Лабораторная работа № 5 Экспериментальное определение основных параметров зубчатых колес

Цель работы: ознакомление с конструкцией зубчатых колес. Выполнить замеры и определить геометрические параметры зубчатых передач.

Общие сведения

В современном машиностроении наиболее распространенным типом механических передач являются зубчатые. Они предназначены для передачи движения с соответствующим изменением угловой скорости (момента) по величине и направлению. В этих передачах движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее из них называется шестерней, большее – колесом. Термин “зубчатое колесо'' относится как к шестерне, так и колесу.

Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса - индекс 2 (например, число зубьев Z₁ и Z₂).

Из всех типов передач зубчатые имеют наименьшие габаритные размеры и потери на трение. Коэффициент потери мощности одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01; зубчатые передачи используют при мощностях, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт; они могут работать в самых разнообразных условиях с окружными скоростями от ничтожно малых до 150 м/с и обеспечивать передачу движения между произвольно расположенными в пространстве валами без проскальзывания (с постоянным передаточным отношением).

К преимуществам зубчатых передач следует отнести: надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей; компактность; долговечность; высокий КПД (0,94 … 0,99); сравнительно малые нагрузки на валы и опоры; постоянство передаточного отношения по сравнению с ремёнными передачами; простота обслуживания.

Недостатками являются: высокие требования к точности изготовления и монтажа; шум при больших скоростях; значительная жёсткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.

Отмеченные недостатки не снижают существенного преимущества зубчатых передач перед другими. Поэтому зубчатые передачи наиболее широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Наибольшее применение имеют передачи с цилиндрическими колёсами как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надёжные и малогабаритные. Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.

Одним из основных параметров зубчатой передачи является передаточное отношение, т.е. отношение угловой скорости (частоты вращения) шестерни к угловой скорости (частоте вращения) колеса.

i = ω₁/ω₂ = n₁/n₂. (5.1)

Если i > 1, т.е. ω₁>ω₂, то передача будет замедляющей (редуктор). В случае, когда i < 1 (ω₁< ω₂), передача называется ускоряющей (мультипликатор).

Изменение направления силового потока передачи по отношению к указанному (см. формулу (5.1)) фиксируется соответствующими индексами, например, i_2,1 = ω₂/ω₁. Если направления ω₁ и ω₂ противоположны, то i < 0; при совпадении направлений i > 0, т.е. положительно.