Почему шестерня называется шестерней: Происхождение термина «шестерня»

Содержание

Происхождение термина «шестерня»

Шестеренные компрессоры и насосы являются наиболее простыми по конструкции и сбалансированными машинами. Это достигается благодаря наличию в качающем узле только двух вращающихся деталей – шестерен.

Шестеренный компрессор с внешним зацеплением и шестеренный насос с внутренним зацеплением.

Как и многие другие отраслевые термины, «шестерня» берет начало из разговорного, бытового языка. Есть несколько версий его возникновения. По одной из них, в основе термина лежит слово «шест» как синоним слов «рычаг», «усилитель», «преобразователь». По другой версии, за основу взято слово «шестипер» – название одного из видов булавы, которая служила в старые времена оружием, а позже – символом власти.

Историки и археологи свидетельствуют, что булава как ударный вид оружия с тяжелой шарообразной или грушевидной головкой появилась в период неолита, т. е. в период нового каменного века (ок. 8–3 тыс. лет до н.э.). Если говорить об античном мире, то булава спросом не пользовалась. В XII веке это оружие добралось до Европы, а в XIII–XIV веках применялось на Руси. С появлением лат шарообразная головка булавы стала почти бесполезной против воина в доспехах. Ее разрушительную силу удара начали повышать с XIV века с помощью выпиливания или приваривания металлических ребер, пластин, перьев, зубьев (до двух десятков). Древнерусское название такого холодного оружия ударно-раздробляющего действия – пернаг (пернат). Большое распространение в более поздние времена получила разновидность пернага с шестью перьями, называемая шестипером, в основном, использовавшаяся для нанесения оглушающих ударов сверху пешему воину по шлему (так появился глагол «ошеломить»). Внешнее сходство шестипера с ведущим валом-шестернею очевидно.

Булава-шестипер

В технике применяется синоним «шестерни» – «зубчатое колесо».

Как правило, зубчатым колесом называют большее или самое большое колесо в передаче, шестерней – меньшее.

Существует не только геометрическое сходство зубьев шестерни с зубьями шестипера, но и функциональное. Зубья шестерни, как и зубы человека, входят в зацепление, удерживая, перекусывая и продвигая некоторую рабочую среду: для компрессора – газ, для насоса – жидкость, для человека – пищу.

В современных компрессорах и насосах применяются шестерни одинакового или близкого размера, поэтому термин «зубчатое колесо» практически не используется, и машины называются шестеренными.

Шестерня как одна из деталей двигателя

»   Шестерня как одна из деталей двигателя

Посмотреть шестерню в интернет магазине «АВТОмаркет Интерком»

Задать вопрос специалисту нашей компании

 Шестерня или зубчатое колесо  – это одна из самых важных запчастей, которую используют в механизмах зубчатой передачи в двигателе автомобиля. Основной функцией шестерни является передача особого вращательного движения между валами, через зацепление с зубьями соседней шестерни. Внешне зубчатое колесо выглядит словно диск с конической или цилиндрической поверхностью, на которой на равном расстоянии можно найти специальные зубья.

 В зубчатой передаче шестерней считают небольшое зубчатое колесо, у которой незначительное количество зубьев, а большое — зубчатым колесом. Если использовать пару шестерен с равным количеством зубьев, ведущую будут считать шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. Но зачастую все зубчатые колеса и маленькие и большие считают

шестернями (шестеренками).

 Обычно применяют шестерни парами с разным количеством зубьев, этот механизм зубчатой передачи разрешает изменить число оборотов валов и сам вращательный момент. Передаточное число — это отношение чисел оборотов валов в 1 минуту, его можно определить отношением диаметров шестерен или отношением чисел из зубьев. Хотим отметить, что количество зубьев на колесах оказывает влияние на плавность хода передачи. Чем их большее количество, тем более плавный будет ход передачи. Ведущей шестерней называется та, вращение которой передается извне, а ведомой считают шестерню, с которой снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то вращающий момент ведомой шестерни становится меньше за счёт пропорционального

увеличения скорости вращения, и наоборот.

 Изобретение Шестерни

 Никто не знает изобретателя шестерни, в истории шестерни говорят о Ктезибием, что он использовал старое зубчатое колесо в своих уникальных водяных часах во втором веке до нашей эры, а так же упоминает в своем сочинении об использовании шестерен Архимедом в третьем веке до н.э. Есть информация о применении шестерен Римлянами в начале новой эры. В трудах Леонардо да Винчи, в чертежах многих механизмов можно найти шестерни с формой зуба близкой к современной.

 Области, где используют шестерни

 Шестерни используют в разных, непростых и несложных механизмах в автомобилестроении, строении судна, в пищевой индустрии и горнодобывающей промышленности.

Добавим, что в  строении вагонов используются шестерни, в буровых установках, в промышленных кранах, в автомобилестроении, КПП, и в других механизмах. Иногда без особого строения шестерни просто не обойтись.

 Автозапчасти можно купить через интернет-магазин на нашем сайте, или в магазинах нашей розничной сети «АВТОмаркет Интерком». Если у вас есть вопросы, то обратитесь к нам через услугу Экспресс-сервис. Либо вы сможете найти ответ на ваш вопрос в рубрике Вопрос-ответ на нашем сайте.

Будем рады видеть вас в наших магазинах.

 

Шестерни | Промтехзапчасть

ООО «Промтехзапчасть» производит и поставляет зубчатые колеса, валы стандартные, также согласно Ваших чертежей.

Зубчатое колесо или шестерня — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо называть шестернёй, а большое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Чаще всего зубчатые колеса делают из стали, но нередко используются такие материалы, как чугун, алюминий, пластмассы, латунь. Стальные зубчатые колеса для обеспечения высокой долговечности и поверхностной прочности обрабатывают с помощью науглероживания и термообработки.

Виды зубчатых колес, шестерен:

  • Цилиндрические колеса
  • Прямозубые шестерни
  • Косозубые шестерни
  • Шевронные колёса
  • Шестерни, имеющие внутреннее зацепление
  • Винтовые шестерни
  • Секторная шестерня
  • Шестерни, имеющие круговые зубья
  • Конические шестерни
  • Зубчатая рейка
  • Шестерня-звезда
  • Коронная шестерня

Валы-шестерни передают момент вращения с одного вала на другой.

Вал-шестерня зацепляет другое зубчатое колесо, за счет чего производится передача вращающего момента от одного вала к другому.

Изготовление валов-шестерен производится с целью применения их на различных производствах в редукторах и приводных механизмах.

При изготовлении зубчатых колес для реализации передачи вращающего момента, возможны 2 варианта закрепления шестерни на валу:

  • вал-шестерня (шестерня и вал являются одним целым).
  • насадная шестерня (шестерня крепится к валу при помощи какого-либо вида соединения).

С точки зрения качества, вал-шестерня обладает превосходством перед насадной шестерней в совокупности с валом. Такая конструкция является более надежной, жесткой и точной. Сегодня редукторы изготавливаются чаще на основе валов-шестерен, однако возникает необходимость применения и насадных шестерен, когда шестерня должна двигаться вдоль оси вала в процессе работы. Также использование разъемных конструкций позволяет выполнить шестерню и вал из разных материалов. В некоторых случаях раздельное соединение предпочитают с точки зрения практичности, поскольку при замене сломанных деталей обе составляющие менять не приходится.

При высоких передаточных коэффициентах зубья нарезают прямо на поверхности вала. Но такое изготовление валов-шестерен относится к более сложным производственным задачам, поскольку затруднен процесс фрезерования и шлифование зубьев.

Модуль шестерни.Что это такое? — Справочная информация

Основные сведения об эвольвентном зацеплении  

 

Профиль боковых сторон зубьев зубчатых колес с эвольвентным зацеплением представляет собой две симметрично расположенные эвольвенты.

Эвольвента — это плоская кривая с переменным радиусом кривизны, образованная некоторой точкой на прямой, обкатывающейся без скольжения по окружности, диаметром (радиусом) db(rb) называемой основной окружностью.

Основные параметры эвольвентного зацепления. На рис. 1.1 показано зацепление двух зубчатых колес с эвольвентным профилем. Рассмотрим основные параметры зацепления, их определения и стандартные обозначения.

В отличие от принятого ранее, обозначение всех параметров производится строчными, а не заглавными буквами с индексами, указывающими их принадлежность колесу, инструменту, типу окружности и виду сечения.

Стандартом предусмотрены три группы индексов:

  • первая группа: n, t, x — означает вид сечения, соответственно нормальный, торцовый (окружной), осевой;
  • вторая группа: a,f,b,w,y- означает, что параметр относится соответственно к окружностям выступов, впадин, основной, начальной и любой концентричной окружности. Для делительной окружности индекс не указывается;
  • третья группа: 1, 2, 0 — означает, что параметр относится соответственно к шестерне, колесу, зуборезному инструменту.

 

Порядок использования индексов определяется номером группы, т.е. вначале предпочтение отдается индексам первой группы, затем второй и т.д.

Некоторые индексы разрешается опускать в случаях, исключающих возникновение недоразумений или не имеющих применения по определению. Например, у прямозубых цилиндрических колес не используются индексы первой группы. В ряде случаев некоторые индексы с целью сокращения записи также опускаются.

Некоторые индексы разрешается опускать в случаях, исключающих возникновение недоразумений или не имеющих применения по определению. Например, у прямозубых цилиндрических колес не используются индексы первой группы. В ряде случаев некоторые индексы с целью сокращения записи также опускаются.

Рассмотрим зацепление двух прямозубых цилиндрических (рис. 1.1) колес: с меньшим числом зубьев (z1), называемого шестерней, и с большим числом зубьев (z

2), называемого колесом; соответственно с центрами колес в точках О1 и О2. В процессе обката шестерни с колесом происходит качение без скольжения двух центроид — окружностей, соприкасающихся в полюсе зацепления — Р. Эти окружности называются начальными, а их диаметры (радиусы) обозначаются с индексом w: dwl (rwl), dw2 (rw2). Для некорригированных колес эти окружности совпадают с делительными окружностями, обозначение диаметров (радиусов) которых дается без индексов первой и второй групп, т. е. для шестерни — d1(r1), для колеса — d2(r2).

Рис. 1.1. Эвольвентное зацепление зубчатых колес

Делительная окружность — окружность, на которой шаг между зубьями и угол профиля равны им же на делительной прямой зубчатой рейки, сцепленной с колесом. При этом шаг (Р = π · m) — расстояние между двумя соседними одноименными сторонами профиля. Отсюда диаметр делительной окружности колеса d = P · Z / π = m · Z

Модуль зуба (m = P / π) — величина условная, имеющая размерность в миллиметрах (мм) и используемая как масштаб для выражения многих параметров зубчатых колес. В зарубежной практике в этом качестве используется питч — величина, обратная модулю.

Основная окружность — это окружность, от которой образуется эвольвента. Все параметры, относящиеся к ней, обозначаются с индексом b например, диаметры (радиусы) колес в зацеплении: db1 (rbl), db2 (rb).

Касательно к основным окружностям через полюс зацепления Р проходит прямая N-N, а ее участок N1-N2 называется линией зацепления, по которой в процессе обката перемещается точка контакта сопрягаемых профилей колес. N1-N2 называется номинальной (теоретической) линией зацепления, обозначаемой буквой g. Расстояние между точками пересечения ее с окружностями выступов колес называется рабочим участком линии зацепления и обозначается ga.

В процессе обката зубчатых колес точка контакта профилей перемещается в пределах активного (рабочего) участка линии зацепления ga, которая является нормалью к профилям обоих колес в этих точках и одновременно общей касательной к обеим основным окружностям.

Угол между линией зацепления и перпендикуляром к линии, соединяющей центры сопрягаемых колес, называется углом зацепления. У корригированных колес этот угол обозначается αw12; для некорригированных колес αw12 = α0.

Межцентровое расстояние некорригированных колес

aW12 = rW1 + rW2 = r1 + r2 = m ·( Z1 + Z2 ) / 2

Окружности выступов и впадин — окружности, проходящие соответственно через вершины и впадины зубьев колес. Их диаметры (радиусы) обозначаются: da1 ( ra1 ), df1 ( rf1 ), da2 ( ra2 ), df2( rf2 ).

Шаги зубьев колес — Pt Рb, Рn, Рх — это расстояния между одноименными сторонами профиля, замеренные:

  • по дуге делительной окружности в торцовом сечении — окружной (торцевый) шаг Pt = d / Z;
  • по дуге основной окружности — основной шаг Pb = db / Z;
  • по контактной нормали (линии зацепления) — основной нормальный шаг Рbn;
  • по нормали к направлению зубьев и по оси (у винтовых передач) — нормальный шаг Рn и осевой шаг Рх.

 

Коэффициент перекрытия, ε — отношение активной (рабочей) части линии зацепления к основному нормальному шагу:

ε = ga / Pbn

Окружная (торцовая) толщина зуба, St — длина дуги делительной окружности, заключенная между двумя сторонами зуба.

Окружная ширина впадины между зубьями, е — расстояние между разноименными сторонами профиля по дуге делительной окружности.

Высота головки зуба, ha — расстояние между окружностями выступов и делительной:

ha = ra — r

Высота ножки зуба hf — расстояние между окружностями делительной и впадин:

hf = r — rf

Высота зуба:

h = ha + hf

Рабочий участок профиля зуба — геометрическое место точек контакта профилей сопрягаемых колес, определяется как расстояние от вершины зуба до точки начала эвольвенты. Ниже последней следует переходная кривая.

Переходная кривая профиля зуба — часть профиля от начала эвольвенты, т.е. от основной окружности до окружности впадин. При методе копирования соответствует форме головки зуба инструмента, а при методе обкатки образуется вершинной кромкой режущего инструмента и имеет форму удлиненной эвольвенты (для инструментов реечного типа) или эпициклоиды (для инструментов типа колеса).

Рис. 1.2. Зацепление зубчатой рейки с колесом


Понятие об исходном контуре рейки

Как было показано выше, частным случаем эвольвенты при z = (бесконечность) является прямая линия. Это дает основание использовать в эвольвентном зацеплении рейку с прямобочными зубьями. При этом любое зубчатое колесо данного модуля независимо от числа зубьев может быть сцеплено с рейкой того же модуля. Отсюда возникла идея обработки колес методом обкатки. В зацеплении колеса с рейкой (рис. 1.2) радиус начальной окружности последней равен бесконечности, а сама окружность превращается в начальную прямую рейки. Линия зацепления N1N2Так как профиль зубьев рейки — прямая линия, это в значительной мере упрощает контроль линейных параметров зубьев и угла профиля. С этой целью стандартами установлено понятие исходного контура зубчатой рейки (рис. 1.4, а) проходит через полюс Р касательно к основной окружности колеса и перпендикулярно к боковой стороне профиля зуба рейки. В процессе зацепления начальная окружность колеса обкатывается по начальной прямой рейки, а угол зацепления становится равным углу профиля зуба рейки α .

Так как профиль зубьев рейки — прямая линия, это в значительной мере упрощает контроль линейных параметров зубьев и угла профиля. С этой целью стандартами установлено понятие исходного контура зубчатой рейки (рис. 1.3, а)

В соответствии со стандартами, принятыми в нашей стране для эвольвентного зацепления, исходный контур имеет следующие параметры зубьев в зависимости от модуля:

  • угол профиля α = 20°;
  • коэффициент высоты головки h*a = 1;
  • коэффициент высоты ножки h*f = 1,25;
  • коэффициент радиального зазора с* = 0,25 или 0,3;
  • коэффициент граничной (рабочей) высоты зуба h*L = 2;
  • шаг зубьев Р = π · m;
  • толщина зуба S и ширина впадины е: S = е = 0,5Р = π · m / 2.

 

Делительная прямая рейки проходит по середине рабочей высоты зуба hL.

Для зуборезных инструментов основные параметры зубьев по аналогии с изложенным выше задаются параметрами исходной инструментальной рейки (рис. 1.3, б). Так как зубья режущего инструмента обрабатывают впадину между зубьями колеса и могут нарезать колеса с модифицированным (фланкированным) профилем, между названными исходными контурами имеются существенные различия:

  • Высота головки зуба исходной инструментальной рейки ha0 = (h*f0 + с0 )m = 1,25 m, т.е. коэффициент высоты головки й h*a0 =1,25. Высота ножки зуба hf0 = 1,25 m, а полная высота зуба h0 = ha0 + hf0 = 2,5 m.
  • Если нарезаемое колесо имеет срез у головки (модифицированный профиль), то ножка зуба инструментальной рейки должна иметь утолщение с параметрами h ф 0 , α ф 0 , n ф 0.
  • Толщина зуба у зубчатой рейки S = π · m / 2 ,
    а у инструментальной рейки при нарезании колес с модифицированным профилем зубьев S0 = π · m 2 ± ΔS0

     

    Рис. 1.3. Исходные контуры:

    а — зубчатой рейки; б — инструментальной рейки

    Поправка ΔS 0 берется из справочников [23, 24] в зависимости от величины модуля зуба. Знак «+» берется для чистовых, а знак «-« — для черновых инструментов. В первом случае происходит утонение зубьев нарезаемого колеса с целью создания бокового зазора между зубьями сцепляемых колес, во втором случае утолщение, в результате чего нарезаемые зубья получают припуск на чистовую обработку.

    У колес с обычным (модифицированным) профилем зубьев изменение толщины нарезаемых зубьев можно получить путем смещения инструментальной рейки относительно центра колеса и утолщение ее зубьев у ножки не требуется.

    Параметры зацепления корригированных зубчатых колес. Корригирование (исправление) колес дает возможность улучшить зубчатое зацепление по сравнению с нормальным зацеплением в отношении трения, износа и прочности зубьев, уменьшить вероятность подреза ножки зубьев при малом их числе и др.

    Применительно к долбякам корригирование дает возможность получения задних углов на режущих кромках (см. ниже).

    Из известных методов корригирования на практике наибольшее применение нашло высотное корригирование, которое осуществляется путем смещения профиля исходной инструментальной рейки относительно центра нарезаемого колеса. Такое смещение принято считать положительным, если рейка отводится от центра колеса, и отрицательным, когда она приближается к его центру (рис. 1.4).

    Рис. 1.4. Схема высотного корригирования зубчатого колеса:

    1 — положительное смещение; 2 — нулевое смещение; 3 — отрицательное смещение

    Величина смещения оценивается произведением хо · m, где х0 — коэффициент смещения

    При положительном смещении высота головки зуба нарезаемого колеса ha1 увеличивается на величину хот, а высота ножки hf1 уменьшается на ту же величину. При отрицательном смещении, наоборот, высота головки зуба уменьшается, а высота ножки увеличивается. Полная высота зуба колеса в обоих случаях остается неизменной.

    Так как при этом положение делительной и основной окружностей колеса постоянно и не зависит от величины смещения, то неизбежно изменение толщины зуба нарезаемого колеса по делительной окружности из-за смещения делительной прямой рейки относительно начального положения на величину ± хо · m. Как видно из рис. 1.5, толщина зуба по делительной окружности у корригированного колеса при смещении рейки инструмента

     

    S1, 3 = π · m 2 ± 2 · x0 · m · tg α0

    где ΔS = x0 · m · tg α 0.

    Знак «+» берется при положительном, а знак «-« — при отрицательном смещении.

    При расчетах зуборезных инструментов, например долбяков, зубья которых корригированы, возникает необходимость определения толщины зуба на окружности любого радиуса — rу, концентричной с делительной окружностью радиусом r.

    Рис. 1.5. Изменение толщины зуба на делительной окружности при положительном смещении инструментальной рейки.


Шестерни. Шестерня (зубчатое колесо) – это деталь зубчатой передач

Шестерни

Шестерня (зубчатое колесо) – это деталь зубчатой передачи, имеющая вид диска, зубья которого расположены на цилиндрической или конической поверхности. Одно зубчатое колесо, зацепляя зубья другого колеса, передает ему свое вращение. В строительных и промышленных инструментах, бытовых и дачных агрегатах зубчатая передача используется в редукторах, преобразующих число оборотов и вращающий момент. Шестерни во время работы

подвергаются постоянным механическим нагрузкам

и выходят из строя, поэтому иногда их приходится менять. Цена шестерни невелика и замена ее особого труда не представляет. Ремонт редуктора, как правило, обходится недорого.

Основные причины поломок

Все поломки зубчатых колес делят на два вида:

  • износ;
  • откалывание зубьев.

Независимо от типа поломки деталь подлежит обязательной замене, причем если в паре работают близкие по размеру колеса, производится замена всей пары, т. к. в этом случае износ деталей примерно одинаков.

К причинам поломок относятся:

  1. Ударные нагрузки. В той или иной степени такие нагрузки возникают при работе любого инструмента, но чаще других ломаются детали редукторов ударных дрелей, перфораторов и отбойных молотков. Именно их чаще всего приходится менять.
  2. Посторонние частицы в механизме привода. Даже если передача надежно защищена от попадания грязи и пыли извне, такие частицы все равно образуются во время работы, поскольку металл со временем истирается или скалывается. Мелкие крупинки в смеси со смазкой действуют как абразивный состав, вызывая износ деталей.
  3. Сборка низкого качества. Детали передачи должны быть тщательно подогнаны и смазаны. Редуктор высококачественного инструмента даже при высоких оборотах не создает много шума. Опытный мастер, выбирая инструмент в магазине, берет несколько образцов и прослушивает шум, который издает каждый образец во время работы. Таким образом сразу удается выявить низкокачественную сборку.

Зная основные причины поломок зубчатых передач, можно в большинстве случаев предотвратить выход инструмента из строя и значительно сократить затраты на ремонт.

Шестерни

Шестерня (зубчатое колесо) – это деталь зубчатой передачи, имеющая вид диска, зубья которого расположены на цилиндрической или конической поверхности. Одно зубчатое колесо, зацепляя зубья другого колеса, передает ему свое вращение. В строительных и промышленных инструментах, бытовых и дачных агрегатах зубчатая передача используется в редукторах, преобразующих число оборотов и вращающий момент. Шестерни во время работы

подвергаются постоянным механическим нагрузкам

и выходят из строя, поэтому иногда их приходится менять. Цена шестерни невелика и замена ее особого труда не представляет. Ремонт редуктора, как правило, обходится недорого.

Основные причины поломок

Все поломки зубчатых колес делят на два вида:

  • износ;
  • откалывание зубьев.

Независимо от типа поломки деталь подлежит обязательной замене, причем если в паре работают близкие по размеру колеса, производится замена всей пары, т. к. в этом случае износ деталей примерно одинаков.

К причинам поломок относятся:

  1. Ударные нагрузки. В той или иной степени такие нагрузки возникают при работе любого инструмента, но чаще других ломаются детали редукторов ударных дрелей, перфораторов и отбойных молотков. Именно их чаще всего приходится менять.
  2. Посторонние частицы в механизме привода. Даже если передача надежно защищена от попадания грязи и пыли извне, такие частицы все равно образуются во время работы, поскольку металл со временем истирается или скалывается. Мелкие крупинки в смеси со смазкой действуют как абразивный состав, вызывая износ деталей.
  3. Сборка низкого качества. Детали передачи должны быть тщательно подогнаны и смазаны. Редуктор высококачественного инструмента даже при высоких оборотах не создает много шума. Опытный мастер, выбирая инструмент в магазине, берет несколько образцов и прослушивает шум, который издает каждый образец во время работы. Таким образом сразу удается выявить низкокачественную сборку.

Зная основные причины поломок зубчатых передач, можно в большинстве случаев предотвратить выход инструмента из строя и значительно сократить затраты на ремонт.

Производство шестерен и зубчатых колес Интертехносервис Тольятти

  1. Главная
  2. Предыдущая страница

Наше предприятие, выполняет заказы на изготовление шестерен любой сложности. Имея оборудование с высоким классом точности мы изготовим шестерни и зубчатые колеса в соответствии с техническими требованиями заказчика.

Определение шестерен и зубчатых колес

Зубчатое колесо или шестерня — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называть шестернёй, а большое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестернями. У зубчатых колёс есть одна особенность — они принципиально не могут иметь меньше 6 зубьев. В противном случае не будет соблюдено условие плавного и надёжного зацепления. Отсюда и происходит название — шестерня.

Виды шестерен и зубчатых колес

Зубчатые передачи подразделяют по геометрии на следующие основные виды:

  • Цилиндрические зубчатые колёса
  • Конические зубчатые колёса
  • Реечная передача (кремальера)
  • Коронные колёса

Цилиндрические зубчатые колёса подразделяют по признакам:

  • Поперечный профиль зуба
  • Продольная линия зуба
  • Зубчатые колёса с внутренним зацеплением
  • Секторные колёса
  • Колёса с круговыми зубьями

По продольной линии зуба классифицируют следующим образом:

  • Прямозубые колёса
  • Косозубые колёса
  • Шевронные колеса

Методы производства шестерен и зубчатых колес

В настоящее время распостранены следующие виды изготовления шестрен:

  • Метод обката
  • Метод копирования или деления
  • Горячее и холодное накатывание
  • Изготовление конических колёс

Помимо производства шестерен и зубчатых колес наша компания предоставляет услуги металлообработки на заказ.

 

Зуборезные и долбежные работы: зуборезка, изготовление зубчатых колес, изготовление шестерней, изготовление колес конических, нарезка зубьев, зубчатых реек, шлицов на заказ любой сложности

Машиностроительное объединение «Металлодеталь-С» предлагает своим клиентам услуги по зуборезным и долбежным работам. Данные виды обработки металлов пользуются достаточной популярностью, и используя их можно получать качественные зубчатые шестерни и изготовить валы в самые кратчайшие сроки.
Все работы проводятся на высокотехнологичном оборудовании, и шестерни на заказ могут быть изготовлены разными способами.

Услуги, которые оказывает предприятие «Металлодеталь-С».

Наше предприятие имеет все необходимое оборудование, и способно выполнять целый ряд услуг по нарезке зубьев, и обработке металлов. Вот полный перечень услуг, оказываемых нашими специалистами:

  • Нарезка прямозубых колес
  • Изготовление косозубых шестерен
  • Изготовление колес конических
  • Разнообразные зубофрезерные работы
  • Долбежные работы по металлу любой сложности
  • Изготовление шестеренок любого размера на заказ
  • Изготовление валов из выбранного материала
  • Нарезка шлицов

Зубчатые шестерни в машиностроении делятся на следующие типы передач:

  • цилиндрические при параллельной установке валов. В этих передачах прибегают к использованию прямозубых, косозубых и шевронных колес;
  • конические — при пересекающихся и перекрещивающихся валах с применением прямозубых, косозубых колес, равно, как и колес с винтовым распределением зубьев;
  • винтовые передачи применяются между перекрещивающимися валами. Колеса в этих передачах могут иметь цилиндрические или конические винтовые зубья.
  • червячные передачи находят свое примение при передаче вращения скрещивающимися валам между собой.

Зубчатое зацепление именуется наружным, если зубья колес расположены на внешней цилиндрической поверхности, и внутренним, при условии, что зубья одного из колес находятся на внутренней поверхности колеса.
Передающее силу вращение зубчатое колесо от каких-либо механизмов, зовется ведущим, а приводимое во вращение называется ведомым. Меньшее по размеру из сопрягаемых колес наименовывают шестерней, а большее называют колесом.


Эвольвентное зацепление. Основным условием нормальной работы зубчатого зацепления является плавный вход зубьев одного колеса в углубление другого. Зуборезные работы при этом сопровождаются специальной обработкой зубьев, имеющих эвольвентный профиль. Эвольвентная кривая часто называется просто эвольвентой, а зубчатое зацепление с эвольвентным профилем — эвольвентным зацеплением.
Эвольвентой, или разверткой окружности, называется кривая, которую очертывает точка, пролегающая по прямой линий, касательной по отношению к окружности, если эту касательную обкатывать по окружности без скольжения. Зуборезные работы при этом характеризуются обкаткой прямой, которая называется главной окружностью. Если с неподвижного круга радиуса сматывать натянутую нить, то конец нити опишет развертку, или эвольвенту А — В. Эта кривая и представляет собой профиль зуба в современных зубчатых колесах.

Также следует сказать, что изготовление шестерен на заказ, как и все остальные работы выполняются в самые кратчайшие сроки и по демократичным ценам.

Купить шестерни и не пожалеть о качестве. За качество мы уверены, так как все виды зуборезных работ производятся в нашем цехе «Металлодеталь-С»!

В настоящее время зуборезные работы по изготовлению таких позиций, как зубчатая рейка, зубчатое колесо или косозубые шестерни могут быть выполнены несколькими разными способами. Каждый из способов изготовления имеет свои достоинства и недостатки, и должен применяться исходя из конкретной ситуации. 

  • Нарезание зубьев с помощью гребенки.

Достаточно распространенный способ полученья готовой детали. Нарезка зубьев шестерни в этом случае происходит с помощью специальной гребёнки, которая имеют одну режущую кромку.
Гребенка двигается вокруг закрепленной заготовки, и тем самым нарезаются зубья. Гребенка движется по очень сложной траектории, и каждый миллиметр ее хода просчитывается умным станком. Данный способ нарезки идеален в случае, когда необходимо получить круговой зуб.

  • Нарезание зубьев с помощью червячной фрезы.

В этом случае, изготовление шестерни происходит с помощью специальной фрезы в форме цилиндра. Изготовление зубчатых колес в этом случае происходит при вращательном движении. Заготовка колеса и фреза находятся перпендикулярно друг к другу. Нарезка шлицов так же может осуществлятся этим способом.
Больше всего фреза в форме цилиндра напоминает винт с резьбой, который движется перпендикулярно колесу, и своими канавками образует зубья колеса. Работы зубонарезные данного вида считаются наиболее точными. В частности, зубчатые колеса, полученные по данной методике, используются при производстве часов.

  • Зуборезные работы путем получения зубьев с помощью долбяка.

Нарезка зубьев может происходить не только с помощью гребенки или фрезы. Качественные зубья могут быть выдолблены. В машиностроительном предприятии «Металлодеталь-С» имеются специальные долбежные станки, способные выдолбить необходимое количество зубьев.
Инструмент, который непосредственно занимается выдалбливанием зубьев, называется долбяком. Долбежные работы в этом случае носят возвратно-поступательный характер. Долбяк будет ударять по выбранному месту до тех пор, пока не снимет необходимый слой металла. После этого, долбяк, поворачивается на шаг вокруг своей оси, и начинает работу над новым зубцом. Долбежные работы характеризуются такими операциями: долбление вертикальных и наклонных плоскостей, различных пазов и выемок, шпоночных канавок; долбление поверхностей сложного контура и криволинейных, разрезание заготовок. Долбежные работы, проводимые на сложных контурных поверхностях, осуществляются резцами с закругленной вершиной, а также прорезными резцы для подрезки переходов в углах контура.

  • Изготовление зубов с помощью пальцевой фрезы.

Нарезка шлицов может проводится также с помощью пальцевой фрезы. Зуборезные работы в этом случае характеризуются тем, что у фрезы имеется затылованный зуб. Изготовление шестерен конических и косозубых – вот оптимальные области применения пальцевой фрезы. При этом, размер между зубьями должен быть не менее 20 миллиметров.
Пальцевая фреза имеет сложный профиль, и больше всего напоминает несколько растопыренных пальцев. Работы зубострогальные ведутся таким образом, что одновременно вырезаются несколько зубьев. Профиль каждой фрезы представляет собой точную копию впадины зубчатого колеса.
Помимо этого, значительной популярностью пользуется так называемый метод копирования. Он заключается в том, что специализированная дисковая фреза, имеющая форму зуба. Фреза вырезает впадину на заготовке, после чего проворачивается на заданный заранее угол, и вырезает новую впадину. Процесс продолжается до тех пор, пока все зубья будут нарезаны.
Надо сказать, что цена шестерен и валов зависит от целого ряда параметров. К примеру, на стоимость влияет выбранный материал, количество зубьев, а также способ из нарезки. Купить шестерни просто, главное определится с необходимыми параметрами.

Массовое производство зубчатых колес и валов.

Изготовление вала шестерни и другие зуборезные работы достаточно трудоемкий процесс, которые занимает несколько часов. Естественно, для массового производства это чересчур долгий срок. Процесс необходимо максимально ускорить и удешевить.
Зубохонинговальные и зубошевинговальные работы могут быть выполнены методом обкатки. Смысл данного метода заключается в том, что шестерня коническая или зубчатый вал, создаются специализированным инструментом, который имеет прямоугольный профиль.
Таким образом, работы зубодолбежные не нужны. Необходимы зубья нарезаются максимально быстро и качественно. С минимальными затратами энергии и малым количеством брака.

Дополнительная механическая обработка зубчатых колес.

Производство шестерен во многом зависит не от качества нарезки зубьев (оно находится на высоком качестве), а от качества заготовки.
Высокоточный зубчатый венец может быть изготовлен лишь из хорошей заготовки, которая имеет требуемую шероховатость поверхностей, не имеет заусенцев и других наружных дефектов.
Нарезка кругового зуба или долбежка пазов должна производится только после тщательного осмотра заготовки. Если имеются заусенцы и другие недостатки, их необходимо устранить, провести повторное измерение заготовки и лишь потом приступать к запланированным работам.
Шлицефрезерные работы должны завершаться повторным осмотром детали. Если во время обработки появились забоины, то подобную деталь следует забраковать. В случае необходимости, колеса конические должны быть обработаны термически. Это придаст изделью дополнительную прочность. Закаленная вал шестерня или зубчатое колесо служат намного дольше, и будут служить верой и правдой в течение длительного времени. 

Купить шестерни можно прямо с сайта. Нужно только оставить запрос на изготовление, после чего с вами свяжутся по телефону.

Шестерня — Энциклопедия Нового Света

Шестерни, найденные на сельскохозяйственном оборудовании.

Шестерня представляет собой колесо с зубьями по окружности, цель которых состоит в том, чтобы входить в зацепление с аналогичными зубьями на другом механическом устройстве, обычно другом зубчатом колесе, так что сила может передаваться между двумя устройствами в направлении, касательном к их поверхности. Колесо без зубьев может передавать некоторую тангенциальную силу, но будет проскальзывать, если сила большая; зубья предотвращают проскальзывание и позволяют передавать большие силы.

Шестерня может зацепляться с любым устройством, имеющим зубья, совместимые с зубьями шестерни. К таким устройствам относятся стойки и другие невращающиеся устройства; однако наиболее распространенная ситуация — это зацепление шестерни с другой шестерней. В этом случае вращение одной шестерни обязательно вызывает вращение другой шестерни. Таким образом, вращательное движение может передаваться из одного места в другое (то есть с одного вала на другой).

Хотя шестерни равного диаметра могут использоваться просто для передачи вращения от одного вала к другому, шестерни неравного диаметра более полезны, потому что они предлагают механическое преимущество: частота вращения и крутящий момент (сила вращения) второй шестерни отличаются от этой из первых.Таким образом, шестерни обеспечивают средства увеличения или уменьшения скорости вращения или крутящего момента. [1]

Общая информация

При производстве зубчатых колес используются многочисленные цветные сплавы, чугуны, порошковая металлургия и даже пластмассы. Однако чаще всего используются стали из-за их высокого отношения прочности к весу и низкой стоимости.

Меньшую шестерню в паре часто называют шестерней ; больший размер называется шестерней или колесом .

Механическое преимущество

Сцепление зубьев в паре зубчатых колес означает, что их окружности обязательно перемещаются с одинаковой скоростью линейного движения (например, метры в секунду (м / с) или футы в минуту (футы)). / мин)). Поскольку скорость вращения (например, измеряется в оборотах в секунду, оборотах в минуту или радианах в секунду) пропорциональна окружной скорости колеса, деленной на его радиус, мы видим, что чем больше радиус шестерни, тем медленнее будет быть его скоростью вращения при зацеплении с шестерней заданного размера и скорости.К такому же выводу можно прийти с помощью другого аналитического процесса: подсчета зубов. Поскольку зубья двух зацепляющихся шестерен заблокированы во взаимно однозначном соответствии, когда все зубья меньшей шестерни прошли точку встречи шестерен — например, когда меньшая шестерня сделала один оборот — не все зубья большей шестерни пройдут эту точку — большая шестерня сделает менее одного оборота. Меньшая шестерня делает больше оборотов за заданный период времени; получается быстрее.Передаточное число — это просто обратное отношение количества зубьев на двух шестернях.

скорость A: скорость B:: количество зубьев B: количество зубцов A

Это передаточное число известно как передаточное число .

Передаточное число крутящего момента можно определить, учитывая силу, которую зуб одной шестерни оказывает на зуб другой шестерни. Рассмотрим два зубца, контактирующих в точке на линии, соединяющей оси валов двух шестерен. В общем, сила будет иметь как радиальную, так и окружную составляющую.Радиальный компонент можно игнорировать: он просто вызывает боковой толчок вала и не способствует повороту. Окружной компонент вызывает поворот. Крутящий момент равен окружной составляющей силы, умноженной на радиуса. Таким образом, мы видим, что большая шестерня испытывает больший крутящий момент; меньшая шестерня меньше. Передаточное отношение крутящего момента равно отношению радиусов. Это в точности обратное случаю с отношением скоростей. Более высокий крутящий момент означает меньшую скорость и наоборот.Тот факт, что коэффициент крутящего момента является обратной по отношению к соотношению скоростей, также можно вывести из закона сохранения энергии. Здесь мы пренебрегли влиянием трения на коэффициент крутящего момента. Соотношение скоростей действительно определяется соотношением зубьев или размеров, но трение приводит к тому, что коэффициент крутящего момента на самом деле будет несколько меньше, чем величина, обратная соотношению скоростей.

В приведенном выше обсуждении мы упомянули о «радиусе» шестерни. Поскольку шестерня не является правильным кругом, а имеет шероховатую окружность, у нее нет радиуса.Однако в паре зацепляющихся шестерен каждая может считаться имеющей эффективный радиус, называемый радиусом шага , причем радиусы шага таковы, что гладкие колеса этих радиусов будут обеспечивать такое же соотношение скоростей, что и шестерни на самом деле. Радиус шага можно рассматривать как своего рода «средний» радиус шестерни, где-то между внешним радиусом шестерни и радиусом у основания зубьев.

Проблема шагового радиуса вызывает тот факт, что точка на зубе шестерни, где он соприкасается с зубом ответной шестерни, изменяется в течение времени, когда пара зубьев находится в зацеплении; также направление силы может меняться.В результате соотношение скоростей (и отношение крутящего момента), как правило, не является постоянным, если рассматривать ситуацию подробно в течение периода зацепления одной пары зубцов. Коэффициенты скорости и крутящего момента, приведенные в начале этого раздела, действительны только «навалом» — как долгосрочные средние значения; значения в каком-то конкретном положении зубов могут быть разными.

Фактически можно выбрать такую ​​форму зуба, при которой соотношение скоростей также будет абсолютно постоянным — как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.В зубчатых передачах хорошего качества это обычно делается, поскольку колебания передаточного отношения вызывают чрезмерную вибрацию и создают дополнительную нагрузку на зубья, что может привести к поломке зуба при больших нагрузках на высокой скорости. Постоянное передаточное число также может быть желательным для обеспечения точности передачи приборов, часов и часов. Эвольвентная форма зуба — это форма, которая обеспечивает постоянное соотношение скоростей, и сегодня она является наиболее часто используемой из таких форм.

Профиль зуба

Достижение стабильного соотношения скоростей зависит от профиля зуба.Трение и износ между двумя шестернями также зависят от профиля зуба. Существует множество профилей зубьев, которые обеспечивают постоянное соотношение скоростей, и во многих случаях, учитывая произвольную форму зуба, можно разработать профиль зуба для сопрягаемой шестерни, который будет обеспечивать постоянное соотношение скоростей. Однако в наше время наиболее часто используются два профиля зубьев с постоянной скоростью. Это циклоидная шестерня и эвольвентная шестерня. Циклоида была более распространена до конца 1800-х годов; с тех пор эвольвента в значительной степени вытеснила ее, особенно в приводах.В некотором смысле циклоида является более интересной и гибкой формой; однако эвольвента имеет два преимущества: ее легче производить, и она позволяет изменять расстояние между центрами шестерен в некотором диапазоне без нарушения постоянства передаточного отношения. Циклоидальные шестерни работают правильно только при правильном межосевом расстоянии. Циклоидальные шестерни все еще используются в механических часах.

Сравнение с другими приводными механизмами

Определенное соотношение скоростей, возникающее в результате наличия зубьев, дает зубчатым колесам преимущество перед другими приводами (такими как тяговые приводы и клиновые ремни) в точных машинах, таких как часы, которые зависят от точного отношения скоростей.В случаях, когда ведущий и ведомый находятся в непосредственной близости, шестерни также имеют преимущество перед другими приводами в меньшем количестве требуемых деталей; Обратной стороной является то, что шестерни более дороги в производстве, а требования к их смазке могут повлечь за собой более высокие эксплуатационные расходы.

Автомобильная трансмиссия позволяет выбирать между передачами, что дает различные механические преимущества.

Коробка передач не является усилителем или сервомеханизмом. Для сохранения энергии необходимо, чтобы мощность, передаваемая выходной шестерней или валом, никогда не превышала мощность, подаваемую на входную шестерню, независимо от передаточного числа.Работа равна произведению силы и расстояния, поэтому малая шестерня должна работать на большее расстояние и при этом может проявлять большую крутящую силу или крутящий момент, чем это было бы в случае, если бы шестерни были того же размера. Фактически происходит некоторая потеря выходной мощности из-за трения. С зубчатыми передачами промышленного качества, изготовленными в соответствии с надлежащей коммерческой практикой и должным образом смазанными, потери энергии обычно составляют два процента или меньше. [2]

Зубчатые передачи в движении.

В отличие от большинства шестерен, внутренняя шестерня (показанная здесь) не вызывает изменения направления.

Цилиндрические зубчатые колеса

Цилиндрические зубчатые колеса являются самым простым и, вероятно, наиболее распространенным типом зубчатых колес. Их общая форма — цилиндр или диск (диск — это просто короткий цилиндр). Зубья выступают радиально, и у этих «прямозубых шестерен , » передние кромки зубьев выровнены параллельно оси вращения. Эти шестерни могут правильно зацепиться только в том случае, если они установлены на параллельных осях. [3]

Клеточная шестерня

Клеточная шестерня, также называемая фонарной шестерней или фонарной шестерней , использовалась на протяжении столетий. Его зубцы представляют собой цилиндрические стержни, параллельные оси и расположенные вокруг нее по кругу, подобно стержням на круглой птичьей клетке или фонаре. Узел удерживается вместе дисками, на обоих концах которых установлены зубчатые стержни и ось.

Цилиндрические шестерни

Цилиндрические шестерни из конструктора Meccano.

Цилиндрические зубчатые колеса лучше цилиндрических зубчатых колес.Передние кромки зубьев не параллельны оси вращения, а расположены под углом. Поскольку шестерня изогнута, этот наклон приводит к тому, что форма зуба представляет собой сегмент спирали. Угловые зубья входят в зацепление более плавно, чем зубья прямозубой шестерни. Это приводит к тому, что косозубые шестерни работают более плавно и тихо, чем прямозубые. Цилиндрические шестерни также позволяют использовать непараллельные валы. Пара косозубых шестерен может входить в зацепление двумя способами: с валами, ориентированными либо по сумме, либо по разности углов винтовой линии шестерен.Эти конфигурации обозначаются как параллельные, или скрещенные, соответственно. Параллельная конфигурация более надежна с механической точки зрения. В нем спирали пары зубьев, входящих в зацепление, встречаются по общей касательной, и контакт между поверхностями зубьев обычно представляет собой кривую, простирающуюся на некоторое расстояние по ширине их лицевых сторон. В скрещенной конфигурации спирали не пересекаются по касательной, и достигается только точечный контакт между поверхностями зубьев. Из-за небольшой площади контакта косозубые шестерни можно использовать только с небольшими нагрузками.

Довольно часто косозубые шестерни идут парами, где угол наклона винтовой линии одной является отрицательной величиной угла наклона винтовой линии другой; такую ​​пару можно также назвать имеющей правую спираль и левую спираль с равными углами. Если такая пара входит в зацепление в «параллельном» режиме, два равных, но противоположных угла складываются в ноль: угол между валами равен нулю, то есть валы параллельны. Если пара состоит из сетки в «скрещенном» режиме, угол между валами будет вдвое больше абсолютного значения любого угла спирали.

Обратите внимание, что «параллельные» косозубые шестерни не обязательно должны иметь параллельные валы — это происходит только в том случае, если их углы винтовой линии равны, но противоположны. «Параллельность» в «параллельных косозубых зубчатых колесах» должна относиться, во всяком случае, к (квази) параллельности зубьев, а не к ориентации вала.

Как упоминалось в начале этого раздела, косозубые шестерни работают более плавно, чем цилиндрические. В параллельных косозубых зубчатых колесах каждая пара зубьев сначала входит в контакт в одной точке на одной стороне зубчатого колеса; затем движущаяся кривая контакта постепенно увеличивается по поверхности зуба.Некоторое время он может охватывать всю ширину зуба. Наконец, он отступает, пока зубцы не прервут контакт в одной точке на противоположной стороне колеса. Таким образом сила поднимается и постепенно высвобождается. С цилиндрическими зубчатыми колесами дело обстоит иначе. Когда пара зубов встречается, они сразу же образуют линейный контакт по всей своей ширине. Это вызывает ударный стресс и шум.

Цилиндрические шестерни издают характерный вой на высоких скоростях и не могут воспринимать такой же крутящий момент, как косозубые шестерни, потому что их зубья получают ударные удары.В то время как прямозубые цилиндрические зубчатые колеса используются для низкоскоростных приложений и в тех ситуациях, когда контроль шума не является проблемой, использование косозубых зубчатых колес показано, когда применение связано с высокими скоростями, большой передачей мощности или там, где важно снижение шума. Скорость считается высокой, если скорость по продольной оси (то есть окружная скорость) превышает 5000 (фут / мин). [4]

Недостатки косозубых зубчатых колес включают результирующее усилие вдоль оси зубчатого колеса, которое необходимо компенсировать соответствующими упорными подшипниками, и более высокую степень трения скольжения между зубьями зацепления, что часто устраняется с помощью специальных добавок в смазка.

Двойные косозубые шестерни

Двойные косозубые шестерни , изобретенные Андре Ситроеном и также известные как шестерни типа «елочка», преодолевают проблему осевого усилия, создаваемого одиночными косозубыми шестернями , за счет зубьев V-образной формы. Каждую шестерню в двойной косозубой передаче можно рассматривать как две стандартные, но зеркально отраженные косозубые шестерни, уложенные друг на друга. Это нейтрализует тягу, поскольку каждая половина шестерни движется в противоположном направлении. Их можно напрямую заменять на прямозубые цилиндрические шестерни без необходимости использования других подшипников.

Там, где противоположно расположенные зубцы встречаются в середине шестерни с елочкой, выравнивание может быть таким, что вершина зуба соприкасается с вершиной зуба, или выравнивание может быть ступенчатым, так что вершина зуба соприкасается с впадиной зуба. Результатом последнего типа центровки является так называемая шестерня типа Wuest типа «в елочку».

При более старом методе изготовления шестерни в елочку имели центральный канал, разделяющий два ряда зубьев, расположенных под противоположным углом. Это было необходимо для выхода бритвенного инструмента из канавки.Развитие формирователя зубчатых колес Sykes теперь позволяет иметь сплошные зубья без центрального зазора.

Коническая шестерня

Коническая шестерня, используемая для подъема шлюза с помощью центрального винта.

Конические шестерни по существу имеют коническую форму, хотя сама шестерня не доходит до вершины (вершины) ограничивающего ее конуса. Если две конические шестерни находятся в зацеплении, вершины двух конусов лежат в одной точке, и оси валов также пересекаются в этой точке. Угол между валами может быть любым, кроме нуля или 180 градусов.Конические шестерни с одинаковым количеством зубьев и осями вала под углом 90 градусов называются угловыми шестернями .

Зубья конической шестерни могут иметь прямую нарезку, как и прямозубые шестерни, или они могут иметь множество других форм. « Спирально-конические шестерни» имеют зубья, оба изогнутые по своей (длине зуба) длине; и установлены под углом, аналогично тому, как зубья косозубой шестерни устанавливаются под углом по сравнению с зубьями цилиндрической шестерни. « Конические шестерни с нулевой конической передачей» имеют изогнутые по длине зубья, но не под углом.Спирально-конические зубчатые колеса имеют те же преимущества и недостатки по сравнению со своими собратьями с прямым нарезом, что и косозубые зубчатые колеса с цилиндрическими зубчатыми колесами. Прямые конические шестерни обычно используются только при скоростях ниже 5 м / с (1000 футов / мин) или, для малых шестерен, 1000 оборотов в минуту (об / мин). [5]

Коронная шестерня


Коронная шестерня

Коронная шестерня (или коническая шестерня) — это особая форма конической шестерни, зубья которой выступают под прямым углом к ​​плоскости колеса; по своей ориентации зубы напоминают острие на коронке.Коронная шестерня может точно зацепляться только с другой конической шестерней, хотя коронная шестерня иногда встречается в зацеплении с прямозубой шестерней. Коронная шестерня также иногда зацепляется со спусковым механизмом, например, в механических часах.

Гипоидные шестерни

Гипоидные шестерни напоминают спирально-конические шестерни, за исключением того, что оси валов смещены, а не пересекаются. Поверхности деления кажутся коническими, но для компенсации смещения вала фактически являются гиперболоидами вращения. Гипоидные шестерни почти всегда рассчитаны на работу с валами под углом 90 градусов.В зависимости от того, с какой стороны смещен вал относительно угла наклона зубьев, контакт между зубьями гипоидной шестерни может быть даже более плавным и постепенным, чем с зубьями спирально-конической шестерни. Кроме того, шестерня может быть сконструирована с меньшим количеством зубьев, чем спиральная коническая шестерня, в результате чего передаточные числа 60: 1 и выше «полностью достижимы» при использовании одного набора гипоидных шестерен. [6]

Червячная передача

Червяк и шестерня из конструктора Meccano


Червяк — это шестерня, напоминающая винт.Это разновидность косозубой шестерни, но ее угол наклона винтовой линии обычно несколько велик (например, несколько близок к 90 градусам), а корпус обычно довольно длинный в осевом направлении; и именно эти атрибуты придают ему такие качества, как винт. Червяк обычно зацепляется с обычной на вид дисковой шестерней, которую называют «шестерней», «колесом», «червячной передачей» или «червячным колесом». Главной особенностью червячной передачи является то, что она позволяет достичь высокого передаточного числа с помощью небольшого количества деталей на небольшом пространстве.На практике косозубые шестерни ограничиваются передаточным числом 10: 1 и ниже; Червячные передачи обычно имеют передаточное число от 10: 1 до 100: 1, а иногда и 500: 1. [7] В червячных передачах, поскольку угол наклона винтовой линии червяка велик, скольжение между зубьями является значительным, и возникающие потери на трение приводят к тому, что КПД привода обычно составляет менее 90 процентов, а иногда и меньше. чем на 50 процентов. [8]

Различие между червяком и косозубой шестерней проводится, когда по крайней мере один зуб остается на полный оборот вокруг спирали на 360 градусов.Если это происходит, то это «червь»; в противном случае это «косозубая шестерня». У червя может быть всего один зуб. Если этот зуб сохранится в течение нескольких оборотов по спирали, червь будет казаться, на поверхности, с более чем одним зубом, но на самом деле вы увидите тот же зуб, который снова появляется с интервалами по длине червя. Применяется обычная номенклатура винта: однозубый червяк называется «однорезьбовым» или «однозаходным»; червяк с более чем одним зубом называется «многонитевой» или «многопоточным».»

Следует отметить, что угол наклона винтовой линии червяка обычно не указывается. Вместо этого указывается угол опережения, равный 90 градусам минус угол винтовой линии.

В червячной передаче червяк всегда может приводить в движение зубчатое колесо. Однако, если зубчатое колесо пытается привести в движение червяк, это может или может не удастся. червяка недостаточно для преодоления трения.Произойдет ли это, зависит от функции нескольких параметров; однако приблизительное правило состоит в том, что если тангенс угла опережения больше коэффициента трения, шестерня не блокируется. [9] Червячные передачи, которые блокируются указанным выше способом, называются «самоблокирующимися». Функция самоблокировки может быть преимуществом, например, когда желательно установить положение механизма путем поворота червяка, а затем заставить механизм удерживать это положение. Так работает настройка шестерен на струнных музыкальных инструментах.

Если шестерня в червячной передаче представляет собой обычную косозубую шестерню, будет достигнут только точечный контакт между зубьями. [10] Если требуется передача мощности от средней до высокой, форма зуба шестерни изменяется для достижения более тесного контакта с резьбой червяка. Заметной особенностью большинства таких шестерен является то, что вершины зубьев вогнуты, так что шестерня частично охватывает червяк. Дальнейшая разработка заключается в том, чтобы сделать червяк вогнутым (если смотреть сбоку перпендикулярно его оси), чтобы он также частично охватывал шестерню; это называется конус или червяк Hindley . [11]

Солнечная и планетарная шестерни

Схематическое изображение солнечной и планетарной шестерен Ватта. Солнце желтое, планета красная, коленчатый вал синего цвета, маховик зеленый, а карданный вал серый. Обратите внимание, что Солнце и маховик вращаются дважды за каждый оборот планеты.

Солнечно-планетарная шестерня представляла собой метод преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение с использованием возвратно-поступательного парового двигателя. Вероятно, он был изобретен шотландским инженером Уильямом Мердоком, сотрудником Boulton and Watt, но был запатентован Джеймсом Ваттом в октябре 1781 года.Он сыграл важную роль в разработке устройств для вращательного движения в период промышленной революции.

Солнечная и планетарная шестерни преобразовали вертикальное движение балки, приводимой в движение небольшой паровой машиной, в круговое движение с помощью «планеты», зубчатого колеса, закрепленного на конце насосной штанги (соединенной с балкой) двигателя. . При движении луча он вращался вокруг «солнца», более крупного вращающегося зубца, который вращал приводной вал, создавая таким образом вращательное движение. Интересной особенностью этого устройства по сравнению с простым кривошипом является то, что когда и солнце, и планета имеют одинаковое количество зубцов, приводной вал совершает два оборота для каждого хода луча, а не с соотношением 1: 1, как ожидал.

Эпициклическая передача

В обычной зубчатой ​​передаче шестерни вращаются, но их оси неподвижны. Эпициклическая зубчатая передача — это передача, в которой также перемещаются одна или несколько осей. Примеры:

  • Солнечная и планетарная шестерни, в которой ось планетарной шестерни вращается вокруг центральной солнечной шестерни.
  • Дифференциальная зубчатая передача, используемая для привода колес автомобиля, в которой ось центральной конической шестерни поворачивается «встык» с помощью зубчатого венца, а привод на колеса снимается коническими зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с зубчатым венцом. центральная коническая шестерня.С дифференциальной передачей сумма двух скоростей колес фиксирована, но то, как она делится между двумя колесами, не определено, поэтому внешнее колесо может двигаться быстрее, а внутреннее колесо медленнее при поворотах.

Рейка и шестерня

Анимация зубчатой ​​рейки и шестерни

Рейка — это зубчатый стержень или стержень, который можно рассматривать как секторную шестерню с бесконечно большим радиусом кривизны. Крутящий момент можно преобразовать в линейную силу путем зацепления рейки с шестерней: шестерня вращается; стойка движется по прямой.Такой механизм используется в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение рулевой тяги слева направо. Стойки также используются в теории геометрии зубчатых колес, где, например, форма зуба сменного набора зубчатых колес может быть указана для зубчатой ​​рейки (бесконечный радиус), а формы зуба для зубчатых колес конкретных фактических радиусов затем могут быть получены из этого.

Обозначение передач

  • Общепринятые сокращения
    • n. Скорость вращения.(Измеряется, например, в об / мин)
    • ω Угловая скорость. (Радиан в единицу времени.) (1 об / мин = π / 30 радиан в секунду.)
    • N. Количество зубцов.
  • Путь контакта’ . Путь, по которому проходит точка контакта между двумя зубьями шестерни, входящими в зацепление.
  • « Линия действия» , также называемая « Напорная линия» . Линия, по которой направлена ​​сила между двумя зубьями шестерни. Он имеет то же направление, что и вектор силы.В общем, линия действия меняется от момента к моменту в течение периода зацепления пары зубов. Однако для эвольвентных зубчатых колес сила между зубьями всегда направлена ​​по одной и той же линии, то есть линия действия постоянна. это означает, что для эвольвентных зубчатых колес путь контакта также является прямой линией, совпадающей с линией действия, что действительно имеет место. [12]
  • Ось’ . Ось вращения шестерни; осевая линия вала.
  • Угол наклона’ (p). Точка, где линия действия пересекает линию, соединяющую две оси шестерни.
  • Окружность поля’ . Круг с центром и перпендикулярно оси, проходящий через точку тангажа. Иногда также называют « питч-линией» , хотя это круг.
  • Диаметр шага’ (D). Диаметр делительной окружности. Равно удвоенному перпендикулярному расстоянию от оси до точки шага. Номинальный размер шестерни — это обычно делительный диаметр.
  • Поверхность поля’ . Для цилиндрических зубчатых колес это цилиндр, образованный путем проецирования делительной окружности в осевом направлении. В более общем смысле, это поверхность, образованная суммой всех делительных окружностей, движущихся вдоль оси. Например, для конических зубчатых колес это конус.
  • Угол действия’ . Угол с вершиной в центре шестерни, одна ножка находится в точке первого контакта сопрягаемых зубьев, а другая — в точке, где они выходят из зацепления.
  • Дуга действия’ .Сегмент делительной окружности, образованной углом действия.
  • Угол давления’ (ø). Дополнение угла между направлением, в котором зубья действуют друг на друга, и линией, соединяющей центры двух шестерен. Для эвольвентных шестерен зубья всегда оказывают усилие вдоль линии действия, которая для эвольвентных шестерен является прямой линией; и, таким образом, для эвольвентных зубчатых колес угол давления постоянен.
  • Внешний диаметр’ (D o ).Расстояние от центра шестерни до вершин зубьев.
  • Диаметр корня’ . Расстояние от центра шестерни до днищ желобов между зубьями.
  • « Дополнение» (а). Радиальное расстояние от поверхности тангажа до самой удаленной точки зуба. a = D o — D.
  • Dedendum’ (б). Радиальное расстояние от глубины желоба зуба до поверхности пека. b = D — диаметр корня.
  • Вся глубина’ (h t ).Дополнение плюс dedendum; или, что то же самое, внешний диаметр минус диаметр корня.
  • Клиренс’ . Величина, на которую нижняя часть шестерни превосходит выступ шестерни, с которой она сопряжена.
  • Рабочая глубина’ . Глубина зацепления двух шестерен. Это сумма их дополнений.
  • Круговой шаг’ (p). Расстояние от одной грани зуба до соответствующей грани соседнего зуба той же шестерни, измеренное по делительной окружности.
  • Диаметр диаметра’ (P d ). Отношение количества зубьев к делительному диаметру. Например, может быть измерено в зубах на дюйм или зубах на сантиметр.
  • Базовая окружность’ . Применимо только к эвольвентным зубчатым колесам, у которых профиль зуба является эвольвентой основной окружности. Радиус основной окружности несколько меньше, чем радиус делительной окружности.
  • Базовый шаг (p b ) . Применимо только к эвольвентным зубчатым колесам. Это расстояние от одной поверхности зуба до соответствующей поверхности соседнего зуба той же шестерни, измеренное по основной окружности.Иногда называется « нормальная высота» .
  • Помехи’ . Контакт между зубами, кроме предполагаемых частей их поверхностей.
  • Набор сменных’ . Набор шестеренок, каждая из которых будет правильно сочетаться с любой другой.
  • Винтовые шестерни:
    • Угол наклона винтовой линии’ (ψ). Угол между касательной к винтовой линии и осью шестерни. В предельном случае прямозубой шестерни равен нулю.
    • Обычный круговой шаг’ (p n ).Круговой шаг в плоскости перпендикулярно зубам.
    • Поперечный круговой шаг’ (p). Круговой шаг в плоскости вращения шестерни. Иногда просто называют «круговой шаг». p n = p cos (ψ).
    • Некоторые другие параметры спирали можно просматривать в нормальной или поперечной плоскостях. Нижний индекс « n » обычно указывает на нормальный.
  • Червячные передачи:
    • Ведущий’ . Расстояние от любой точки резьбы до соответствующей точки на следующем витке той же резьбы, измеренное параллельно оси.
    • Линейный шаг’ (p). Расстояние от любой точки резьбы до соответствующей точки на соседней резьбе, измеренное параллельно оси. У однозаходного червяка шаг и линейный шаг одинаковы.
    • Угол подъема’ (λ). Угол между касательной к спирали и плоскостью, перпендикулярной оси. Обратите внимание, что это дополнение к углу винтовой линии, которое обычно указывается для косозубых шестерен.
    • Диаметр шага’ (D w ).То же, что описано ранее в этом списке. Обратите внимание, что для червяка он по-прежнему измеряется в плоскости, перпендикулярной оси шестерни, а не в наклонной плоскости.
    • Нижний индекс « w » обозначает червяк, « g » обозначает шестерню.

Люфт

Люфт — это ошибка движения, которая возникает, когда шестерни меняют направление. Он существует потому, что всегда существует некоторый зазор между задней поверхностью ведущего зуба и передней поверхностью зуба за ним на ведомой шестерне, и этот зазор должен быть закрыт, прежде чем сила может быть передана в новом направлении.Термин «люфт» также может использоваться для обозначения размера зазора, а не только для явления, которое он вызывает; таким образом, можно сказать, что пара шестерен имеет, например, «люфт 0,1 мм». Пара шестерен может быть спроектирована с нулевым люфтом, но это предполагает совершенство производства, однородные характеристики теплового расширения во всей системе и отсутствие смазки. Поэтому зубчатые пары рассчитаны на некоторый люфт. Обычно это достигается уменьшением толщины зуба каждой шестерни на половину желаемого зазора.Однако в случае большой шестерни и маленькой шестерни люфт обычно полностью снимается с шестерни, и шестерня получает зубья полноразмерного размера. Люфт также может быть обеспечен за счет большего разведения шестерен.

Для тех ситуаций (например, для КИПиА), где важна точность, люфт можно минимизировать с помощью одного из нескольких методов. Например, шестерня может быть разделена вдоль плоскости, перпендикулярной оси, одна половина прикреплена к валу обычным образом, другая половина размещена рядом с ним, чтобы свободно вращаться вокруг вала, но с пружинами между двумя половинами, обеспечивающими крутящий момент между ними, так что фактически получается одно зубчатое колесо с расширяющимися зубьями.Другой метод включает сужение зубьев в осевом направлении и обеспечение скольжения шестерни в осевом направлении для компенсации провисания.

Переключение передач

В некоторых машинах (например, автомобилях) необходимо изменять передаточное число в соответствии с задачей. Есть несколько способов сделать это. Например:

  • Механическая коробка передач
  • Автоматическая коробка передач
  • Шестерни переключателя, которые на самом деле представляют собой звездочки в сочетании с роликовой цепью
  • Ступичные шестерни (также называемые планетарной передачей или солнечно-планетарной передачей)
  • Бесступенчатая трансмиссия
  • Трансмиссия (механика)

См. Также

Примечания

  1. ↑ Шестерня.Dictionary.com. Проверено 10 июля 2007 г..
  2. ↑ Вентон Леви Даути и Алекс Валланс. 1964. Конструирование деталей машин, 4-е изд. (New York: McGraw-Hilland Vallance, 1964), 280.
  3. ↑ Цилиндрические шестерни на непараллельных валах могут зацепляться, но будет достигнут только точечный контакт, а не прямой контакт по всей ширине зуба; также длина пути контакта может быть слишком короткой.
  4. ↑ Doughtie and Vallance (1964, 281) дают следующую информацию о скоростях винтовой зубчатой ​​передачи : «Пиковые скорости от 4000 до 7000 футов в минуту [от 20 до 36 м / с] являются обычными для автомобильных и турбинных шестерен, а скорости 12 000 футов в минуту [61 м / с] были успешно использованы.»
  5. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology, » Gear «(Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 0079136656), 742.
  6. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology. » Gear, » «743.
  7. ↑ Даути и Валланс, 1964, 287.
  8. ↑ Даути и Валланс, 1964, 280, 296.
  9. ↑ Даути и Валланс, 1964, 296.
  10. ↑ Даути и Валланс, 1964, 290; Энциклопедия науки и техники Макгроу-Хилла, «Gear», 743.
  11. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology, «Gear», 744.
  12. ↑ Если два твердых объекта соприкасаются, они всегда делают это в точке (или точках), где касательные к их поверхностям совпадают, т.е. есть, где есть общая касательная. Перпендикуляр к общей касательной в точке контакта называется общей нормалью . Пренебрегая трением, сила, прилагаемая объектами друг к другу, всегда направлена ​​по общей нормали. Таким образом, для зацепления зубьев шестерни линия действия является общей нормалью к поверхностям зубьев.

Ссылки

  • Buckingham, Earle. 1988. Аналитическая механика зубчатых колес. Springfield, VT: Buckingham Associates. ISBN 0486657124.
  • Даути, Вентон Леви и Алекс Валланс. 1964. Конструирование деталей машин, 4-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070176353.
  • Дадли, Дарл В. 1994. Справочник по практическому проектированию шестерен. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 1566762189.
  • Хортон, Холбрук и Эрл Бэкингем.1999. Manual of Gear Design Vol. 1-3 Нью-Йорк: Промышленная пресса. ISBN 0831131160.
  • Джонс, Франклин. 1961. Gear Design Simplified, 3-е изд. Нью-Йорк: Промышленная пресса. ISBN 0831111593.
  • Энциклопедия науки и техники МакГроу-Хилла. 2002. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0079136656.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 23 мая 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. могут применяться ограничения на использование отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Что такое шестерня? — Marples Gears

Что такое МЕХАНИЗМ? — Согласно AGMA

Шестерня, как определено на сайте gearsed.com, является «усовершенствованием колеса и оси» [i] и имеет «зубья, которые предназначены для пересечения с зубьями другой шестерни» [ii]. Шестерни в основном используются для передачи мощности или скорости, а также для изменения скорости или направления мощности. Поскольку шестерни можно использовать по-разному, существует несколько различных типов шестерен, таких как прямозубые, косозубые и конические.

Шестерни используются в наборах для передачи мощности, их зубья «сцепляются» вместе, чтобы выполнить эту задачу. Зацепление — это термин, используемый для обозначения, когда два зубца шестерни входят в контакт друг с другом для передачи мощности. В наборе шестерен большая шестерня в наборе называется шестерней, а меньшая из двух наборов — шестерней.

Некоторые из важных терминов, используемых в индустрии зубчатых передач, — это диаметральный шаг, угол давления, а также добавочная и нижняя части зубьев шестерни.Диаметр диаметрального шага — это «количество зубьев шестерни на дюйм ее делительного диаметра». [Iii] Диаметр диаметрального шага важен для производства шестерен, поскольку он помогает предоставить много необходимой информации для различных частей производственного процесса. . Диаметральный шаг используется в стандартной версии шестерни, в то время как метрический эквивалент — модуль. Угол сжатия шестерни — это «угол наклона зуба шестерни». Этот угол используется для определения профиля зуба. Некоторые общие углы давления составляют 20 ° и 14 °.5 °, но могут быть и другие углы давления. [Iv]

Дополнение и нижняя часть шестерни относятся к расстояниям между большим диаметром, малым диаметром и теоретическим делительным диаметром, показанным в виде справочной линии на Рисунке 1. Дополнение внешнего зубчатого колеса — это расстояние между большим диаметром и шагом. диаметр, в то время как основание внешнего зубчатого колеса — это расстояние между малым диаметром и делительным диаметром. Все они взяты в «нормальной» плоскости шестерни. Нормальная плоскость зубчатого колеса — это «плоскость, нормальная к поверхностям зуба в точке контакта и перпендикулярная продольной плоскости» [v], в то время как поперечная плоскость — это «плоскость, которая перпендикулярна осевой плоскости и продольной плоскости. .В шестернях с параллельными осями поперечная плоскость и плоскость вращения совпадают ». [Vi]

[i] http://www.gearseds.com/files/6.3.1_gear_terms_lesson_rev3.pdf

[ii] http://www.gearseds.com/files/6.3.1_gear_terms_lesson_rev3.pdf

[iii] https://www.cs.cmu.edu/~rapidproto/mechanisms/chpt7.html#HDR115

[iv] http://khkgears.net/gear-knowledge/abcs-gears-b/basic-gear-terminology-calculation/

Рисунок 1: http://khkgears.net/gear-knowledge/abcs-gears-b/basic-gear-terminology-calculation/

[v] http: // www.jaredzone.info/2011/03/gears-and-gearing-definitions.html

[vi] http://www.jaredzone.info/2011/03/gears-and-gearing-definitions.html

Та же шестерня, другое название: обзор типов шестерен

Существует множество терминов, которые можно использовать для описания различных типов шестерен. Некоторые термины очень распространены. О некоторых вы, возможно, никогда не слышали. В некоторых случаях существует несколько разных терминов для описания одного и того же типа снаряжения.

В этом посте мы собрали некоторые термины, которые, как мы слышали, используются для описания типов снаряжения, которое мы производим.К каждому термину прилагается краткое описание того, что представляет собой каждый тип снаряжения и как он может соотноситься с другими аналогичными терминами.

Мы надеемся, что этот обзор поможет прояснить ситуацию для тех из вас, кто использует терминологию снаряжения, будь то каждый день или время от времени.

Условия передачи

Коническая шестерня — Коническая шестерня, иногда называемая просто конической, представляет собой конусообразную шестерню, предназначенную для передачи движения между пересекающимися осями. Обычно они устанавливаются на валы, разнесенные на 90 градусов, но могут быть рассчитаны практически на любой угол.Другой связанный термин, который вы можете здесь назвать, — это угловая шестерня, которая представляет собой тип конической шестерни, в которой сопряженные пары имеют одинаковое количество зубцов.

Шлифованная шестерня — Шлифованные шестерни производятся в процессе шлифования шестерен, также известного как шлифование зубьев шестерен. Зубошлифование обеспечивает высокоточное зубчатое зацепление, поэтому шлифованные зубчатые колеса могут соответствовать более высоким требованиям качества (AGMA, DIN, JIS или ISO), чем нарезанные зубчатые колеса. Зубошлифование особенно эффективно, когда зубчатые колеса деформируются в процессе термообработки, а формы зубьев больше не соответствуют требованиям к волочению.С помощью этого метода можно изготавливать как прямозубые, так и косозубые шестерни.

Helical Gear — В то время как зубья прямозубых шестерен нарезаны прямо и установлены параллельно оси шестерни, зубья косозубых шестерен срезаются и шлифуются под углом к ​​поверхности шестерни. Это позволяет зубцам входить в зацепление (зацепление) более плавно, поэтому они работают более плавно и тихо, чем прямозубые шестерни, и обычно могут выдерживать более высокую нагрузку. Цилиндрические шестерни также известны как винтовые шестерни.

Ведущая шестерня — шестерня — это меньшая из двух зубчатых колес в сборе.Шестерни могут быть цилиндрическими или косозубыми, а также ведущими или ведомыми шестернями, в зависимости от области применения. Ведущие шестерни используются во многих различных типах зубчатых передач, таких как зубчатые передачи с кольцом и шестерней или реечные шестерни.

Шестерня насоса — Шестерня насоса — это название шестерни, используемой в шестеренчатых насосах. Они состоят из ведущей и ведомой шестерен и могут быть как прямозубые, так и косозубые. Не следует путать, термин шестеренчатый насос относится ко всему насосу, в то время как шестерни насоса относятся только к шестерням.Шестеренчатые насосы представляют собой поршневые насосы прямого вытеснения, что означает, что они перекачивают постоянное количество жидкости за каждый оборот. Объем жидкости за один оборот зависит от геометрии шестерен насоса (т. Е. Количества зубьев, диаметрального шага и т. Д.).

Шлиц — Шлицы — это выступы или зубья (внешний шлиц) на приводном валу, которые входят в зацепление с равным количеством подобных выступов или зубцов (внутренний шлиц) в сопрягаемой детали с целью передачи крутящего момента от одного элемента к другому. .Наиболее распространенными шлицами являются шлицы с параллельными шпонками, эвольвентные шлицы (близкие к эвольвентным зубчатым колесам, но с более короткими зубьями от корня до вершины) и зубчатые зазубрины. Шлицы можно изготавливать путем профилирования, фрезерования или протяжки.

Звездочка — Звездочки или звездочки — это зубчатые колеса, зубья которых входят в зацепление со звеньями цепей или ремней. Звездочки отличаются от шестерен тем, что они никогда не зацепляются напрямую. Существует несколько различных типов звездочек, включая бесшумные цепные, роликовые и лестничные звездочки.

Цилиндрическая шестерня — Цилиндрическая шестерня является наиболее распространенным типом шестерен. Они используются для передачи движения между двумя параллельными валами и известны своей высокой эффективностью и большой мощностью. Цилиндрические зубчатые колеса известны под множеством других названий, включая прямые, прямозубые, прямозубые и прямозубые. Все они имеют одно и то же основное определение и могут использоваться взаимозаменяемо.

ГРМ — ГРМ, как следует из названия, используются для различных целей синхронизации.Также называемые синхронными передачами, они могут быть прямозубыми или косозубыми. Они часто используются в автомобильной промышленности для управления фазами газораспределения в двигателях.

Червячная передача — Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса, работающих вместе. Червяк похож на винт и иногда его называют червячным винтом, а червячное колесо похоже на прямозубую шестерню или косозубую шестерню с небольшим углом наклона спирали. Этот набор иногда еще называют червячным приводом. Червячные передачи являются наиболее компактными типами передач и часто используются в условиях ограниченного пространства.

Независимо от того, какой термин вы используете для описания своих шестерен, эксперты Gear Motions готовы помочь вам со всеми вашими потребностями в производстве шестерен. Свяжитесь с нами с любыми вопросами, связанными с оборудованием, или чтобы запросить расценки на ваш следующий проект по передаче оборудования.

Gear | механика | Britannica

Изучите, как ряд шестерен в водяном колесе переводит энергию потока в жернов

До промышленной революции энергия поступала из трех основных источников: людей, тягловых животных и воды.В этой средневековой мельнице можно увидеть изобретательность людей, которые использовали воду. Водяное колесо вращается потоком и соединяется с валом, ведущим в здание. На другом конце вала находится шестерня. Соединение ряда шестерен передает мощность потока на вал, приводящий в движение жернов, который перемалывает муку из зерна. (30 секунд; 1,84 МБ)

Public Domain См. Все видео для этой статьи

Gear , Компонент машины, состоящий из зубчатого колеса, прикрепленного к вращающемуся валу.Шестерни работают парами для передачи и изменения вращательного движения и крутящего момента (крутящего момента) без скольжения, при этом зубья одной шестерни входят в зацепление с зубьями сопряженной шестерни. Если зубья на паре сопряженных шестерен расположены по окружности, , то есть , если шестерни являются зубчатыми колесами, отношения скоростей вращения и крутящих моментов валов постоянны. Если зубья расположены на некруглых телах, отношения скорости и крутящего момента изменяются.

Большинство шестерен круглые. Чтобы передавать движение плавно и с неизменным передаточным числом в каждый момент времени, контактирующие поверхности зубьев шестерни должны быть тщательно сформированы в соответствии с определенным профилем.Если меньшая из зубчатой ​​пары (шестерня) находится на ведущем валу, пара действует для уменьшения скорости и увеличения крутящего момента; если шестерня находится на ведомом валу, пара действует как усилитель скорости и редуктор крутящего момента. Например, если ведомая шестерня имеет в два раза больше зубьев, чем ведущая шестерня, крутящий момент ведомой шестерни в два раза превышает крутящий момент ведущей шестерни, тогда как скорость ведущей шестерни в два раза превышает скорость ведомой шестерни.

Валы, которые соединяют шестерни, должны располагаться относительно близко, но они могут иметь практически любое пространственное расположение относительно друг друга; они могут быть параллельными или непараллельными, пересекающимися или непересекающимися.Для каждого из этих расположений валов могут быть изготовлены шестерни с соответствующими характеристиками. Параллельные валы могут быть соединены шестернями с прямыми продольными зубьями и параллельными осям валов (прямозубые шестерни) или шестернями с витыми винтообразными зубьями (косозубые шестерни). Пересекающиеся валы соединены шестернями с коническими зубьями, расположенными на усеченных конусах (конические шестерни). Непараллельные непересекающиеся валы обычно соединяются червяком и шестерней. Червяк похож на винт, а шестерня — на четверть длинной гайки, согнутой вокруг цилиндра.Самый распространенный угол между непараллельными валами, пересекающимися или непересекающимися, — это прямой угол (90 °).

Поскольку это в основном винт, червячная шестерня может иметь только одну резьбу (зуб), тогда как для поддержания постоянного контакта с шестернями с параллельными валами (прямозубыми и косозубыми) шестерня должна иметь не менее пяти зубьев. По этой причине для получения большого передаточного числа в одной зубчатой ​​паре хорошо подходят червяк и шестерня. Если валы должны быть параллельны, может потребоваться использование нескольких последовательно соединенных зубчатых пар (цепочка) для получения большого передаточного числа. См. Также дифференциал .

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Фактов о снаряжении для детей

Зубчатые передачи в движении

Шестерни — это механические детали с нарезанными зубьями, предназначенные для совместимости с зубьями на другой части для передачи или приема силы и движения. Шестерни также иногда называют зубчатыми колесами, зубчатыми колесами или зубчатыми колесами. Срезанные зубья также иногда называют зубьями.

Зубчатые материалы

При производстве зубчатых колес используются многочисленные цветные сплавы, чугуны, порошковая металлургия и даже пластмассы.Однако чаще всего используются стали из-за их высокого отношения прочности к весу и высокой стоимости.

Типы

Внешняя и внутренняя шестерни

Наружная шестерня — это зубчатая передача, зубья которой сформированы на внешней поверхности цилиндра или конуса. Напротив, внутренняя шестерня — это зубчатая передача, зубья которой сформированы на внутренней поверхности цилиндра или конуса. Для конических шестерен внутренняя шестерня — это шестерня с углом наклона более 90 градусов. Внутренние шестерни не вызывают изменения направления выходного вала.

Шпора

Цилиндрические зубчатые колеса или Прямые зубчатые колеса являются простейшими зубчатыми колесами. Они состоят из цилиндра или диска с радиально выступающими зубьями. Хотя зубья не являются прямыми (но обычно имеют особую форму для достижения постоянного передаточного числа, в основном эвольвентного, но реже циклоидального), край каждого зуба прямой и выровнен параллельно оси вращения. Эти шестерни правильно зацепляются друг с другом только в том случае, если они установлены на параллельных валах. Нагрузки на зубья не создают осевое усилие.Прямозубые шестерни превосходны на средних скоростях, но имеют тенденцию к шуму на высоких скоростях.

Винтовой

Винтовая передача с внешним контактом в действии Цилиндрические шестерни
Вверху: параллельная конфигурация
Внизу: перекрестная конфигурация

Цилиндрическая зубчатая передача или «сухая фиксированная» шестерня является более совершенной по сравнению с цилиндрической шестерней. Передние кромки зубьев не параллельны оси вращения, а расположены под углом. Поскольку шестерня изогнута, этот наклон делает зуб в форме сегмента спирали.Цилиндрические зубчатые колеса могут быть зацеплены в положениях параллельных или перекрещенных . Первое относится к случаям, когда валы параллельны друг другу; это наиболее распространенная ориентация. В последнем случае валы не параллельны, и в этой конфигурации шестерни иногда называют «косыми шестернями».

Угловые зубья входят в зацепление более плавно, чем зубья прямозубой шестерни, благодаря чему они работают более плавно и тихо. В параллельных косозубых зубчатых колесах каждая пара зубьев сначала входит в контакт в одной точке на одной стороне зубчатого колеса; затем движущаяся кривая контакта постепенно нарастает по поверхности зуба до максимума, а затем отступает, пока зубцы не прервут контакт в одной точке на противоположной стороне.В цилиндрических зубчатых колесах зубья внезапно встречаются на линии контакта по всей своей ширине, вызывая напряжение и шум. Прямозубые шестерни на высоких оборотах издают характерный вой. По этой причине прямозубые цилиндрические шестерни используются в низкоскоростных приложениях и в ситуациях, когда снижение шума не является проблемой, а косозубые шестерни используются в высокоскоростных приложениях, при передаче большой мощности или там, где важно снижение шума. Скорость считается высокой, если скорость продольной оси превышает 25 м / с.

Недостатком косозубых зубчатых колес является возникающая в результате осевая нагрузка вдоль оси зубчатого колеса, которую необходимо компенсировать соответствующими упорными подшипниками, и более высокая степень трения скольжения между зубьями зацепления, которое часто устраняется добавками в смазку.

Двойная спираль

Двойные косозубые шестерни и шестерни в елочку похожи, но разница в том, что шестерни в елочку не имеют канавки посередине, как двойные косозубые шестерни. Двойные косозубые шестерни преодолевают проблему осевого усилия, создаваемого одинарными косозубыми шестернями, за счет использования двух наборов зубцов, которые имеют V-образную форму. Двойную косозубую шестерню можно представить как две зеркальные косозубые шестерни, соединенные вместе. Эта конструкция нейтрализует чистую осевую нагрузку, поскольку каждая половина шестерни перемещается в противоположном направлении, в результате чего результирующая осевая сила равна нулю.Такое расположение может устранить необходимость в упорных подшипниках. Однако двойные косозубые шестерни сложнее изготовить из-за их более сложной формы.

Для обоих возможных направлений вращения существует два возможных варианта расположения противоположно ориентированных косозубых шестерен или поверхностей шестерен. Одно устройство стабильно, а другое нестабильно. В стабильной ориентации поверхности косозубой шестерни ориентированы так, что каждая осевая сила направлена ​​к центру шестерни. В нестабильной ориентации обе осевые силы направлены от центра шестерни.В обеих схемах общая (или нетто ) осевая сила на каждой шестерне равна нулю, когда шестерни выровнены правильно. Если шестерни смещаются в осевом направлении, нестабильная конструкция создает результирующую силу, которая может привести к разборке зубчатой ​​передачи, в то время как устойчивая конструкция создает чистую корректирующую силу. Если направление вращения меняется на противоположное, направление осевых усилий также меняется на противоположное, поэтому стабильная конфигурация становится нестабильной, и наоборот.

Стабильные двойные косозубые шестерни можно напрямую заменять прямозубыми цилиндрическими шестернями без необходимости установки других подшипников.

Наклон

Коническая шестерня имеет форму правильного кругового конуса, большая часть которого срезана. Когда две конические шестерни входят в зацепление, их воображаемые вершины должны находиться в одной точке. Их оси валов также пересекаются в этой точке, образуя произвольный непрямой угол между валами. Угол между валами может быть любым, кроме нуля или 180 градусов. Конические шестерни с одинаковым количеством зубьев и осями вала под углом 90 градусов называются угловыми шестернями .

Спиральные фаски

Спирально-конические зубчатые колеса могут изготавливаться как типы Глисона (дуга окружности с непостоянной глубиной зуба), типы Oerlikon и Curvex (дуга окружности с постоянной глубиной зуба), цикло-паллоид Клингельнберга (эпициклоида с постоянной глубиной зуба) или паллоид Клингельнберга.Спирально-конические зубчатые колеса имеют те же преимущества и недостатки по сравнению со своими собратьями с прямым нарезом, что и косозубые зубчатые колеса с цилиндрическими зубчатыми колесами. Прямые конические передачи обычно используются только на скоростях ниже 5 м / с (1000 футов / мин) или, для малых передач, 1000 об / мин.

Примечание: профиль зуба цилиндрической шестерни соответствует эвольвенте, а профиль зуба конической шестерни — восьмигранной. Все традиционные генераторы конических шестерен (такие как Gleason, Klingelnberg, Heidenreich & Harbeck, WMW Modul) производят конические шестерни с восьмигранным профилем зубьев.ВАЖНО: Для 5-осевых конических зубчатых колес с фрезерованием важно выбрать тот же расчет / компоновку, что и при обычном методе производства. Упрощенные расчетные конические шестерни на основе эквивалентного цилиндрического зубчатого колеса нормального сечения с эвольвентной формой зуба демонстрируют отклоняющуюся форму зуба с уменьшенной прочностью зуба на 10-28% без смещения и на 45% со смещением [Дисс. Hünecke, TU Dresden]. Кроме того, «эвольвентные конические зубчатые передачи» вызывают больше шума.

Гипоид

Гипоидные шестерни напоминают спирально-конические шестерни, за исключением того, что оси валов не пересекаются.Поверхности деления кажутся коническими, но для компенсации смещения вала фактически являются гиперболоидами вращения. Гипоидные шестерни почти всегда рассчитаны на работу с валами под углом 90 градусов. В зависимости от того, с какой стороны смещен вал относительно угла наклона зубьев, контакт между зубьями гипоидной шестерни может быть даже более плавным и постепенным, чем с зубьями спирально-конической шестерни, но также иметь скользящее действие вдоль зубьев зацепления при вращении. и поэтому обычно требуются некоторые из наиболее вязких типов трансмиссионного масла, чтобы избежать его вытеснения с поверхностей сопрягаемых зубьев, масло обычно обозначается HP (для гипоида), за которым следует число, обозначающее вязкость.Кроме того, шестерня может быть сконструирована с меньшим количеством зубьев, чем спиральная коническая шестерня, в результате чего передаточное число 60: 1 и выше становится возможным при использовании одного набора гипоидных шестерен. Этот тип шестерни наиболее распространен в трансмиссии автомобилей вместе с дифференциалом. В то время как обычный (негипоидный) зубчатый венец с шестерней подходит для многих применений, он не идеален для трансмиссии транспортных средств, поскольку создает больше шума и вибрации, чем гипоидный. Вывод на рынок гипоидных шестерен для массового производства был инженерным усовершенствованием 1920-х годов.

Корона

Зубчатые колеса или с конической зубчатой ​​передачей представляют собой коническую шестерню особой формы, зубья которой выступают под прямым углом к ​​плоскости колеса; по своей ориентации зубы напоминают острие на коронке. Коронная шестерня может точно зацепляться только с другой конической шестерней, хотя коронная шестерня иногда встречается в зацеплении с прямозубой шестерней. Коронная шестерня также иногда зацепляется со спусковым механизмом, например, в механических часах.

Червь

Червяки напоминают винты.Червяк находится в зацеплении с червячным колесом , которое похоже на прямозубое колесо.

Червячные передачи — это простой и компактный способ достижения высокого крутящего момента и низкого передаточного числа. Например, косозубые шестерни обычно ограничиваются передаточным числом менее 10: 1, в то время как червячные передачи варьируются от 10: 1 до 500: 1. Недостатком является возможность значительного скольжения, что приводит к низкой эффективности.

Червячная передача — это разновидность косозубой шестерни, но ее угол наклона винтовой линии обычно несколько велик (около 90 градусов), а ее корпус обычно довольно длинный в осевом направлении.Эти атрибуты придают ему подобные качества. Различие между червяком и косозубой шестерней состоит в том, что по крайней мере один зуб остается для полного вращения вокруг спирали. Если это происходит, то это «червь»; в противном случае это «косозубая шестерня». У червя может быть всего один зуб. Если этот зуб сохраняется в течение нескольких оборотов по спирали, на поверхности кажется, что у червя больше одного зуба, но на самом деле вы видите тот же зуб, который появляется снова через определенные промежутки времени по длине червя. Применяется обычная номенклатура винта: однозубый червяк называется с одной резьбой или с одной резьбой ; червяк с более чем одним зубом называется с несколькими зацеплениями или с несколькими заходами .Угол наклона спирали червяка обычно не указывается. Вместо этого указывается угол подъема, равный 90 градусам минус угол наклона спирали.

В червячной передаче червяк всегда может приводить в движение шестерню. Однако, если шестерня пытается запустить червяк, это может или не может быть успешным. В частности, если угол опережения небольшой, зубья шестерни могут просто сцепиться с зубьями червяка, поскольку составляющая силы по окружности червяка недостаточна для преодоления трения. Однако в традиционных музыкальных шкатулках шестерня приводит в движение червяк, имеющий большой угол наклона спирали.Эта сетка приводит в движение лопатки ограничителя скорости, установленные на валу червяка.

Червячные передачи, которые блокируются, называются самоблокирующимися , что может быть использовано с пользой, например, когда желательно установить положение механизма, повернув червяк, а затем заставить механизм удерживать это положение. . Примером может служить головка станка на некоторых типах струнных инструментов.

Если шестерня в червячной передаче представляет собой обычную косозубую шестерню, достигается только одна точка контакта.Если требуется передача мощности от средней до высокой, форма зуба шестерни изменяется для достижения более тесного контакта, заставляя обе шестерни частично охватывать друг друга. Для этого они должны быть вогнутыми и соединяться в седловой точке; это называется конусным приводом или «двойным охватом».

Червячные передачи могут быть правосторонними или левосторонними, в соответствии с давно установившейся практикой для резьбовых соединений.

Некруглый

Шестерни некруглого сечения предназначены для специального назначения.В то время как обычная шестерня оптимизирована для передачи крутящего момента на другой зацепленный элемент с минимальным шумом и износом и максимальной эффективностью, основной задачей некруглой шестерни могут быть изменения передаточного числа, колебания смещения оси и многое другое. Общие области применения включают текстильные машины, потенциометры и бесступенчатые трансмиссии.

Шестерня

Зубчатая передача

Рейка — это зубчатый стержень или стержень, который можно рассматривать как секторную шестерню с бесконечно большим радиусом кривизны.Крутящий момент можно преобразовать в линейную силу путем зацепления рейки с шестерней: шестерня вращается; стойка движется по прямой. Такой механизм используется в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение рулевой тяги слева направо. Стойки также используются в теории геометрии зубчатых колес, где, например, форма зуба сменного набора зубчатых колес может быть указана для зубчатой ​​рейки (бесконечный радиус), а формы зуба для зубчатых колес конкретных фактических радиусов затем определяются из что.Реечная передача используется в зубчатой ​​железной дороге.

Эпициклический

В планетарной передаче перемещается одна или несколько осей шестерни. Примерами являются солнечная и планетарная передача (см. Ниже), циклоидальный привод и механические дифференциалы.

Солнце и планета
Солнечная (желтая) и планетарная (красная) шестерни

Солнечно-планетарная передача — это метод преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение, который использовался в паровых двигателях. Джеймс Ватт использовал его на своих первых паровых двигателях, чтобы обойти патент на кривошип, но он также давал преимущество в виде увеличения скорости маховика, чтобы Ватт мог использовать более легкий маховик.

На иллюстрации солнце желтое, планета красная, возвратно-поступательный рычаг синий, маховик зеленый, а карданный вал серый.

Гармоническая передача

Гармоническая шестерня — это специализированный зубчатый механизм, который часто используется в промышленных системах управления движением, робототехнике и аэрокосмической промышленности благодаря своим преимуществам по сравнению с традиционными зубчатыми передачами, включая отсутствие люфта, компактность и высокие передаточные числа.

Клетка шестерни

Зубчатая передача в ветряной мельнице Pantigo, Лонг-Айленд (с отключенным ведущим колесом)

Клеточная шестерня , также называемая фонарной шестерней или фонарная шестерня , имеет цилиндрические стержни для зубьев, параллельные оси и расположенные по кругу вокруг нее, подобно стержням на круглой клетке для птиц или фонаре.Узел удерживается дисками на каждом конце, в которые вставлены стержни зубьев и ось. Зубчатые шестерни более эффективны, чем сплошные шестерни, и грязь может попадать через стержни, а не застревать и увеличивать износ. Они могут быть изготовлены с помощью очень простых инструментов, поскольку зубья формируются не резанием или фрезерованием, а скорее путем сверления отверстий и вставки стержней.

Иногда используется в часах. Зубчатая передача всегда должна приводиться в движение зубчатым колесом, а не использоваться в качестве привода.Коробка передач изначально не была одобрена консервативными производителями часов. Он стал популярным в башенных часах, где грязные условия труда были наиболее распространенным явлением. Их часто использовали в отечественных американских часовых механизмах.

Магнитная шестерня

Все зубцы каждого зубчатого компонента магнитных зубчатых колес действуют как постоянный магнит с периодическим чередованием противоположных магнитных полюсов на сопряженных поверхностях. Компоненты редуктора устанавливаются с возможностью люфта, как и другие механические редукторы.Хотя они не могут оказывать такое же усилие, как традиционные шестерни, такие шестерни работают, не касаясь друг друга, поэтому они невосприимчивы к износу, имеют очень низкий уровень шума и могут проскальзывать без повреждений, что делает их очень надежными. Их можно использовать в конфигурациях, которые невозможны для шестерен, которые должны физически соприкасаться, и могут работать с неметаллическим барьером, полностью отделяющим движущую силу от нагрузки. Магнитная муфта может передавать усилие в герметичный корпус без использования радиального уплотнения вала, которое может протекать.

Хорсбург и Скотт готовятся

Хорсбург и Скотт готовятся