2

Федеральное агентство по образованию

Ухтинский государственный технический университет

А.Н. Жингаровский, Е.И. Кейн, Е.Л. Суровцев

Изучение механических передач

Учебное пособие

3-е издание, исправленное

Рекомендовано учебно-методическим объединением Российской Федерации по образованию в области лесного дела в качестве учебного пособия для студентов вузов, изучающих дисциплину “Детали машин и основы конструирования”

Ухта 2007

ББК 34.4. Я7

Ж 72

УДК 621. 81

Жингаровский, А.Н. Изучение механических передач [Текст]: учеб. пособие /А.Н. Жингаровский, Е.И. Кейн, Е.Л. Суровцев. – 3-е изд., испр. – Ухта: УГТУ, 2007. – 164 с.: ил.

ISBN 5-88179-192-4

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 170400 (МЛК), 170200 (МОН), 260100 (ЛИ), 330600 (БТП), 090700 (ПЭМГ), 090600 (РЭНГМ), 090800 (БС) и других, изучающих дисциплину «Детали машин и основы конструирования».

Пособие содержит руководства к выполнению пяти лабораторных работ, посвященных изучению параметров, конструкций и регулировок отдельных элементов механических передач. В описаниях работ содержится информация, используемая студентами при выполнении курсовых проектов и курсовых работ. Этой же цели служат приложения, нормативные и справочные материалы, включенные в текст.

Рецензенты: кафедра проектирования специальных лесных машин Санкт-Петербургской лесотехнической академии (зав. кафедрой д. т. н., профессор В.А. Александров) и зав. лабораторией Санкт-Петербург­ского научно-исследовательского института лесного хозяйства к. т. н. Ю.А. Добрынин.

© Ухтинский государственный технический университет, 1993, 1999, 2007

© Жингаровский А.Н., Кейн Е.И., Суровцев Е.Л., 1993, 1999, 2007

Isbn 5-88179-192-4

ВВЕДЕНИЕ

Общие сведения о передачах

Передачей принято называть устройство для передачи энер­гии на расстояние. В курсе деталей машин изучаются лишь меха­нические передачи вращательного движения, которые называют просто передачами. Другие виды механических передач, а также передачи электрические, гидравлические и пневматические изуча­ются в специальных курсах.

Механическая передача не только передает энергию от двигателя к рабочим органам машины, но и, как правило, преобразует скорости, силы, моменты, а иногда – характер движения.

Введение передачи между двигателем и рабочим органом машины обусловлено следующими главными причинами:

– требуемые скорости движения рабочих органов машины, как правило, не совпадают с оптимальными скоростями двигателей. Скорости двигателей обычно выше, тихоходные же двигатели с большими моментами громоздки и дороги;

– для большинства технологических и транспортных машин требуется возможность регулирования скорости и периодической работы с большими моментами при малых скоростях. Между тем, регулирование скорости двигателя не всегда возможно и экономично. Примером служит автомобиль, у которого при движении на подъем за счет передачи к ведущим колесам подводится больший момент, скорость же при этом снижается;

– двигатели выполняются для равномерного вращательного движения, а рабочие органы машины должны зачастую совершать движение по другому закону. Так, например, в швейной ма­шине вращательное движение на входе в машину преобразуется передачами внутри машины в возвратно-поступательное движение иглы.

– двигатели не всегда могут быть соединены непосредственно с исполнительными механизмами по соображениям безопасности, удобства обслуживания, из-за габаритов машины и т.п.;

– нередко одним двигателем требуется приводить в движение с различными скоростями несколько механизмов.

По способу передачи движения от ведущего звена к ведомому различают:

– передачи трением с непосредственным касанием (фрикционные) и с гибкой связью (ременные);

– передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные и зубчато-ременные).

К передачам вращательного движения относят также передачи винт – гайка, которые преобразуют вращательное движение в поступательное.

Основные кинематические и силовые соотношения в передачах

Приводимые ниже соотношения широко используются в теории и при расчетах передач вращательного движения. Большинство из них знакомо вам по предыдущим учебным дисциплинам.

Быстрота вращательного движения измеряется угловой скоростью  (рад/с) или частотой вращения n (мин^-1). Угловая скорость и частота вращения связаны зависимостью

. (1)

Окружная (её называют еще линейной) скорость  (м/с) точки вращающегося тела определяется по формуле

, (2)

где r и d=2r - соответственно радиус и диаметр в метрах окружности, на которой расположена вращающаяся точка.

Силу F_t, вызывающую вращение или оказывающую сопротивление вращению тела и направленную по касательной к траектории точки её приложения, называют окружной силой. Связь между силой F_t (Н), окружной скоростью  (м/с) и мощностью Р (Вт), передаваемой вращающимся телом, выражается формулой

. (3)

Окружная сила F_t (Н) и создаваемый ею крутящий момент T (Н∙м) связаны зависимостью

(4)

а крутящий момент T (Н∙м) и передаваемая мощность Р (Вт) – зависимостью

. (5)

Передаточным отношением называется отношение угловых скоростей или частот вращения ведущего и ведомого звеньев передачи:

. (6)

Примечание – Индексы 1 и 2 здесь и далее относятся соответственно к ведущему и ведомому звеньям передачи.

Передаточное отношение – параметр кинематический, который характеризует способность преобразовывать угловую скорость. Применительно к зубчатым, червячным и цепным передачам эта же способность характеризуется еще и геометрическим параметром – передаточным числом

(7)

где z₁ – число зубьев меньшего из пары колес, меньшей звездочки или число заходов червяка; z₂ – число зубьев большего из пары колес, большей звездочки или червячного колеса.

Если ведущим является звено передачи с z₁, то передаточное отношение и передаточное число совпадают, то есть

(8)

Мощность Р₂ на ведомом звене передачи или на выходе из неё можно рассматривать как полезную, а мощность Р₁ на ведущем звене или на входе в передачу – как затрачиваемую. Исходя из этого, коэффициент полезного действия (КПД) передачи выражается зависимостью

(9)

Моменты на ведущем и ведомом звеньях передачи согласно

формулы (5) соответственно:

и

С учетом этих соотношений и формул (6) и (9) получаем

, откуда

. (10)

Привод на рисунке 1 содержит в общем случае несколько последовательно расположенных передач. Пусть общее число этих передач К, тогда число всех валов равно К + 1 (см. рисунок 1). КПД каждой из передач привода:

Перемножив левые и правые части этих равенств, получим

Но – не что иное, как КПД всего привода.

Следовательно, КПД привода, состоящего из нескольких последовательно расположенных передач, равен произведению КПД каждой из передач, т.е.

. (11)

Передаточные отношения каждой из передач привода:

Перемножив левые и правые части этих равенств, получим

Следовательно, передаточное отношение привода, состоя-щего из нескольких последовательно расположенных передач, равно произведению передаточных отношений каждой из его передач, т.е.

(12)

1 – ременная передача; 2 и 3 – зубчатые передачи; 4 – цепная передача; 5 – электродвигатель; Р₁, Р₂, Р₃, Р₄, Р₅ – мощности на валах привода.

Рисунок 1 – Иллюстрация к определению КПД и передаточного отношения привода, состоящего из нескольких последовательно расположенных передач

Цель лабораторных работ

Выполнение лабораторных работ дает сведения по конструкции, сборке и регулировке передач. Эти сведения способствуют более осознанному усвоению теоретической части курса. Они совершенно необходимы при выполнении курсовых проектов, где вы будете конструировать передачи.