друга на расстоянии шага и имеющих свое начало на торцах нарезанной части червяка.

В этой передаче на каждый оборот червяка колесо поворачивается на один зуб при однозаходной резьбе, на два зуба ‑ при двухзаходной резьбе, на четыре зуба ‑ при четырёхзаходной резьбе.

2.4. Порядок проведения работы

2.4.1. Изучить устройство, изобразить кинематическую схему (Прил.) и определить передаточное отношение изучаемой ременной передачи.

2.4.2. Изучить устройство, изобразить кинематическую схему (Прил.) и определить передаточное отношение изучаемой цепной передачи.

2.4.3. Изучить устройство, изобразить кинематическую схему (Прил.) и определить передаточное отношение изучаемой зубчатой передачи.

2.4.4. Изучить устройство, изобразить кинематическую схему (Прил.) и определить передаточное отношение изучаемой червячной передачи.

Лабораторная работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ ОБЩЕГО УСТРОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ,

ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСМИССИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ

АВТОМОБИЛЬНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛА

3.1. Цель работы

Целью работы является изучение общего устройства автомобиля, элементов трансмиссии, принципа действия и основных кинематических свойств конического автомобильного дифференциала теоретически и экспериментально.

3.2. Приборы, оборудование и инструменты

Макет конического автомобильного дифференциала.

3.3. Общие сведения к выполнению работы

Автомобилем называется колесное наземное безрельсовое транспортное средство, оборудованное двигателем, обеспечивающим его движение.

Автомобиль представляет собой сложную машину, состоящую из деталей, узлов, механизмов, агрегатов и систем.

Независимо от особенностей конструкции автомобиль состоит из трех основных частей (рис 3.1):

– двигателя I;

– кузова II;

– шасси III.

Двигатель – источник механической энергии, необходимый для движения автомобиля. В двигателе внутреннего сгорания тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива в его цилиндрах, преобразуется в механическую работу.

На автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием и с самовоспламенением, а также электрические.

Кузов ‑ часть автомобиля, предназначенная для размещения груза или для размещения водителя и пассажиров.

Кузов состоит из кабины 1 и грузовой платформы 2. К нему относят также капот, облицовку и крылья.

Шасси – опорное устройство, необходимое для передвижения автомобиля.

Рис. 3.1. Общее устройство автомобиля:

I – двигатель; II – кузов; III – шасси;

а – ходовая часть; б – тормозная система; в – рулевое управление г – трансмиссия;

1 – кабина; 2 – грузовая платформа; 3 – сцепление; 4 – коробка перемены передач;

5 – карданная передача; 6 – ведущий мост с дифференциальным механизмом

В шасси входят все механизмы и агрегаты, предназначенные для передачи усилия от двигателя на ведущие колеса, а также для управления и передвижения автомобиля.

Шасси включает в себя:

– ходовую часть а;

– тормозную систему б;

– рулевое управление в;

– трансмиссию г.

Ходовая часть предназначена для передвижения автомобиля. Вращательное движение ведущих колес при их сцеплении с поверхностью грунта преобразуется в поступательное движение автомобиля.

Тормозная система служит для замедления скорости движения и остановки автомобиля.

Рулевое управление необходимо для изменения направления движения автомобиля.

Трансмиссия представляет собой совокупность механизмов, передающих вращающий момент и частоту вращения от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, а также изменяющих вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по величине и направлению.

В зависимости от вида преобразуемой энергии различают следующие виды трансмиссии:

– механическая (передает и преобразует механическую энергию);

– электрическая (преобразует механическую энергию в электрическую и после передачи к ведущим колесам – электрическую в механическую энергию);

– гидрообъемная (преобразует механическую энергию в энергию потока жидкости и после передачи к ведущим колесам – энергию потока жидкости в механическую энергию);

– комбинированная (электромеханическая, гидромеханическая – т.е. «гибриды»).

Трансмиссия состоит из:

– сцепления 3;

– коробки перемены передач 4;

– карданной передачи 5;

– ведущего моста с дифференциальным механизмом 6.

Сцепление необходимо для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии при переключении передач и для плавного их соединения при трогании с места.

Коробка перемены передач (КПП) предназначена для изменения вращающего момента на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля путем ввода в зацепление различных пар шестерен.

Карданная передача служит для передачи момента от одного агрегата к другому в тех случаях, когда оси валов не совпадают и могут изменять свои положения.

Ведущий мост состоит из механизмов, с помощью которых происходит увеличение вращающего момента, и вращение валов передается к ведущим колесам под прямым углом.

Коническая зубчатая дифференциальная передача входит в конструкцию ведущих мостов автомобилей, которые широко применяются в качестве транспортных средств на строительстве, а также в конструкцию мостов различных самоходных землеройно-транспортных машин: скреперов, землевозов, базовых тягачей, фронтальных ковшовых погрузчиков и других самоходных дорожно-строительных машин.

При помощи дифференциальной зубчатой передачи (конического дифференциала) осуществляется передача вращательного движения от двигателя к ведущим колёсам или колёсным редукторам. Эта передача обеспечивает качение колёс без буксования или юза при движении самоходной машины на поворотах (особенно крутых), по неровной поверхности и различных радиусах качения колёс из-за различной степени накачивания шин и различной нагрузки на колёса и др. Применение передачи уменьшает износ шин ведущих колёс на транспортном режиме.

Дифференциальная передача является общим случаем планетарных механизмов.

Планетарными механизмами называются зубчато-рычажные механизмы, у которых геометрические оси одного или нескольких зубчатых колёс перемещаются в пространстве.

Планетарные зубчатые механизмы, обладающие двумя или несколькими степенями подвижности, называются планетарными дифференциальными механизмами или просто дифференциалами. Наибольшее распространение в конструкциях передач ведущих мостов получили дифференциалы с коническими или цилиндрическими зубчатыми колёсами.

На рис. 3.2 представлены вид общий и кинематическая схема ведущего моста автомобиля с коническим дифференциалом.

а)

б)

Рис. 3.2. Ведущий мост автомобиля с коническим дифференциалом:

а – вид общий; б – кинематическая схема: