Механические передачи.Фрикционные передачи (вариаторы) / Лекция 4_Механические передачи.Фрикционные передачи(вариаторы)
.pdf
Детали Машин и Основы Конструирования
Преподаватель:
Дорофеев Леонид Вячеславович Ст. преподаватель
каф. «Мехатроника и международный инжиниринг» /ауд. 108,110/
Базовая структура курса
Лекции: 40 часов. Практические занятия: 20 часов. Лабораторные работы: 40 часов.
Самостоятельная работа: 80 часов.
Итоговый контроль
I семестр: РГР, отчет лабораторных работ, тесты, зачет.
II семестр: отчет лабораторных работ, тесты, защита курсового проекта, экзамен.
Детали машин и основы конструирования |
1 |
Условные
обозначения в лекциях-
презентациях
!- очень важно для понимания всей темы в целом!
- необходимо записать!
- рисунок (схему) занести в конспект!
?- спросить, если непонятно!
α- знать вывод формулы!
[Вт]= Нсм - проверить размерность формулы!
- 99% вероятность дополнительного вопроса на экзамене! - просмотреть по теме другие литературные источники!
- самостоятельно повторить решение задачи!
Детали машин и основы конструирования |
2 |
Типовая элементная база
механических устройств
Типовая элементная база механических устройств
Технические системы представляют собой диное, целостное устройство, предназначенное для выполнения определенных функций.
Но эти системы, в свою очередь, обычно остоят из отдельных элементов (частей), оторые также характеризуются выполняемой функцией, принципом действия, структурой и параметрами.
Элементы, родственные по выполняемой функции (хотя они и могут принадлежать различным системам), объединяют в группы, оторые образуют элементную базу предметной области – машиностроения, аппаратостроения, приборостроения и т.д. Знание этих групп и оставляющих их элементов облегчает анализ ложных и создание новых систем.
Механические
устройства
Типовая элементная |
|
|
Передачи |
база (детали и узлы) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
Валы, оси, штоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опоры подвижных |
|
|
|
деталей и узлов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Корпусные детали |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединения и муфты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уплотнения |
|
|
|
|
Наиболее распространены типовые механические элементы.
Типовые – поскольку такие элементы составляют снову устройства не только машин (от простейших ередач до сложных механизмов), но и основу онструкции разнообразных аппаратов и приборов.
Смазочные устройства
Пружины
Специальная элементная база
Детали машин и основы конструирования |
3 |
Механические передачи
Передаточные устройства – предназначены для передачи движения (работы, мощности) в другую точку пространства с изменением или без него кинематических (угловая или линейная скорость) и силовых параметров (сила, крутящий моменты).
Механические передачи – главная функциональная часть машин или механизмов иных технических систем,
Ременные передачи |
Цепные передачи |
Зубчатые передачи |
|
Вариаторы |
Червячные передачи |
|
Винт-гайка |
Детали машин и основы конструирования |
4 |
Механические передачи
Передаточные устройства – главная функциональная часть машин или механизмов иных технических систем. Они подразделяются:
на передачи, предназначенные для |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
согласования |
(преобразования) |
вида |
и |
|
Передаточные |
|
|
|
|
|
||
параметров движения, которое поступает |
от |
|
устройства |
|
|
|
|
|
||||
двигателя к исполнительному устройству; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
на трансмиссии, |
предназначенные для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Передачи |
|
|
|
u = const |
|
Передачи |
|||||
передачи движения от двигателя к |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
удаленному |
исполнительному |
устройству. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Трансмиссии – частный случай передач, когда |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
u = var |
|
Коробки |
|||||
характер движения при его передаче |
не |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
скоростей |
|||||
меняется. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ступенча- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Главным |
функциональным |
параметром |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
тое изменение u |
|||||
передачи служит передаточное отношение |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
– отношение скорости движения на входе в |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
передачу к скорости движения на выходе из |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Вариаторы, |
|||||
нее и обозначается буквой i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(непрерыв- |
|||
Передаточное |
отношение |
имеет |
|
|
|
|
|
|
|
ное изменение u |
||
размерность, если виды движения на входе и |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
выходе различаются (например, вращательное |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и поступательное). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Трансмиссии |
|
|
|
|
||||
Если в процессе работы устройства |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
передаточное отношение постоянно, то его |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
обычно называют передаточным числом и |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
обозначают буквой u. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Детали машин и основы конструирования |
|
5 |
||||||||
Механические передачи
Виды механических передач: классификационный признак – передаточное отношение
Передаточное отношение – главный параметр любого передаточного устройства.
Они подразделяются на:
–передачи (передаточное число постоянно);
–коробки скоростей и вариаторы (позволяют изменять передаточное число в процессе работы);
–трансмиссии (только передают движение из одно точки пространства в другую, u=1).
В свою очередь устройства с изменяемым передаточным числом делятся на:
–если изменение происходит ступенчато (пошагово), то устройства относят к коробкам
скоростей;
–устройства, позволяющие изменять передаточное число беступенчато (непрерывно
впределах заданного диапазона), относят к
вариаторам.
Передаточные
устройства
Передачи |
|
u = const |
|
Передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u = var |
|
Коробки |
|
|
|
|
скоростей |
|
|
|
|
(ступенча- |
|
|
|
|
тое изменение u) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариаторы, |
|
|
|
|
(непрерыв- |
|
|
|
|
ное изменение u) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансмиссии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Детали машин и основы конструирования |
6 |
Механические передачи
Виды механических передач: классификационный признак – вид выполняемых функций
Функциональный признак
Передачи
Он характеризует допустимость применения передачи по своему непосредственному назначению, т.е. для
согласования |
видов и |
параметров |
движений на |
Функциональный |
вращательное- |
|
|
|
||||
входе и выходе. Возможен ряд случаев: |
|
|
признак |
вращательное |
|
|
|
|||||
|
|
(задается вид |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
передачи |
||
|
|
|
|
|
|
|
вращательное- |
|||||
1. Согласуются |
(изменяются) |
только |
параметры |
движения на |
|
|
|
|||||
входе и выходе) |
поступательное (и |
|
|
|
||||||||
|
|
передачи– |
||||||||||
вращательного движения. |
|
|
|
|
|
наоборот) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
трансмиссии |
|||||
Передаточное число u = ωвх /ωвых , |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
поступательное- |
|
|
|
|||||
где ωвх, |
ωвых – угловая скорость вращения входного |
|
|
поступательное |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
(ведущего) |
и |
выходного |
(ведомого) |
звеньев (валов) |
|
|
|
|
|
|
||
передачи.
Передачи относят к редукторам, если движение замедляется и, следовательн
передаточное число по абсолютной величине больше единицы, u >1, либо
мультипликаторам, если движение ускоряется, u <1.
Если параметры движения не изменяются, т.е. u =1, то такие передачи уже относят или трансмиссиям (основная функция – передавать), или к муфтам (функция – соединять, но пр этом звенья передачи относительно неподвижны).
Передаточное число может иметь знак (“+” или “–”), указывающий на совпадение ил нет направлений вращений входного и выходного валов.
В группу передач вращательного движения входят цилиндрическая, коническа планетарная, волновая, червячная, ременная, цепная и винтовая передачи и другие.
При этом ременная и цепная передачи часто используются и как трансмиссии: они содержат гибки звенья (ремни и цепи), которые называются гибкой связью и обеспечивают выполнение обеих функци (передавать, соединять).
Детали машин и основы конструирования |
7 |
Механические передачи
Виды механических передач: классификационный признак – вид выполняемых функций
2.Преобразуется вид передаваемого движения и
согласуются его |
параметры. Передаточное число |
u = ωвх / vвых , или |
u = vвх /ωвых , |
где ω , v – угловая и линейная скорости передаваемого движения (в этом случае передаточное число имеет размерность). К такому типу относятся, например, реечная и канатная (с гибкой связью – канатом) передачи, передача винт-гайка, кривошипно-
ползунный механизм.
3.Согласуются только параметры передаваемого поступательного движения.
Передаточное число u = vвх / vвых .
Класс таких передач сравнительно мал – клиновая и
рычажная передачи.
Передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Функциональный |
|
вращательное- |
|
|
|
|
признак |
|
вращательное |
|
|
|
|
(задается вид |
|
|
|
|
|
|
движения на входе |
|
|
|
|
передачи |
|
|
вращательное- |
|||||
|
|
|
|
|||
и выходе) |
|
поступательное (и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
передачи– |
|||
|
|
|
наоборот) |
|
|
|
|
|
|
|
|
трансмиссии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поступательное- |
|
|
|
|
|
|
поступательное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Детали машин и основы конструирования |
8 |
Механические передачи
Виды механических передач: классификационный признак – самотормозящиеся передачи
САМОТОРМОЖЕНИЕ
На практике, работа некоторых передач в режиме мультипликации (u<1) или по преобразованию поступательного движения во вращательное иногда становится невозможной, т.е. независимо от
величины приложенной на входе нагрузки привести в движение звенья передачи не удается.
Такое явление называется самоторможением.
Оно вызывается тормозящим действием сил трения в звеньях передачи, которые при определенны условиях всегда уравновешивают внешнюю (на входе) нагрузку. В большинств самотормозящимися являются передачи, принцип действия которых основан на эффекте клин Это – клиновая и червячная передачи, передача винт-гайка и другие.
Детали машин и основы конструирования |
9 |
Механические передачи
Назначение механических передач
Потребность в передаче выявляется из назначения проектируемой системы или из необходимости обеспечения совместной работы ее частей, т.е.:
согласования вида и параметров движений двигателя и исполнительного устройства. Например, согласовать частоту вращения вала имеющегося двигателя с заданной частотой вращения колеса автомобиля;
получения заданного, часто – увеличенного, усилия: вращающего момента T или силы F. Например, создать большое выходное усилие при незначительном усилии на входе (домкрат, пресс и т.п.). Изменение нагрузки основывается на законе сохранения энергии: мощность на выходе Nвых с учетом потерь должна равняться мощности на входе Nвх , т.е.
Nвых = Nвх η , где η – КПД передачи, а входная и выходная мощность в зависимости от вида движения равна N=F v или N=Tω . И, следовательно, замедление или ускорение передаваемого движения ведет соответственно к увеличению или снижению величины выходной нагрузки;
обеспечения самоторможения, т.е. передачу движения только в одном направлении;
передачи движения на значительное или изменяемое расстояние.
Детали машин и основы конструирования |
10 |