Преобразователи движения – механические передачи

Рис. 3.1. Классификация механических передач преобразователей движения

55

2. Зубчатые передачи

Наиболее распространенными преобразователями движения являются зубчатые передачи - механизмы, передающие или пре- образующие движение с помощью зацепления с изменением угло- вых скоростей и моментов. Такие передачи применяют для преоб- разования вращательного движения между валами с параллель- ными (рис. 3.2, а-г), пересекающимися (рис. 3.2, е-з) осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (рис. 3.2, д).

Рис. 3.2. Основные виды зубчатых передач: а - цилиндрическая с прямыми зубьями; б- цилиндрическая с косыми зубьями; в - цилиндрическая с шевронными зубьями; г - цилиндрическая внутреннего зацепления с прямыми зубьями; д - реечная передача; е - коническая с прямыми зубьями; ж - коническая с тангенциальными зубья- ми; з - коническая с круговыми зубьями;

Кинематическая схема цилиндрической и конической передач приведены на рис. 3.3. Передаточное соотношение может быть най- дено из соотношения числа зубьев входной г₁ и выходной z₂ шесте- рен

Гпава 3. Преобразователи движения

Основными характеристиками ме- ханических передач являются мощно- сти на валах Р₁ и Р₂ в Вт, угловые скорости и о>2 в с¹, (или частота вращения Л| и п₂ в мин'¹), моменты сил М₁ и М₂ в Н м, передаточное соотношение у и к.п.д. т/. Выражения, описывающие взаимосвязи основных характеристик зубчатых передач име- ют вид

со₁ п₁

Рис. 3.3. Кинематическая схема цилинадрической а и конической б передачи

(3.2)

(3.3)

(3.4)

(3.5)

или при выделении момента потерь в передаче в виде М_х

(3.6)

Также следует отметить, что приведение моментов инерции элемента мехатронного модуля, вращающегося со скоростью а>₂ или поступательно движущегося со скоростью V, к скорости а₁ может быть выполнено на основании закона сохранения кинетиче- ской энергии

(3.7)

57

где т - масса поступательно движущегося тела; р₂ - радиус при- ведения к валу со скоростью со₂ V

(3.9)

J 0)2

Для реечной передачи, при преобразовании вращательного движения в поступательное, линейная скорость рейки определится как

■di

(З.Ю)

(3.11)

¹ У2

где df - диаметр шестерни в мм.

Передаточное соотношение реечной передачи может нахо- диться в диапазоне 10...200 м¹. К.п.д. цилиндрических передач составляет 0,95... 0,99.

На рис. 3.4 приведена схема планетарной передачи. Плане- тарными называют зубчатые передачи, в которых геометрическая ось хотя бы одной шестерни подвижна.

Основными элементами планетарной пе- редачи являются:

• солнечная шестерня 1 (находится в цен- тре);

• водило 2, жёстко фиксирующее друг от- носительно друга оси нескольких плане- тарных шестерён одинакового размера 3 (сателлитов), находящихся в зацеплении с солнечной шестерней;

• кольцевая шестерня 4 (эпицикл), имею- щая внутреннее зацепление с планетар- ными шестернями.

При использовании планетарной передачи в качестве редук- тора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвиж- но, другой элемент используется как ведущий, а третий - в качест- ве ведомого.

В случае, когда водило 2 зафиксировано (со₂ = 0), а мощность подводится через солнечную шестерню 1, планетарные шестерни

2. будут вращаться на месте со скоростью, определяемой отноше- нием числа их зубьев z■, относительно солнечной шестерни z₃

Рис. 3.4. Планетарная передача