6. Сложные зубчатые механизмы

6.1. Общие сведения о сложных зубчатых механизмах

Различают одноступенчатые и многоступенчатые зубчатые механизмы.

Одноступенчатым называют зубчатый механизм, который не может быть расчленен на более простые.

Передаточное отношение одноступенчатого механизма целесо-образно принимать не более 6...8, иначе возрастают габариты колеса и всего механизма, происходит неравномерный износ колеса (шестерня изнашивается быстрее).

Многоступенчатые (сложные) зубчатые механизмы используются для получения больших передаточных отношений и образуются путем соединения нескольких одноступенчатых механизмов. Механизмы, понижающие угловую скорость, называются редукторами, повышающие – мультипликаторами.

Классификация сложных зубчатых механизмов

Все сложные зубчатые механизмы можно классифицировать по характеру движения и подвижности осей валов, а также по величине передаточного отношения (рис. 6.1).

а

б

-2

-1

0

+1

+2

U

Редукторы, уменьшающие вели-чину угловой ско-рости и изменяющие направление враще-ния входного и вы-ходного валов

Мультипликаторы (повышающие пере-дачи).

Редукторы,

уменьшающие вели-чину угловой скорости и не изменяющие направления вращения

Рис. 6.1. Классификация сложных зубчатых механизмов:

а – по характеру движения (подвижности) осей валов;

б – по величине передаточного отношения U

2. Передачи с неподвижными осями колес

Рядовой зубчатый механизм – это последовательно соединенные несколько ступеней зубчатых колес (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Рядовой зубчатый механизм

Согласно определению, передаточное отношение равно отношению угловых скоростей входного и выходного валов: , а передаточные отношения ступеней – , , .

Перемножим левые и правые части этих выражений и приравняем их друг к другу:

.

Запишем обобщенную формулу вычисления передаточного отношения

, (6.1)

где n – количество валов; k – количество ступеней.

Так как , то формула расчета общего передаточного отношения рядового механизма выглядит как .

Отсюда следует, что его величина зависит только от количества зубьев входного и выходного колес. Промежуточные колеса служат лишь для увеличения межосевого расстояния и изменения направления вращения.

Ступенчатый механизм

Передаточное отношение ступенчатого зубчатого механизма рассчитывается по формуле (6.1).

Для механизма (рис. 6.3) формула расчета передаточного отношения выглядит как .

Рис. 6.3. Ступенчатый зубчатый механизм: 1 – ведущий (входной) вал;

2 – промежуточный вал; 3 – ведомый (выходной) вал

Ступенчатые механизмы (как и рядовые) применяются для изменения направления вращения выходного вала по отношению к входному и получения больших передаточных отношений.

Например, с помощью 2-ступенчатого механизма можно получить , 3-ступенчатого – , 4-ступенчатого – .

6.3. Планетарные передачи

Различают 4 основных типа планетарных ступеней (так называемых механизмов Давида) (рис. 6.4, схемы І – ІV).

Рис. 6.4. Кинематические схемы планетарных передач:

1 – центральное колесо; 2 – сателлиты; 3 – опорное (неподвижное) колесо; H – водило (от заглавной буквы слова Hedel – рычаг)

Преимущества планетарных передач:

– компактность при больших передаточных отношениях U;

– возможность передачи больших крутящих моментов (при их передаче используется несколько сателлитов).

Недостатки планетарных передач:

– сложность изготовления;

– высокая точность изготовления и сборки.