Теоретическое введение. механическая передача служит для согласованной работы двигателя и исполнительных механизмов

механическая передача служит для согласованной работы двигателя и исполнительных механизмов. При этом часто необходимо обеспечивать заданные скорости вращения ведомых звеньев машины и крутящего момента при постоянной частоте вращения ведущего вала. Для этого в машиностроении используются регулируемые механические передачи, к которым относятся вариаторы и распределительные коробки станков (термин, принятый в станкостроении). Распределительные коробки станков в отличие от вариаторов обеспечивают ступенчатое изменение скоростей. Управление распределительной коробкой станка осуществляется построением различных кинематических схем режимов ее работы. Распределительная коробка обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости вращения и крутящего момента. Многоступенчатая зубчатая распределительная коробка станка, кинематическая схема которой показана на рис. 5.1, представляет собой механизм, позволяющий изменять скорость вращения выходного вала независимо от скорости вращения входного вала.

Распределительную коробку образуют четыре пары зубчатых колес, имеющих передаточные отношения . Зубчатые колеса образуют различные кинематические схемы, обеспечивающие четыре передаточных отношения коробки . На боковых поверхностях зубчатых колес выполнены кулачковые муфты, за счет включения которых происходит изменение передаточного отношения коробки. Переключение скоростей осуществляется перемещением двух блоков зубчатых колес II₂ – III₂ и II₁ – III₁ c помощью вилок и рычага переключения. Блок колес II₁ – III₁ связан с валом шпонкой, которая допускает его осевое перемещение. Посадочные поверхности колес I₁, II₂, III₂ образуют с валом подшипник скольжения. Это позволяет им двигаться со скоростью, отличной от скорости вращения вала. Зубчатое колесо IV₂ также образует с входным валом подшипник скольжения, но жестко связано с выходным. Колеса I и IV жестко зафиксированы на валу.

Рис. 5.1. Четырехступенчатая зубчатая коробка передач станка

Как известно передаточное отношение передачи определяется как

,

где ω₁ и ω₂ – угловые скорости соответственно ведущего и ведомого звена.

Если механизм имеет несколько передач, соединенных последовательно то общее передаточное отношение i₀ определяется как

i₀ = i₁ i₂ i₃ … i_n,

где i₁ ,…, i_n – передаточные отношения отдельных пар колес.

При расчетах зубчатых передач чаще используется понятие передаточного числа:

,

где z₁ и z₂ – числа зубьев соответственно шестерни и колеса.

Общий КПД механизма определяется по выражению:

,

где η₁, …, η_i – КПД отдельных звеньев механизма.

Следовательно, общий КПД коробки передач определяется по выражению:

,

где – КПД одной пары подшипников качения; – КПД одной зубчатой цилиндрической передачи; – КПД кулачковой муфты.

Геометрия цилиндрического зубчатого зацепления приведена в теоретическом введении к лабораторной работе № 2.

Основная геометрическая характеристика зубчатой передачи – модуль зацепления:

m = p/π,

где p – шаг зубьев по делительной окружности колеса.

Значения модуля m стандартизированы ГОСТ 9563-60.

При проектировании цилиндрической зубчатой передачи необходимо также рассчитывать:

– диаметры делительной окружности шестерни и колеса d = mz;

– диаметры основных окружностей шестерни и колеса d_b = d cosα;

– диаметры впадин шестерни и колеса ;

– диаметры вершин шестерни и колеса ;

– делительное межосевое расстояние а = 0,5m(z₁ + z₂).

Если передача выполнена без смещения, то диаметры начальных окружностей d_w = d, а начальное межосевое расстояние а_w = a. Межосевые расстояния стандартизированы ГОСТ 2185-66.