Понятие о машинном агрегате.

Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одной или нескольких соединенных последовательно или параллельно машин и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель, передаточный механизм и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая или кибернетическая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.

Рис.1.9. Схема машинного агрегата.

Механизм и его элементы.

В учебной литературе используются несколько определений механизма:

Первое: Механизмом называется система твердых тел, предназначенная для передачи и преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел.

Второе: Механизм - кинематическая цепь, в состав которой входит неподвижное звено (стойка) и число степеней свободы которой равно числу обобщенных координат, характеризующих положение цепи относительно стойки.

Третье: Механизмом называется устройство для передачи и преобразования движений и энергий любого рода.

Четвертое: Механизм - система твердых тел, подвижно связанных путем соприкосновения и движущихся определенным, требуемым образом относительно одного из них, принятого за неподвижное.

Из теоретической механики: Системы материальных тел (точек), положения и движения которых подчинены некоторым геометрическим или кинематическим ограничениям, заданным наперед и не зависящим от начальных условий и заданных сил, называется несвободной. Эти ограничения наложенные на систему и делающие ее несвободной называются связями. Положения точек системы допускаемые наложенными на нее связями называются возможными. Независимые друг от друга величины q₁,q₂, ... q_n, вполне и однозначно определяющие возможные положения системы в произвольный момент времени называются обобщенными координатами системы.

Недостатками этих определений являются: первое не отражает способности механизма преобразовывать не только движение, но и силы; второе не содержит указания выполняемой механизмом функции. Оба определения входят в противоречия с определением технической системы. Учитывая сказанное, дадим следующую формулировку понятия механизм:

Механизмом называется система, состоящая из звеньев и кинематических пар, образующих замкнутые или разомкнутые цепи, которая предназначена для передачи и преобразования перемещений входных звеньев и приложенных к ним сил в требуемые перемещения и силы на выходных звеньях.

Основным признаком механизма является преобразование механического движения. Механизм входит в состав многих машин, т. к. для преобразования энергии, материалов и информации требуется обычно преобразование движения получаемого от двигателя. Нельзя отождествлять понятия "машина" и "механизм". Во-первых, кроме механизмов в машине всегда имеются дополни­тельные устройства, связанные с управлением механизмами. Во-вторых, есть машины, в которых нет механизмов. Например, в последние годы созданы тех­нологические машины, в которых каждый исполнительный орган приводится в движение от индивидуального электро- или гидродвигателя.

При описании механизмов, они были разделены на отдельные группы по признаку их конструктивного оформления (рычажные, кулачковые, фрикцион­ные, зубчатые и др.)

Механизмы образуются последовательным присоединениям звеньев к начальному механизму.

Деталь – это изделие, изготовленное без сборочных операций.

Звено – одна или несколько неподвижно соединенных друг с другом деталей, входящих в механизм и движущихся, как одно целое.

Выполнение звеньев из нескольких деталей обеспечивается их соединением. Различают соединения неразъемные (сварные, заклепочные, клеевые) и разъемные (шпоночные, шлицевые, резьбовые).

Звенья в зависимости от вида их материала могут быть твердые и гибкие (упругие), например, ремень. Жидкости и газы в гидро- и пневмомеханизмах звеньями не считаются.

Условное изображение звеньев на кинематических схемах механизмов регламентируется ГОСТом. Примеры изображения некоторых звеньев приведены на рис. 1.10. На кинематических схемах звенья обозначаются арабскими цифрами:0, 1, 2 и т.д. (см. рис. 1.10).

Рис. 1.10. Примеры изображения звеньев на кинематических схемах механизмов

Кинематическая пара - подвижное соединение двух звеньев, допускающее их определенное относительное движение.

Кинематическая цепь - система звеньев, образующих между собой кинематические пары.

Кинематические цепи бывают пространственными и плоскими.

Пространственные кинематические цепи – цепи, звенья которых двигаются в различных плоскостях.

Плоские кинематические цепи – цепи, звенья которых двигаются в одной или параллельных плоскостях.

Стойка - звено, которое при исследовании механизма принимается за неподвижное.

Число степеней свободы или подвижность механизма - число независимых обобщенных координат однозначно определяющее положение всех его звеньев на плоскости или в пространстве.

Таким образом, каждый механизм имеет стойку и подвижные звенья, среди которых выделяют входные, выходные и промежуточные звенья.

Входное звено – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Входное звено соединено с двигателем либо с выходным звеном другого механизма. Обычно в механизме имеется одно входное и выходное звено. Но в некоторых случаях имеют место механизмы с несколькими входными или выходными звеньями, например, дифференциал автомобиля. Отличительным признаком входного звена является то, что элементарная работа приложенных к ним сил положительна (работа силы считается положительной, если направление действия силы совпадает с направлением движения точки её приложения или под острым углом к ней).

Выходное звено – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Выходное звено соединено с исполнительным устройством (рабочим органом, указателем прибора), либо со входным звеном другого механизма. Элементарная работа приложенных к выходному звену сил является отрицательной (работа силы считается отрицательной, если направление действия силы противоположно направлению движения точки её приложения).

Начальное звено - звено, координата которого принята за обобщенную.

Начальная кинематическая пара - пара, относительное положение звеньев в которой принято за обобщенную координату.

Звенья соединяются друг с другом подвижно посредством кинематических пар: вращательных (шарнир) и поступательных (ползун).

Траектория движения точки (звена) – линия перемещения точки в плоскости. Это может быть прямая линия или кривая.

Модели машин

Модель(от лат. modulus - мера, образец) - устройство или образ (мысленный или условный: схема, чертеж, система уравнений и т.п.) какого-либо объекта или явления (оригинала данной модели), адекватно отражающей его исследуемые свойства и используемый в качестве заместителя объекта в научных или иных целях (рис.1.11).

Рис.1.11

Виды моделей

1.По форме представления:

- физические;

- математические:

-- аналоговые;

-- цифровые.

2. По назначению:

- функциональные;

- структурные;

- геометрические;

- кинематические;

- динамические.

3. По методу исследования:

- графические;

- численные;

- графо-аналитические;

- энергетические;

- кинетостатические;

- экспериментальные.

Классификация механизмов.

Механизмы классифицируются по следующим признакам:

1. По области применения и функциональному назначению:

- механизмы летательных аппаратов;

- механизмы станков;

- механизмы кузнечных машин и прессов;

- механизмы двигателей внутреннего сгорания;

- механизмы промышленных роботов (манипуляторы);

-механизмы компрессоров;

- механизмы насосов и т.д.

2. по виду передаточной функции на механизмы:

- с постоянной передаточной функцией;

- с переменной передаточной функцией:

-- с нерегулируемой (синусные, тангенсные);

-- с регулируемой:

--- со ступенчатым регулированием (коробки передач);

--- с бесступенчатым регулированием (вариаторы).

3. по виду преобразования движения на механизмы преобразующие :

- вращательное во вращательное:

-- редукторы ;

-- мультипликаторы ;

-- муфты ;

- вращательное в поступательное;

- поступательное во вращательное;

- поступательное в поступательное.

4. по движению и расположению звеньев в пространстве:

- пространственные;

- плоские;

- сферические.

Все механизмы являются пространственными механизмами, часть механизмов, звенья которых совершают движение в плоскостях параллельных одной плоскости, являются одновременно и плоскими, другая часть механизмов, звенья которых движутся по сферическим поверхностям экивидистантным какой-либо одной сфере, являются одновременно и сферическими.

Рис.1.12

5. по изменяемости структуры механизма на механизмы:

- с неизменяемой структурой;

- с изменяемой структурой.

В процессе работы кривошипно-ползунного механизма насоса его структурная схема все время остается неизменной. В механизмах манипуляторов в процессе работы структурная схема механизма может изменяться (рис.1.13). Так если промышленный робот выполняет сборочные операции, например, вставляет цилиндрическую деталь в отверстие, то при транспортировке детали его манипулятор является механизмом с открытой или разомкнутой кинематической цепью. В тот момент когда деталь вставлена в отверстие, кинематическая цепь замыкается, структура механизма изменяется, подвижность уменьшается на число связей во вновь образованной кинематической паре деталь-стойка.

Рис.1.13

Структура манипулятора изменяется и тогда, когда в одной или нескольких кинематических парах включается тормоз. Тогда подвижное соединение двух звеньев заменяется неподвижным, два звена преобразуются в одно.

6. по числу подвижностей механизма:

- с одной подвижностью W=1;

- с несколькими подвижностями W>1:

-- суммирующие (интегральные);

-- разделяющие (дифференциальные).

7. по виду кинематических пар (КП):

- с низшими КП (все КП механизма низшие);

- с высшими КП (хотя бы одна КП высшая);

- шарнирные (все КП механизма вращательные - шарниры).

8. по способу передачи и преобразования потока энергии:

- фрикционные (сцепления);

- зацеплением;

- волновые (создание волновой деформации);

- импульсные.

9. по форме, конструктивному исполнению и движению звеньев:

- рычажные (рис.1.14);

- зубчатые (рис.1.15);

- кулачковые (рис. 1.16);

- планетарные (рис. 1.17);

- манипуляторы (рис.1.11-1.12).

Рис.1.14 Рис.1.15

Рис.1.16 Рис.1.17

Рычажные механизмы.

Рычажными механизмами называют механизмы, в которые входят жесткие звенья, соединенные между собой вращательными и поступательными кинема­тическими парами. Простейшим рычажным механизмом является двухзвенный механизм, состоящий из неподвижного звена-стойки 2 (рис.1.18) и подвижного рычага 1, имеющего возможность вращаться вокруг неподвижной оси (обычно это начальный механизм).

Рис.1.18. Двухзвенный рычажный механизм

К двухзвенным рычажным механизмам относятся механизмы многих ро­тационных машин: электромоторов, лопастных турбин и вентиляторов. Меха­низмы всех этих машин состоят из стойки и вращающегося в неподвижных подшипниках звена (ротора).

Более сложными рычажными механизмами являются механизмы, состоя­щие из четырех звеньев, так называемые четырехзвенные механизмы.

На рис.1.19 показан механизм шарнирного четырехзвенника, состоящего из трех подвижных звеньев 1, 2, 3 и одного неподвижного звена 4. Звено 1, со­единенное со стойкой, может совершать полный оборот и носит название кри­вошипа. Такой шарнирный четырехзвенник, имеющий в своем составе один кривошип и одно коромысло называется кривошипно-коромысловым меха­низмом, где вращательное движение кривошипа посредством шатуна преобразуется в качательное движение коромысла. Если кривошип и шатун вытянуты в одну линию, то коромысло займет крайнее правое положение, а при наложении друг на друга – левое.

Рис. 1.19.Механизм шарнирного четырехзвенника

Примером такого механизма является механизм представленный на рис.1.20,где звено 1 – кривошип (входное звено), звено 2– шатун, звено 3 – ко­ромысло. Точка M, двигаясь по кривой M₁-M₁’ описывает траекторию . Одни траектории могут быть воспроизведены рычажными механизмами теоретически точно, другие – приближенно, с достаточной для практики степе­нью точности.

Рассматриваемый механизм, называемый симметричным механизмом Чебышева, часто применяют в качестве кругового направляющего механизма, у которого АВ = ВС = ВМ = 1. При указанных соотношениях точка М шатуна АВ описывает траекторию, симметричную относительно оси n - п. Угол наклона оси симметрии к линии центров СО определяется: . Часть траектории точки М является дугой окружности радиуса О₁М, что может быть использовано в механизмах с остановкой выходного звена.

Рис. 1.20. Кривошипно-коромысловый механизм

Другим примером четырехзвенника является широко распро­страненный в технике кривошипно-ползунный механизм (рис. 1.21).

Рис. 1.21. Кривошипно-ползунный механизм

В этом механизме вместо коромысла устанавливается ползун, движущийся в непод­вижной направляющей. Этот кривошипно-шатунный механизм применяют в поршневых двигателях, насосах, компрессорах и т.д. Если эксцентриситет е равен нулю, то получим центральный кривошипно-ползунный механизм или аксиальный. При е не равном нулю кривошипно-ползунный механизм называ­ется нецентральным или дезаксиальным. Здесь вращение кривошипа ОА через шатун АВ преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна. Есте­ственно крайние положения ползуна,будут при расположении кривошипа и шатуна в одну линию.

Если в рассмотренном механизме заменить неподвиж­ную направляющую на подвижную, которая называется кулисой, то получим четырехзвенный кулисный механизм с кулисным камнем. Примером такого механизма может слу­жить кулисный механизм строгального станка (рис.1.22). Кривошип 1, враща­ясь вокруг оси, через кулисный камень 2 заставляет кулису 3 совершать качательное движение. При этом кулисный камень относительно кулисы движется возвратно-поступательно. Такая схема используется в меха­низмах гидронасосов ротационного типа с вращающимися лопастями, а также в раз­личных гидро- или пневмоприводах механизма с входным поршнемна шатуне, скользящем в качающемся (или вращающемся) цилиндре.

Рис. 1.22. Четырехзвенный кулисный механизм

Крайние положения кулисы будут при перпендикулярном расположении к ней кривошипа. Построить такие положения просто: изображается окружность радиусом равным длине кривошипа (траектория движения точки А), и проводятся касательные из оси вращения кулисы.

Таким образом, звенья могут совершать поступательное, вращательное или сложное движения.

Кулачковые механизмы.

Широкое распространение в технике получили кулачковые механизмы. Кулачковые механизмыпредназначены для преобразования вращатель­ного движения ведущего звена (кулачка) в заведомо заданный закон воз­вратно-поступательного движения ведомого звена (толкателя). Широко применяются кулачковые механизмы в швейных машинах, двигателях внутреннего сгорания, автоматах и позволяют получить заведомо заданный закон движения толкателя, а также обеспечить временные остановы ведо­мого звена при непрерывном движении ведущего.

Простейший кулачковый механизм – трехзвенный, состоящий из кулачка, тол­кателя и стойки. Входным звеном чаще всего бывает кулачок. Кулачковые механизмы бывают как плоскими, так и пространственными.

Плоские кулачковые механизмы для удобства рассмотрения разобьем на ме­ханизмы в зависимости от движения выходного звена на два вида:

1.Кулачковый механизм с поступательно движущимся толкателем (ползуном).

2. Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем (коромыслом).

Пример первого кулачкового механизма показан на рис.1.23. Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью, действует на ролик 3 и заставляет толкатель 2 в виде ползуна дви­гаться в направляющих возвратно-поступательно.

На рис.1.24 приведена схема кулачкового механизма с поворачивающим­ся толкателем (коромыслом). Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью , действует на толкатель 2 и заставляет последний вращаться вокруг оси вращения А.

Рис.1.23. Механизм с поступательно-движущимся толкателем

Рис.1.24.Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем

Кулачковые механизмы имеют разновидности в зависимости от геометрических форм элемента выходного (ведомого) звена и взаимного расположения толкателя и кулачка. Например, кулачковый механизм, показанный на рис.1.23 может иметь разные виды ведомых звеньев (рис.1.25).

Рис.1.25. Виды ведомых звеньев, применяемые для кулачковых механизмов

с поступательно движущимся выходным звеном: а) толкатель с ост­рием;

б) с плоскостью; в) толкатель с роликом; г) толкатель со сфериче­ским наконечником.

Кулачковые механизмы с поступательно движущимся ведомым звеном можно раз­делить на:

кулачковые механизмы с центральным толкателем, у которых направление движения толкателя совпадает с осью вращения кулачка (рис.1.26);

кулачковые механизмы со смещенным толкателем (дезаксиальные), если ось толкателя отстоит на расстояние е– дезаксиал от оси вращенияку­лачка (рис.1.27).

Рис.1.26. Кулачковый механизм с центральным толкателем

Рис.1.27.Кулачковый механизм со смещенным толкателем

При работе кулачковых механизмов необходимо, чтобы было постоянное соприкосновение ведущего и ведомого звеньев. Это может быть обеспечено либо силовым замыканием, чаще всего с помощью пружин (рис.1.28), либо геометрически, если выполнить профиль кулачка 1 в форме паза, боковые поверхности которого воздействуют на ролик 3 толкателя 2.

Рис.1.28. Кулачковый механизм с силовым замыканием

Рис.1.29.Кулачковый механизм с геометрическим замыканием

Пазовый кулачок обеспечивает геометрическое замыкание высшей пары кулачкового механизма (рис.1.29).

Все рассмотренные выше кулачковые механизмы плоские. Часто встреча­ются пространственные кулачковые механизмы, которые весьма разнообразны по конструктивному оформлению. Наиболее распространенными пространст­венными кулачковыми механизмами являются механизмы барабанного типа (рис.1.30). Цилиндрический кулачок 1 с профильным пазом, обеспечивающим кинематическое замыкание высшей пары, вращается с постоянной угловой скоростью и через ролик 3 сообщает качательное движение толкателю 2, закон изменения которого зависит от очертания паза.

Рис.1.30.Пространственный кулачковый механизм барабанного типа

Недостатки кулачковых механизмов: высокие удельные давления, повы­шенный износ звеньев механизма, необходимость обеспечения замыкания звеньев, что приводит к дополнительным нагрузкам на звенья и к усложне­нию конструкции.

Передачи вращения.

Передачи вращения имеют широкое распространение в машиностроении по следующим причинам:

1) энергию целесообразно передавать при больших частотах вращения;

2) требуемые скорости движения рабочих органов машин, как правило, не совпадают с оптимальными скоростями двигателя; обычно ниже, а создание тихоходных двигателей вызывает увеличение габаритов и стоимости;

3) скорость исполнительного органа в процессе работы машины-орудия необходимо изменять (например, у автомобиля, грузоподъемного крана, токарного станка), а скорость машины-двигателя чаще посто­янна (например, у электродвигателей);

4) нередко от одного двигателя необходимо приводить в движение не­сколько механизмов с различными скоростями;

5) в отдельные периоды работы исполнительному органу машины тре­буется передать вращающие моменты, превышающие моменты на валу машины-двигателя, а это возможно выполнить за счет уменьше­ния угловой скорости вала машины-орудия;

6) двигатели обычно выполняют для равномерного вращательного движения, а в машинах часто оказывается необходимым поступательное движение с определенным законом;

7) двигатели не всегда могут быть непосредственно соединены с исполнительными механизмами из-за габаритов машины, условий техники безопасности и удобства обслуживания.

Как правило, угловые скорости валов большинства используемых в настоящее время в технике двигателей (поршневых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных, электрических, гидравлических и пневматических двигателей) значительно превышают угловые скорости валов исполнительных или рабочих органов машин, порой на 2-3 порядка. Поэтому доставка (передача) энергии двигателя с помощью передачи любого типа, в том числе и механической, происходит, как правило, совместно с одновременным преобразованием моментов и угловых скоростей (в сторону повышения первых и понижения последних).

При этом необходимо отметить, что конструктивное обеспечение функции транспортного характера – чисто передачи энергии иной раз вступает в логическое противоречие с направлением задачи конечного преобразования силовых и скоростных параметров этой энергии. Например, в трансмиссиях многих транспортных машин (особенно высокой проходимости) входной редуктор сначала повышает частоту вращения, понижение ее до требуемых пределов производят бортовые или колесные редукторы.

Этот прием позволяет снизить габаритно-весовые показатели промежуточных элементов трансмиссии (коробок перемены передач, карданных валов) – размеры валов и шестерен пропорциональны величине передаваемого крутящего момента в степени 1/3.

Аналогичный принцип используется при передаче электроэнергии – повышение напряжения перед ЛЭП позволяет значительно снизить тепловые потери, определяемые в основном силой тока в проводах, а заодно уменьшить сечение этих проводов.

Фрикционные передачи.

Во фрикционных передачах передача вращательного движения между звеньями (катками – роликами) осуществляется вследствие трения возникающего между ними. На рис.1.31 показан фрикционная передача с цилиндрическими катка­ми. Передача движения от ведущего катка 1 к ведомому катку 2 осуществляет­ся силой трения, возникающей под действием пружины с силой равной Q.

Нами рассмотрена фрикционная передача с цилиндрическими катками для передачи вращательного движения между параллельными валами. В передачах же с пересекающимися осями применяют фрикционные передачи с коническими катками.

Рис.1.31. Фрикционная передача с цилиндрическими катками

Достоинствами фрикционной передачи являются плавность работы, простота конструкции, невозможность поломки при резком изменении крутящего момента на одном из валов благодаря возможности проскальзывания катков и возможность осуществления бесступенчатого изменения передаточного отношения, а также реверсирования. Поэтому фрикционные передачи широко применяют в машиностроении в качестве вариаторов. Простейший вариатор, называемый лобовым (рис.1.32), состоит из диска 1 и ролика 2.

Ролик можно смещать вдоль оси О₂, следствием чего точка контакта М может занимать различные положения, определяемые расстоянием x. Это позволяет плавно регулировать величину и направление угловой скорости выходного звена.

Рис.1.32. Лобовая фрикционная передача

В качестве вариаторов можно применять также фрикционные передачи с коническими барабанами.

В процессе эксплуатации фрикционных передач, вследствие перегрузки или попадания масла на них, может наблюдаться проскальзывание одного кат­ка относительно другого. Поэтому фрикционные передачи не обеспечивают постоянства передаточного отношения между ведущим и ведомым валами, что является существенным недостатком, который отсутствует у зубчатых передач.

Недостатками также являются: необходимость прижимного устройства, невозможность передачи значительных крутящих моментов.

В связи с указанными недостатками фрикционные передачи не получили такого широкого распространения как зубчатые.

Зубчатые передачи.

Самое широкое применение в машинах и приборах находят зубчатые передачи которые позволяют передавать вращательные движения от одного вала к другому с заданными угловыми скоростями.

Зубчатые передачи получили наибольшее распространение в машиностроении благодаря следующим достоинствам:

а) практически неограниченной передаваемой мощности,

б) малым габаритам и весу,

в) стабильному передаточному отношению,

г) высокому КПД, который составляет в среднем 0,97 - 0,98.

Недостатком зубчатых передач является шум в работе на высоких скоростях, который однако может быть снижен при применении зубьев соответствующей геометрической формы и улучшении качества обработки профилей зубьев.

При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно, что и обеспечивает относительно бесшумную ра­боту. Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий, которые дополнительно нагружают подшипники. Этот недостаток можно устранить, применив сдвоенные шестерни с равнонаправленными спиралями зубьев или шевронные шестерни. По­следние, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко - обычно лишь для уникальных передач большой мощности. При малых угловых скоростях враще­ния применяются конические прямозубые шестерни, а при больших - шестерни с круговым зубом, которые в настоящее время заменили конические косозубые шестерни, применяемые ранее. Конические гипоидные шестерни тоже имеют круговой зуб, однако оси колес в них смещены, что создает особенно плавную и бес­шумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 3 - 5.

В зависимости от расположения осей валов, между которыми осуществ­ляется вращательное движение при постоянном значении передаточного отно­шения, различают передачи:

- При параллельных валах.

- При пересекающихся валах.

- При скрещивающихся валах.

1) На рис.1.33 показаны цилиндрические колеса с внешним зацеплением, а на рис.1.34 изображены цилиндрические колеса с внутренним зацеплением, где зубья одного из колес расположены по внутренней поверхности.

Рис.1.33. Зубчатый механизм с внешним зацеплением

Рис.1.34. Зубчатый механизм с внутренним зацеплением

Наряду с прямозубыми, широкое распространение получили зубчатые колеса с косыми и шевронными зубьями.

Зубчатая передача с реечным зацеплением имеет в составе зубчатую рейку 1 и зубчатое колесо 2 (рис.1.35).

Рис.1.35.Зубчатый механизм с реечным зацеплением

2) При пересекающихся валах применяют конические колеса (рис.1.36) с прямыми зубьями, а также с косыми, криволинейными и круглыми.

Рис.1.36.Коническая зубчатая передача

3) При скрещивающихся валах используется червячная передача (рис.1.37), у которой входным звеном является червяк 1, а также могут применяться винтовые конические (гипоидные) колеса и винто­вые цилиндрические (геликоидальные) колеса. Это передачи со скрещивающимися осями. Отличаются полно­стью бесшумной работой и большим передаточным отношением в одной паре, которое в среднем составляет 16 - 25. Серьезным недостатком червячных передач, ограничивающим их приме­нение при значительных мощностях, является низкий КПД, обусловленный большими потерями на трение в зацеплении. Как следствие низкого КПД - при работе передачи под нагрузкой, выделяется большое количество тепла, которое надо отводить во избежание перегрева. Средние значения КПД первичной передачи составляют 0,7 -0,8.

Рис.1.37. Червячная передача

По форме зуба передачи классифицируются:

- зубчатые передачи с эвольвентным профилем зубьев;

- передачи с циклоидным профилем зуба;

- косозубые передачи с зацеплением Новикова М.Л., имеющем в нормальном сечении круговой профиль зуба.

Зубчатые передачи осуществляются не только в виде отдельной пары зубчатых колес в одноступенчатой передаче, но и в более сложных комбинациях, образуя сложные передачи. Различают два вида таких передач: многоступен­чатые зубчатые передачи с неподвижными осями и зубчатые передачи сколесами, имеющими подвижные оси.

Многоступенчатые зубчатые передачи с неподвижными осями подразделяются на рядовые и ступенчатые зубчатые передачи.

1. Рядовое соединение зубчатых колес представляет собой последовательное соединение нескольких зубчатых колес (рис.1.38).

Рис.1.38. Рядовое соединение зубчатых колес

Рис.1.39. Двухступенчатая зубчатая передача

В ступенчатых зубчатых передачах последовательно соединяются несколько пар колес (рис.1.39), так что на осях может быть помещено более одного колеса.

2. Специальные многоступенчатые передачи имеют некоторые зубчатые колеса с подвижными осями (рис.1.40). Здесь на подвижной оси О₂ находится колесо 2, которое при вращении водила Н вокруг центральной оси О₁ обегает неподвижное (опорное) колесо 3 и вращается вокруг собственной оси.

Рис.1.40.Планетарный зубчатый механизм

Колеса 1 и 3 называются центральными колесами (солнечным и корончатым), колесо 2 сателлит или планетарное колесо. Рассматриваемая зубчатая передача называется планетарной и имеет одну степень подвижности, т.к. имеется неподвижное колесо 3. Достаточно задать закон движенияодному звену, чтобы все остальные звенья двигались определенно и целесообразно.

Рис.1.41. Дифференциальный механизм

Иными словами работу передачи следует описать так: центральное колесо 1 сообщает движение сателлиту 2, который обкатывается по колесу 3 и увлекает за собой по часовой стрелке водило.

Планетарные передачи компактны и используются для значительного уменьшения числа оборотов на выходе, при этом передаточные отношения мо­гут быть более тысячи,

Планетарные передачи, в которых все колеса подвижны, обладают двумя степенями подвижности и называются дифференциальными передачами (рис.1.41). Такая передача должна иметь заданными законы движения двух звеньев.

К зубчатым передачам относятся и устройства прерывистого движения: храповые механизмы, мальтийские механизмы и другие.

Храповые механизмы.

Храповые механизмыотносятся к механизмам прерывистого действия, которые обеспечивают движения ведомого звена в одном направлении с периодическими остановками. Конструк­тивно храповые механизмы делятся на не­реверсивные с внутренним зацеплением и с храповым колесом, а также реверсивные в виде зубчатой рейки.

Нереверсивный храповый механизм с внутренним зацеплением (рис. 12).Веду­щим звеном может быть как храповое ко­лесо внутреннего зацепления /, соединен­ное с зубчатым колесом внешнего зацепле­ния, так и втулка 4 с закрепленной на ней собачкой 3, подпружиненной к зубьям храпового колеса 1 пружиной 2.

Рис. 1.42. Нереверсивный храповый механизм с внутренним зацеплени­ем:

1 — храповое колесо; 2 — пру­жина; 3 — собачка; 4 — втулка

В нереверсивных механизмах (рис. 1.43) храповое колесо выполняют в виде рейки 1 в направляющих, и тогда собачка 2 сообщает рейке с храпо­вым зубом прерывистое прямолинейное движение. В этом случае преду­сматривает устройство, которое возвращает рейку в начальное положение.

Рис. 1.43. Нереверсивный храповый механизм: Рис. 1.44. Реверсивный храповый механизм:

1 — рейка; 2 — собачка 1- храповик; 2 — ведущий рычаг; 3 — собачка

Реверсивные храповые механизмы (рис. 1.44) имеют: храповое колесо 1 с зубьями эвольвентного профиля, а на ведущем рычаге 2 шарнирно устанав­ливают собачку 3, которую при необходимости реверса перебрасывают во­круг оси О_х.

В машино- и приборостроении применяют храповые механизмы, в ко­торых механизм (ведомое звено) двигается в одном направлении с перио­дически