Чем больше передаточное число редуктора тем скорость: Что такое передаточное число? — Автоцентр.ua

Содержание

Что такое передаточное число? — Автоцентр.ua

Что такое передаточное число КПП и главной передачи?

Что такое передаточное число КПП и главной передачи?

Сергей Крововяз, г. Кировоград

Передаточное число – это не что иное как отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей (КПП или редуктора). На практике это выглядит следующим образом. Если одна (ведомая) шестерня имеет 60 зубьев, а другая (ведущая) – 30, то передаточное число данной пары равно 2 (60:30).

Передаточное число – одна из основных характеристик зубчатых передач, которые обеспечивают передачу крутящего момента от двигателя на привод какого-либо другого устройства (узла). При этом данный механизм позволяет увеличивать или уменьшать величину передаваемого момента. Например, изменяя число зубцов на обеих шестернях, можно увеличивать или уменьшать передаваемый от двигателя к «потребителю» крутящий момент. В обычных автомобилях момент, передаваемый от двигателя внутреннего сгорания к ведущим колесам через КПП (кроме 4-й, 5-й и 6-й передач) и редуктор ведущего моста, увеличивается. Во многих внедорожниках величину передаваемого момента дополнительно изменяет раздаточная коробка с пониженным рядом передач.

Величина передаточного числа в КПП и редукторе влияет на такие характеристики как разгонная динамика и максимальная скорость автомобиля. Применительно к ступеням КПП с разными передаточными числами это выглядит так: чем больше данное число, тем «короче» и «тяговитее» передача, то есть мотор при разгоне быстрее раскручивается до максимальных оборотов, а машина интенсивнее ускоряется. Правда, при этом снижается максимальная скорость на данной передаче. Следовательно, возникает необходимость в более частом переключении.

На разгонную динамику в такой же степени влияет и передаточное число главной пары редуктора. Чем оно выше, тем автомобиль динамичнее, лучше тянет на всех передачах, но максимальная скорость при этом ниже. Уменьшая передаточное число, повышают максимальную скорость (если у двигателя есть так называемый запас мощности), но проигрывают в разгонной динамике авто. Например, установка главной пары 4,1 или 4,3 вместо 3,9 делает ВАЗ-2107 болеединамичным, но менее скоростным.

Стоит отметить, что передаточные числа трансмиссии подбираются в зависимости от мощностных и моментных характеристик двигателя, размера колес, возможностей тормозной системы, а если автомобиль тюнингуют, учитываются еще и пожелания автовладельца.

Подготовили Юрий Дацык, Сергей Иванов

Фото фирм-производителей

Какое передаточное число лучше — Авто журнал КарЛазарт

Чем выше передаточное число редуктора тем

Настройка КПП и редуктора.
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
Передаточное число – это основная характеристика отношения передачи крутящего момента от вала двигателя к ведущим колёсам.

Чем больше передаточное число, тем лучше ускорение, но хуже максимальная скорость.
Чем меньше передаточное число, тем хуже ускорение, но максимальная скорость выше.

Передаточные числа механической 6-ти ступенчатой КПП находятся в следующих
диапазонах:
1-я передача – от 4 до 5;
2-я передача – от 2 до 2,6;
3-я передача – от 1,4 до 2;
4-я передача – от 1 до 1,6;
5-я передача – от 0,8 до 1.4;
6-я передача – от 0.6 до 1; (последнюю передачу, как правило, делают длинной для увеличения максимальной скорости)
задний ход – от 3 до 4.

Передаточное число главной пары редуктора.
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
Чем оно выше, тем автомобиль лучше тянет на всех передачах, но максимальная скорость при этом ниже и приходится чаще переключать передачи.
Уменьшая передаточное число, повышают максимальную скорость (если двигатель обладает достаточным запасом мощности), но при этом ухудшается разгон.

Передаточное число главной пары редуктора находится в следующем диапазоне:
3.8 – 4.5

Перейти на новый GT форум

Обьясните пожалуйста, что означают передаточные числа.Много слышал, но конкретно ничего. Пример Mitsubishi Lancer Evo VII
I 2,928
II 1,950
III 1,407
IV 1,031
V 0,720
з.х. 3,416
Главная передача 4,529
Что означают эти цифры? Как узнать склонна ли машина к быстрому разгону или наоборот к достижению максимальной скорости? Возможно ли их изменить? Заранее спасибо.

Вот коротенько :
Передаточное число – это отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубцов ведущей шестерни. Применительно к ступеням КПП с разными передаточными числами – чем оно больше, тем передача «короче» и «тяговитее», то есть мотор быстрее раскручивается до максимальных оборотов – автомобиль интенсивнее ускоряется из-за быстрой раскрутки, но снижается максимальная скорость на данной передаче. Следовательно, возникает необходимость в частом переключении. На разгонную динамику влияет в такой же степени и передаточное число главной пары редуктора. Чем оно выше, тем автомобиль динамичнее, лучше тянет на всех передачах, но максимальная скорость при этом ниже. При уменьшении передаточного числа получают выигрыш в максимальной скорости (если у двигателя есть запас мощности), но проигрывают в разгонной динамике автомобиля. Например, установка главной пары 4,1 или 4,3 вместо 3,9 превращает стандартную «шестерку» в более динамичный автомобиль.

Правильный подбор передаточных чисел главной пары редуктора, пар шестерен КПП – залог согласованной работы трансмиссии. Эти числа подбираются в зависимости от мощностных и моментных характеристик двигателя, размера колес, возможностей тормозной системы, а в процессе тюнинга автомобиля еще и учитываются пожелания автовладельца

Установка передаточного числа.

При постоянной выходной мощности двигателя ускорение и максимальная скорость, зависит от передаточного числа.

Передаточное число — это сколько оборотов двигателя ведущей шестерни приходится на один оборот шестерни двигателя.

Высокое передаточное число (п.ч.) обеспечивается шестерней с наименьшим количеством зубьев, а малое — шестерней с наибольшим количеством зубьев. С высоким передаточным числом вы получаете хорошие ускорение, но маленькую максимальную скорость. Машина же с низким п.ч. будет обладать хорошей максимальной скоростью, но будет медленно разгоняться. Машина с высоким п.ч. годится для трассы состоящей из сложных кривых, где прохождение трассы осуществляется на малых скоростях, машина же с низким п.ч. будет фаворитом на скоростных трассах. Но слишком низкое п.ч. может перегрузить двигатель и вызвать его перегрев, впоследствии выход его (двигателя) из строя.

Большое п. ч. Маленькое п. ч.
Максимальная скорость Маленькая Высокая
Ускорение Хорошее Не большое
Срок службы
двигателя Продолжительный Короткий
Трасса Техническая Скоростная

Передаточноые числа — это отношение оборотов на входе и на выходе коробки передач (немного утрировано). Т. е. если на первой у Эво 6 отношение 2,928, то обороты выходного вала коробки будут почти в 3 раза меньше, чем обороты лвигателя. то же самое и с главной парой.

Соответственно получаем — максималка выше — если эти отношения меньше (т. е. главная передача , ну, допустим 4, а не 4,529) и наоборот.

Изменить в машине, тем более в Эво можно все, но это как говориться вопрос времени и денег.

Спасибо за ответы.

Архив GT форума
ToyotaNissanMitsubishiHondaMazdaSubaruSuzukiIsuzuDaihatsu
1990 — 1991 — 1992 — 1993 — 1994 — 1995 — 1996 — 1997 — 1998 — 1999 — 2000 — 2001 — 2002 — 2003 — 2004 — 2005 — 2006 — 2007 — 2008 — 2009 — 2010 — 2011 — 2012 — 2013 — 2014 — 2015 — 2016 — 2017 — 2018 — 2019

Прежде всего, необходимо разобраться, что такое передаточное число редуктора. Рассмотрим на примере червячного одноступенчатого универсального редуктора Ч-100-40. В данном случае цифра 40 обозначает передаточное число (отношение) редуктора. Что это значит: при вращении быстроходного вала (входного) тихоходный вал (выходной) должен сделать один оборот вокруг своей оси за 40 оборотов входного вала.

Далее необходимо понимать различие между двумя понятиями: передаточное число фактическое и передаточное число номинальное. Номинальное передаточное число – это округленное фактическое передаточное число, это необходимо для удобства и стандартизации обозначения. Пример: редуктор Ч-100 может иметь передаточное отношение фактическое 7,75, а номинальное будет равно 8 и так далее: 10=10; 12=12,5; 15,5=16; 20=20; 24=25; 31=31,5; 40=40; 48=50; 64=63; 84=80.

Теперь рассмотрим способы определения передаточного числа редуктора, в случае если не читается бирка и отсутствует, какая либо документация на оборудование.

  1. Первый способ универсален для практически любого типа редуктора или редукторной части оборудования, будь то червячный, цилиндрический, конический, планетарный и так далее редуктор. Для этого необходимо покрутить быстроходный вал и количество его оборотов за один оборот тихоходного вала и будет означать фактическое передаточное число.
  2. Второй способ применяется в случае первого варианта и отсутствием возможности прокрутить и посчитать обороты выходного вала. Здесь существуют различия между методами определения передаточного числа червячного редуктора и, например цилиндрического:

А. Рассмотрим на примере червячного одноступенчатого универсального редуктора 1Ч-160.

Прежде всего, необходимо посчитать количество зубов червячного колеса фото № 1.

У нас получилось 32 зуба.

Затем количество заходов витка на червячном валу фото № 2.

Количество заходов 1.

Теперь 32 делим на 1 получается фактическое передаточное число редуктора 1Ч-160 равное 32.

Теперь рассмотрим способ подсчета передаточного числа червячного редуктора на примере Ч-125.

Считаем количество зубов на червячном колесе фото № 3.

У нас получается 52 зуба.

И считает количество заходов витка на червячном валу фото № 4 и № 5.

У нас получилось число равное 4.

Теперь 52 делим на 4 получается фактическое передаточное число редуктора Ч-125 равное 13.

0 0 голоса

Рейтинг статьи

Что значит передаточное число редуктора

Прежде всего, необходимо разобраться, что такое передаточное число редуктора. Рассмотрим на примере червячного одноступенчатого универсального редуктора Ч-100-40. В данном случае цифра 40 обозначает передаточное число (отношение) редуктора. Что это значит: при вращении быстроходного вала (входного) тихоходный вал (выходной) должен сделать один оборот вокруг своей оси за 40 оборотов входного вала.

Далее необходимо понимать различие между двумя понятиями: передаточное число фактическое и передаточное число номинальное. Номинальное передаточное число – это округленное фактическое передаточное число, это необходимо для удобства и стандартизации обозначения. Пример: редуктор Ч-100 может иметь передаточное отношение фактическое 7,75, а номинальное будет равно 8 и так далее: 10=10; 12=12,5; 15,5=16; 20=20; 24=25; 31=31,5; 40=40; 48=50; 64=63; 84=80.

Теперь рассмотрим способы определения передаточного числа редуктора, в случае если не читается бирка и отсутствует, какая либо документация на оборудование.

  1. Первый способ универсален для практически любого типа редуктора или редукторной части оборудования, будь то червячный, цилиндрический, конический, планетарный и так далее редуктор. Для этого необходимо покрутить быстроходный вал и количество его оборотов за один оборот тихоходного вала и будет означать фактическое передаточное число.
  2. Второй способ применяется в случае первого варианта и отсутствием возможности прокрутить и посчитать обороты выходного вала. Здесь существуют различия между методами определения передаточного числа червячного редуктора и, например цилиндрического:

А. Рассмотрим на примере червячного одноступенчатого универсального редуктора 1Ч-160.

Прежде всего, необходимо посчитать количество зубов червячного колеса фото № 1.

У нас получилось 32 зуба.

Затем количество заходов витка на червячном валу фото № 2.

Количество заходов 1.

Теперь 32 делим на 1 получается фактическое передаточное число редуктора 1Ч-160 равное 32.

Теперь рассмотрим способ подсчета передаточного числа червячного редуктора на примере Ч-125.

Считаем количество зубов на червячном колесе фото № 3.

У нас получается 52 зуба.

И считает количество заходов витка на червячном валу фото № 4 и № 5.

У нас получилось число равное 4.

Теперь 52 делим на 4 получается фактическое передаточное число редуктора Ч-125 равное 13.

Редуктор заднего моста понижает крутящий момент двигателя и передает его ведущим колесам.

Движение автомобилю придает силовая установка – двигатель. Энергия, необходимая для движения, отбирается с вращающегося коленчатого вала двигателя, однако передавать энергию эту энергию напрямую на колеса нельзя – они будут крутиться слишком быстро и скорость автомобиля будет такой, что им невозможно будет управлять. Для понижения скорости в заднеприводном или полноприводом автомобиле есть целых два устройства – коробка передач и редуктор заднего моста.

Казалось бы, для понижения скорости вращения вала достаточно одного устройства – коробки передач. В соответствии с этим принципом построена трансмиссия мотоцикла – редуктора у него нет. Однако автомобиль отличается от мотоцикла тем, что у него два ведущих колеса, поэтому и возникает необходимость во втором устройстве, которым и является редуктор заднего моста, раздающий вращение одного входного вала двум выходным валам.

Строго говоря, в корпусе узла, который принято называть редуктором, скрываются два устройства. Второе – дифференциал, он занимается распределением крутящего момента в нужной пропорции. Задача редуктора – снижать скорость вращения выходных валов по отношению к входному. Редуктор, преобразующий высокую угловую скорость входного вала в более низкую, обычно называют демультипликатором.

Передаточное число редуктора заднего моста

Редукторы заднего моста классифицируют по так называемому передаточному числу. Передаточное число — это отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомых валов. Иными словами, согласно правилу теории расчета параметров трансмиссии, разница в скорости входного вала и выходных валов может быть рассчитана по специальной формуле. На выходе останется число, которое называют передаточным.

Чем выше передаточное число редуктора, тем больше грузоподъемность автомобиля

На практике важно знать только одно: чем выше передаточное число редуктора, тем больше грузоподъемность автомобиля. Соответственно, чем ниже передаточное число, тем автомобиль будет быстрее. Знать это важно, потому что на одну и ту же модель в разных модификациях нередко ставят редукторы с различным передаточным числом. Например, редуктор ВАЗ-2102 в кузове универсал, предназначенной для перевозки грузов, обладал числом 4,4, а на пассажирскую ВАЗ-2101 ставился редуктор с передаточным числом 4,3. Это значит: за один оборот ведомой шестерни на выходном вале редуктора каждый ее зуб войдет в зацепление с ведущей шестерней и выйдет из него 4 целых 3 десятых раза. Такую же закономерность можно проследить и в конструкции любых заднеприводных автомобилей, например в BMW.

Особенности конструкции редуктора заднего моста

Для передачи крутящего момента с ведущего вала на расположенные под прямым углом к нему ведомые валы применяются шестерни, или иначе зубчатые колеса. Поскольку валы находятся под разными углами, зубья шестерен имеют специфическую форму — такие шестерни называются коническими.

Применение конических шестерен обусловлено не только необходимостью передавать вращение, но и тем, что зубчатые колеса этого типа издают при работе меньше всего шума, а это важно для обеспечения комфорта в небольшом легковом автомобиле.

Чтобы редуктор действительно был механизмом, понижающим скорость вращения, необходимо, чтобы ведущее зубчатое колесо отличалось по размеру от ведомых. Если это правило соблюдено, на один полный оборот входящего вала приходится неполный оборот или несколько оборотов ведомого вала – таким образом скорость вращения редуцируется, то есть снижается. В некоторых автомобилях требуется очень существенное понижение скорости вращения — к примеру, в вездеходах, которые в некоторых ситуациях передвигаются очень медленно, чтобы не застрять.

Особенности эксплуатации редуктора заднего моста

При работе зубья шестерен контактируют друг с другом, то есть входят в зацепление и выходят из него. Как бы хорошо ни были подобраны и отрегулированы шестерни, при работе зубья все равно изнашиваются. Поэтому шестерни делают из высококачественной закаленной стали, а в корпус редуктора заливают жидкое трансмиссионное масло. Масло имеет тенденцию вытекать, и удерживают его в корпусе уплотнения в местах выхода валов. Эти уплотнения называются сальниками и имеют ограниченный срок службы. Когда сальники изнашиваются, на корпусе в месте выхода валов появляются пятна масла. Если вовремя не заменить их, масло вытечет, и его износ многократно ускорится. Кроме того, через изношенные уплотнения внутрь корпуса попадает грязь. Для предотвращения этого корпус редуктора необходимо периодически осматривать из смотровой ямы.

Корпус редуктора заднего моста

Корпус редуктора – деталь, целиком отлитая из металла. Метод отливки хорош тем, что полученная при его помощи деталь обладает высокой прочностью, что необходимо, учитывая тяжелые ус?6?

Было полезно или интересно? — RePost.

Передаточное число редуктора – словосочетание, которое мало кого волнует до определенного момента. Большинство автовладельцев редко интересуются, какие же передаточные числа в их автомобиле и не понимают, что это такое и зачем нужна эта информация. Но нужно понимать, чем лучше автовладелец знает своей автомобиль и правильно им пользуется, тем дольше и стабильнее отслужит железный конь.

Автомобилисты задаются вопросом, как узнать передаточное число редуктора, когда возникают проблемы с ним. Такая информация нужна в нескольких случаях:

  • когда нужно полностью поменять дефектный узел или заменить определенную деталь;
  • при замене узла на модель, отличающуюся от стандартного, что очень важно для понимания того, как поведет себя автомобиль после замены.

Существуют определенные советы, соблюдая которые можно самостоятельно разобраться в работе и строении редуктора и правильно вычислить его параметры.

Общее определение

Редуктор, как конструкционный элемент, применяется в множестве механизмов. Это технический узел, необходимый для коррекции скорости вращения при передаче движения. Изобретение и распространение редукторов произошло во время развития двигателей разного типа. Это объясняется тем, что появилась необходимость превращать высокую оборотную скорость в усилие крутящего момента, или же наоборот. Для различных целей существует множество разновидностей редукторов, выбор которых играет важнейшую роль для нормального функционирования механизмов.

Передаточное число – это основной параметр, который характеризует различные модели редукторов. Оно зависит от типа, параметров и ступеней шестерен.

Передаточное отношение редуктора обозначается мультипликатором, который свидетельствует о типе механизма: понижающий он, или понижающий. Понижающие передаточные редукторы имеют мультипликатор больше 1, редуктор с передаточным числом менее 1 называется повышающим.

В автомобилях редуктора используются для перенаправления силового импульса на колеса с коробки передач, причем всегда скорость вращения снижается. Передаточное число — показатель того, во сколько раз скорость уменьшится. Если передаточное число равняется 4 — это означает, что крутящий момент, передающийся с редуктора на ось, в 4 раза меньше, чем скорость вращения трансмиссии.

Обычно такой механизм устанавливается на ведущую ось, если автомобиль является полноприводным, то устанавливаются два, по одному на каждую ось.

Редуктор не обязательно должен строго соответствовать установленным заводским параметрам, в некоторых случаях при поломке можно заменить на новый узел с меньшим или большим передаточным числом. Как проверить, какой механизм подойдет? Обычно можно делать замену на модели, в которых номинальное передаточное число отличаются не более чем на 0,5 в большую или меньшую сторону. Если взять, к примеру, редукторы автомобилей ВАЗ, есть возможность устанавливать 4 модели. Соответственно скорость работы редуктора уменьшается при увеличении передаточного числа.

Поэтому скорость автомобиля напрямую зависит от скорости работы редуктора, и с помощью замены этого узла можно сделать свой автомобиль более шустрым, например, поставив узел с передаточным числом 20.

Если автомобиль используется для грузовых перевозок, езды по пересеченной местности, рекомендуется устанавливать модель с более низким передаточным числом. Это добавит мощности на ось, несмотря на уменьшение скорости.

При замене узла на модель с большим или меньшим числом, стоит позаботиться о правильной работе спидометра. Так как очень часто он начинает показывать некорректные показатели. Нужно либо заменить тросик, при серьезном сбое, либо просто отрегулировать спидометр.

Что удивительно, при замене редуктора, снять старый и установить новый это самое простое, сложнее всего все правильно отрегулировать и настроить, чтобы общее передаточное число соответствовало необходимым параметрам. Если это не удастся, то даже самый качественный редуктор может быстро выйти из строя.

Способы определения

Существует несколько способов, как определить передаточное число редуктора:

Первый, наиболее простой, способ – теоретический. Обычно, для того, чтобы узнать необходимую информацию, нужно просто заглянуть в инструкцию автомобиля, где указаны подробные таблицы. Большинство авто содержат такую информацию в Vin-номере, где она зашифрована, но ее легко узнать. Автомобили российского производства обычно имеют стандартный набор типовых моделей редукторов. Это значительно облегчает процесс замены.

Другое дела, когда необходимо заменить только отдельную часть узла. Обычно, когда автомобиль сменил нескольких владельцев, неизвестно сколько раз редуктор заменялся и какая модель установлена в данный момент. Сделать это часто достаточно легко, так как необходимую информацию стараются нанести на места, наиболее удобные для просмотра.

Практический способ определения передаточного числа редуктора более сложный и требует прямого вмешательства в механизм автомобиля. Разберем подробную пошаговую инструкцию:

  1. Первое, что нужно сделать, это узнать какая модель установлена на вашем автомобиле. Существует несколько типов, которые отличаются в зависимости от типа передачи зацепления, бывают зубчатые, цепные, винтовые, гипоидные, волновые и фракционные. Передаточное число в любом случае считается как отношение скорости вращения ведомого и ведущего вала. Если вышеуказанные данные известны, придется прибегнуть к разбору узла.
  2. Нужно отсоединить редуктор от корпуса и сопутствующих узлов и открыть крышку, чтобы иметь обзор конструктивных элементов. С помощью таких манипуляций можно точно узнать, от какого элемента редуктора стоит отталкиваться при расчете.
  3. Затем провести расчет передаточного числа исходя из типа узла. Если передача зубчатая, то провести расчет довольно легко, в таком случае расчетный показатель равняется отношению количества зубьев ведомой шестерни к зубьяv ведущей. Нужно просто посчитать указанные параметры.
  4. Если передача ременная, подсчет происходит путем соотношения диаметра ведущего шкива к ведомому, или наоборот. Расчет всегда проводиться от большего числа. При цепной передачи, нужно посчитать количество зубьев ведущей и ведомой звезды, и просчитать соотношение большей к меньшей. При червячной передаче, считается количество заходов на червяке и зубья на червячном колесе, после чего рассчитывается отношение второго полученного числа к первому.

Расчетный способ измерения передаточного числа заднего редуктора заключается в фиксации скорости вращения обоих валов.

Для этого нужно использовать специальный измерительный прибор – тахометр, с помощью которого измеряется скорость вращения приводного вала двигателя и вала, приводящего в движение колеса. Соотношение первого показателя к второму поможет точно определить передаточное число.

Можно делать это проще, посчитав крутящий момент редуктора с помощью вращения колеса. Ведущую ось нужно приподнять на опорах. Фиксируется изначальное положение колеса и ведущего вала, сделать это можно с помощью простых меток. Затем стоит вращать колеса, пока метки не совпадут и подсчитать отдельно количество оборотов вала и колеса. Для этих целей рационально воспользоваться чьей-либо помощью.

После сбора всей необходимой информации нужно поделить число оборотов ведущего вала на количество вращений колеса. Чтобы получить точный результат, нужно внимательно отнестись к каждому этапу процедуры, так как даже малейшая неточность в измерении может критично повлиять на конечный результат.

Типы редукторов

Все виды устроены по схожему принципу, разница заключается только в типе зубчатой передачи. Чаще всего встречаются цилиндрические, конические, глобоидные, комбинированные, червячные и планетарные, но последнее время конструкторы прибегают к комбинированным конструкциям, что позволяет совместить преимущества нескольких типов.

Конструкция разных типов позволяют передавать усилие между узлами, которые располагаются в различных площадях, будут они перпендикулярные (конический редуктор), параллельные (цилиндрический) или пересекающиеся валы (червячные).

Диапазон передаточного числа может разнится от в несколько единиц до нескольких тысяч, что зависит от количества ступеней. Сейчас наиболее распространены механизмы, при изготовлении которых используются нескольких ступеней. Это позволяет комбинировать несколько типов передач и добиться максимально эффективной работы. Рассмотрим основные типы.

Цилиндрический редуктор

Довольно популярные при разработке и производстве машин различного назначения. Эффективно выполняют свои функции при работе с мощными установками, при этом показывают высокий КПД, превышающий 90 %. Чаще всего используется при работе параллельных и сносных валов. Может применяться с различным количеством ступеней, от которых зависит передаточное число, оно может колебаться от 1,5 до 400.

Червячный редуктор

Имеют довольно простую конструкцию, из-за чего обрели широкую популярность. Одним из плюсов также является низкая стоимость в сравнении с аналогами. Количество ступеней обычно ограничивается одной или двумя. При этом диапазон передаточного числа червячного редуктора может находиться в диапазоне от 5 до 10000, которую можно рассчитать по специальной формуле. Недостатком этого типа является низкий КПД и ограниченные мощности силовых установок, с которыми он работает. Состоит из зубчатого колеса и цилиндрического, реже глобоидного, червяка в виде винта.

Планетарный редуктор

Особый тип, который выгодно отличается от аналогов, имея ряд преимуществ. Благодаря чему получил широкое распространение в тяжелом машиностроении. Конструкция этой модели позволяет добиться высокого передаточного числа при работе с мощнейшими силовыми установками. При этом его размеры могут быть значительно меньшими, чем габариты аналогов. Механизм назван планетарным, из-за специфического расположения конструкционных элементов, к которым относятся: сателлиты, водило, солнечная и кольцевая шестерни.

Передача усилия происходит через вал на солнечную шестерню, которая находится в зацепе со всеми сателлитами. В это время кольцевая шестерня находится в статичном положении. Модель отличается высоким КПД, и работой в диапазоне передаточного числа от 6 до 450.

Выбор типа узла всегда основывается на конструкционных требованиях к механизму, при этом выбором модели должен заниматься квалифицированный конструктор. Первое что нужно определить — какой тип передачи нужен, оптимальный размер механизма, рассчитать осевые нагрузи на валах и температурный режим работы.

От количества ступеней выбранного механизма напрямую зависит передаточное отношение. Одноступенчатые применяются для выполнения простых функций, обычно это червячный тип. Сейчас чаще можно встретить комбинированные типы передач, что позволяет значительно расширить функционал узла.

В качестве входных и выходных валов применяются стандартные прямые валы, изготовлены в форме тел вращения. От их качества напрямую зависит качество работы всего механизма, так как на них действуют множество внешних нагрузок различных типов.

Срок эксплуатации редко зависит от типа и производителя. В первую очередь на это влияет качественный подбор модели, монтаж и эксплуатационное обслуживание.

Очень важно своевременно менять сальники и масло. Постоянные профилактические работы обеспечат стабильную работу и обезопасят от внезапных поломок. Для контроля уровня масла имеется специальное смотровое окно, что позволяет вовремя пополнять необходимый объем.

В целом, самостоятельно рассчитать передаточное число, подобрать подходящую модель и провести замену (ремонт) редуктора не составит труда. Главное соблюдать рекомендации специалистов и технические инструкции, указанные производителем.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

8.4: Передаточное отношение

Передачи используются не только для передачи мощности, но также для обеспечения возможности настройки механического преимущества для механизма. Как обсуждалось во введении к данному блоку, в некоторых случаях электромотор сам по себе обладает достаточной мощностью для выполнения конкретной задачи, но выходные характеристики электромотора не соответствуют требованиям. Электромотор, который вращается ОЧЕНЬ быстро, но при очень малом крутящем моменте , не подходит для подъема тяжелого груза. В таких случаях возникает необходимость использования передаточного отношения для изменения выходных характеристик и создания баланса крутящего момента и скорости.

Представьте себе велосипед: велосипедист обладает ограниченной мощностью, и хочет обеспечить максимальное использование этой мощности в любой момент времени.

Путем изменения механического преимущества изменяется скорость движения. Мощность представляет собой количество проделанной работы в единицу времени. Чем больше количество работы. тем ниже скорость ее выполнения.

Пример 8.1

В примере 8.1 показано, что если на стороне входа рычаг сместится на 1 метр, на стороне выхода рычаг сместится на 4 метра. Разница пропорциональна соотношению между длинами рычагов.

Длина на выходе / Длина на входе = 8 / 2 = 4

Интересно то, что оба расстояния преодолеваются за одно и то же время. Давайте представим, что смещение рычага на входе на 1 метр происходит за 1 секунду, так что скорость движения на входе составляет 1 метр в секунду. В то же время, на выходе смещение на 4 метра также происходит за 1 секунду, так что скорость движения здесь составляет 8 метров в секунду. Скорость на выходе БОЛЬШЕ скорости на входе за счет соотношения между длинами рычагов.

Пример 8.2

В примере 8.2 представлена та же система, что и в примере 8.1, но теперь на вход действует сила, равная 4 ньютонам. Какова равнодействующая сила на выходе?

Прежде всего, необходимо рассчитать приложенный момент в центре вращения, вызванный входной силой, с помощью формул из Блока 7:

Крутящий момент = Сила х Расстояние от центра гравитации = 4 Н х 2 м = 8 Н-м

Далее, необходимо рассчитать равнодействующую силу на выходе:

Сила = Крутящий момент / Расстояние = 8 Н-м / 8 м = 1 ньютон

Глядя на эти два примера, мы видим, что если система смещается на 1 метр под действием входной силы, равной 4 ньютона, то на выходе она сместится на 4 метра под действием силы, равной 1 ньютон. При меньшей силе рычаг смещается быстрее!

Мы можем видеть, как механическое преимущество (выраженное в форме рычагов) может быть использовано для управления входной силой в целях получения требуемого выхода. Передачи работают по тому же принципу.

Цилиндрическая прямозубая шестерня по сути представляет собой серию рычагов. Чем больше диаметр шестерни, тем длиннее рычаг.

Пример 8.3

Как видно из примера 8.3, результатом крутящего момента, приложенного к первой шестерне, является линейная сила, возникающая на кончиках ее зубьев. Эта же сила воздействует на кончики зубьев шестерни, с которой зацепляется первая шестерня, заставляя вторую вращаться по действием крутящего момента. Диаметры шестерен становятся длиной рычагов, при этом изменение крутящего момента равносильно соотношению диаметров. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, крутящий момент увеличивается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, крутящий момент уменьшается.

Пример 8.4

В примере 8.4, если входная 36-зубая шестерня поворачивается на расстояние одного зуба (d = ширина 1 зуба), это означает, что она поворачивается на 1/36-ю своего полного оборота (а1 = 360 / 36 = 10 градусов). Поворачиваясь, она приводит в движение 60-зубую шестерню, заставляя последнюю смещаться также на 1 зуб. Тем не менее, для 60-зубой шестерни это означает смещение всего лишь на 1/60-ю полного оборота (а2 = 360 / 60 = 6 градусов).

Когда малая шестерня проходит определенное расстояние в заданный интервал времени, большая шестерня при этом проходить меньшее расстояние. Это означает, что большая шестерня вращается медленнее малой. Этот принцип работает в обоих направлениях. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, скорость понижается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, скорость повышается.

Из примеров 8.1 — 8.4 видно, что отношение между размерами двух зацепляющихся между собой шестерен пропорционально изменению крутящего момента и скорости между ними. Это называется передаточным числом.

Как обсуждалось выше, количество зубьев шестерни прямо пропорционально ее диаметру, поэтому для расчета передаточного отношения вместо диаметра можно просто считать зубья.

Передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), поэтому представленная выше пара шестерен может быть описана как 12:60 (или 36 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = зубья ведомой шестерни / зубья ведущей шестерни = 60/36 = 1,67


 

Как обсуждалось выше, передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), так что пара шестерен, представленная выше, может быть выражена как 12:60 (или 12 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 60/12 = 5

Глядя на пример, представленный выше…

Предельный перегрузочный момент второго вала может быть рассчитан по формуле:

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число

Выходной момент = 1,5 Н-м х 5 = 7,5 Н-м

Свободная скорость второго вала может быть рассчитана по формуле:

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 5 = 20 об/мин

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 20 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 7,5 Н-м. При понижении скорости крутящий момент увеличивается.

Для второго примера расчеты могут быть произведены тем же способом.

Передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 12/60 = 0,2

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число = 1,5 Н-м х 0,2 = 0,3 Н-м

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 0,2 = 500 об/мин

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 500 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 0,3 Н-м. При повышении скорости крутящий момент уменьшается.

 

Передаточное число редуктора: определение, типы редукторов, вычисление

Передаточное число редуктора – словосочетание, которое мало кого волнует до определенного момента. Большинство автовладельцев редко интересуются, какие же передаточные числа в их автомобиле и не понимают, что это такое и зачем нужна эта информация. Но нужно понимать, чем лучше автовладелец знает своей автомобиль и правильно им пользуется, тем дольше и стабильнее отслужит железный конь.

Автомобилисты задаются вопросом, как узнать передаточное число редуктора, когда возникают проблемы с ним. Такая информация нужна в нескольких случаях:

  • когда нужно полностью поменять дефектный узел или заменить определенную деталь;
  • при замене узла на модель, отличающуюся от стандартного, что очень важно для понимания того, как поведет себя автомобиль после замены.

Существуют определенные советы, соблюдая которые можно самостоятельно разобраться в работе и строении редуктора и правильно вычислить его параметры.

Общее определение

Редуктор, как конструкционный элемент, применяется в множестве механизмов. Это технический узел, необходимый для коррекции скорости вращения при передаче движения. Изобретение и распространение редукторов произошло во время развития двигателей разного типа. Это объясняется тем, что появилась необходимость превращать высокую оборотную скорость в усилие крутящего момента, или же наоборот. Для различных целей существует множество разновидностей редукторов, выбор которых играет важнейшую роль для нормального функционирования механизмов.

Передаточное число – это основной параметр, который характеризует различные модели редукторов. Оно зависит от типа, параметров и ступеней шестерен.

Передаточное отношение редуктора обозначается мультипликатором, который свидетельствует о типе механизма: понижающий он, или понижающий. Понижающие передаточные редукторы имеют мультипликатор больше 1, редуктор с передаточным числом менее 1 называется повышающим.

В автомобилях редуктора используются для перенаправления силового импульса на колеса с коробки передач, причем всегда скорость вращения снижается. Передаточное число — показатель того, во сколько раз скорость уменьшится. Если передаточное число равняется 4 — это означает, что крутящий момент, передающийся с редуктора на ось, в 4 раза меньше, чем скорость вращения трансмиссии.

Обычно такой механизм устанавливается на ведущую ось, если автомобиль является полноприводным, то устанавливаются два, по одному на каждую ось.

Редуктор не обязательно должен строго соответствовать установленным заводским параметрам, в некоторых случаях при поломке можно заменить на новый узел с меньшим или большим передаточным числом. Как проверить, какой механизм подойдет? Обычно можно делать замену на модели, в которых номинальное передаточное число отличаются не более чем на 0,5 в большую или меньшую сторону. Если взять, к примеру, редукторы автомобилей ВАЗ, есть возможность устанавливать 4 модели. Соответственно скорость работы редуктора уменьшается при увеличении передаточного числа.

Поэтому скорость автомобиля напрямую зависит от скорости работы редуктора, и с помощью замены этого узла можно сделать свой автомобиль более шустрым, например, поставив узел с передаточным числом 20.

Если автомобиль используется для грузовых перевозок, езды по пересеченной местности, рекомендуется устанавливать модель с более низким передаточным числом. Это добавит мощности на ось, несмотря на уменьшение скорости.

При замене узла на модель с большим или меньшим числом, стоит позаботиться о правильной работе спидометра. Так как очень часто он начинает показывать некорректные показатели. Нужно либо заменить тросик, при серьезном сбое, либо просто отрегулировать спидометр.

Что удивительно, при замене редуктора, снять старый и установить новый это самое простое, сложнее всего все правильно отрегулировать и настроить, чтобы общее передаточное число соответствовало необходимым параметрам. Если это не удастся, то даже самый качественный редуктор может быстро выйти из строя.

Способы определения

Существует несколько способов, как определить передаточное число редуктора:

  • теоретический;
  • практический;
  • расчетный.

Первый, наиболее простой, способ – теоретический. Обычно, для того, чтобы узнать необходимую информацию, нужно просто заглянуть в инструкцию автомобиля, где указаны подробные таблицы. Большинство авто содержат такую информацию в Vin-номере, где она зашифрована, но ее легко узнать. Автомобили российского производства обычно имеют стандартный набор типовых моделей редукторов. Это значительно облегчает процесс замены.

Другое дела, когда необходимо заменить только отдельную часть узла. Обычно, когда автомобиль сменил нескольких владельцев, неизвестно сколько раз редуктор заменялся и какая модель установлена в данный момент. Сделать это часто достаточно легко, так как необходимую информацию стараются нанести на места, наиболее удобные для просмотра.

Практический способ определения передаточного числа редуктора более сложный и требует прямого вмешательства в механизм автомобиля. Разберем подробную пошаговую инструкцию:

  1. Первое, что нужно сделать, это узнать какая модель установлена на вашем автомобиле. Существует несколько типов, которые отличаются в зависимости от типа передачи зацепления, бывают зубчатые, цепные, винтовые, гипоидные, волновые и фракционные. Передаточное число в любом случае считается как отношение скорости вращения ведомого и ведущего вала. Если вышеуказанные данные известны, придется прибегнуть к разбору узла.
  2. Нужно отсоединить редуктор от корпуса и сопутствующих узлов и открыть крышку, чтобы иметь обзор конструктивных элементов. С помощью таких манипуляций можно точно узнать, от какого элемента редуктора стоит отталкиваться при расчете.
  3. Затем провести расчет передаточного числа исходя из типа узла. Если передача зубчатая, то провести расчет довольно легко, в таком случае расчетный показатель равняется отношению количества зубьев ведомой шестерни к зубьяv ведущей. Нужно просто посчитать указанные параметры.
  4. Если передача ременная, подсчет происходит путем соотношения диаметра ведущего шкива к ведомому, или наоборот. Расчет всегда проводиться от большего числа. При цепной передачи, нужно посчитать количество зубьев ведущей и ведомой звезды, и просчитать соотношение большей к меньшей. При червячной передаче, считается количество заходов на червяке и зубья на червячном колесе, после чего рассчитывается отношение второго полученного числа к первому.

Расчетный способ измерения передаточного числа заднего редуктора заключается в фиксации скорости вращения обоих валов.

Для этого нужно использовать специальный измерительный прибор – тахометр, с помощью которого измеряется скорость вращения приводного вала двигателя и вала, приводящего в движение колеса. Соотношение первого показателя к второму поможет точно определить передаточное число.

Можно делать это проще, посчитав крутящий момент редуктора с помощью вращения колеса. Ведущую ось нужно приподнять на опорах. Фиксируется изначальное положение колеса и ведущего вала, сделать это можно с помощью простых меток. Затем стоит вращать колеса, пока метки не совпадут и подсчитать отдельно количество оборотов вала и колеса. Для этих целей рационально воспользоваться чьей-либо помощью.

После сбора всей необходимой информации нужно поделить число оборотов ведущего вала на количество вращений колеса. Чтобы получить точный результат, нужно внимательно отнестись к каждому этапу процедуры, так как даже малейшая неточность в измерении может критично повлиять на конечный результат.

Типы редукторов

Все виды устроены по схожему принципу, разница заключается только в типе зубчатой передачи. Чаще всего встречаются цилиндрические, конические, глобоидные, комбинированные, червячные и планетарные, но последнее время конструкторы прибегают к комбинированным конструкциям, что позволяет совместить преимущества нескольких типов.

Конструкция разных типов позволяют передавать усилие между узлами, которые располагаются в различных площадях, будут они перпендикулярные (конический редуктор), параллельные (цилиндрический) или пересекающиеся валы (червячные).

Диапазон передаточного числа может разнится от в несколько единиц до нескольких тысяч, что зависит от количества ступеней. Сейчас наиболее распространены механизмы, при изготовлении которых используются нескольких ступеней. Это позволяет комбинировать несколько типов передач и добиться максимально эффективной работы. Рассмотрим основные типы.

Цилиндрический редуктор

Довольно популярные при разработке и производстве машин различного назначения. Эффективно выполняют свои функции при работе с мощными установками, при этом показывают высокий КПД, превышающий 90 %. Чаще всего используется при работе параллельных и сносных валов. Может применяться с различным количеством ступеней, от которых зависит передаточное число, оно может колебаться от 1,5 до 400.

Червячный редуктор

Имеют довольно простую конструкцию, из-за чего обрели широкую популярность. Одним из плюсов также является низкая стоимость в сравнении с аналогами. Количество ступеней обычно ограничивается одной или двумя. При этом диапазон передаточного числа червячного редуктора может находиться в диапазоне от 5 до 10000, которую можно рассчитать по специальной формуле. Недостатком этого типа является низкий КПД и ограниченные мощности силовых установок, с которыми он работает. Состоит из зубчатого колеса и цилиндрического, реже глобоидного, червяка в виде винта.

Планетарный редуктор

Особый тип, который выгодно отличается от аналогов, имея ряд преимуществ. Благодаря чему получил широкое распространение в тяжелом машиностроении. Конструкция этой модели позволяет добиться высокого передаточного числа при работе с мощнейшими силовыми установками. При этом его размеры могут быть значительно меньшими, чем габариты аналогов. Механизм назван планетарным, из-за специфического расположения конструкционных элементов, к которым относятся: сателлиты, водило, солнечная и кольцевая шестерни.

Передача усилия происходит через вал на солнечную шестерню, которая находится в зацепе со всеми сателлитами. В это время кольцевая шестерня находится в статичном положении. Модель отличается высоким КПД, и работой в диапазоне передаточного числа от 6 до 450.

Выбор типа узла всегда основывается на конструкционных требованиях к механизму, при этом выбором модели должен заниматься квалифицированный конструктор. Первое что нужно определить — какой тип передачи нужен, оптимальный размер механизма, рассчитать осевые нагрузи на валах и температурный режим работы.

От количества ступеней выбранного механизма напрямую зависит передаточное отношение. Одноступенчатые применяются для выполнения простых функций, обычно это червячный тип. Сейчас чаще можно встретить комбинированные типы передач, что позволяет значительно расширить функционал узла.

В качестве входных и выходных валов применяются стандартные прямые валы, изготовлены в форме тел вращения. От их качества напрямую зависит качество работы всего механизма, так как на них действуют множество внешних нагрузок различных типов.

Срок эксплуатации редко зависит от типа и производителя. В первую очередь на это влияет качественный подбор модели, монтаж и эксплуатационное обслуживание.

Очень важно своевременно менять сальники и масло. Постоянные профилактические работы обеспечат стабильную работу и обезопасят от внезапных поломок. Для контроля уровня масла имеется специальное смотровое окно, что позволяет вовремя пополнять необходимый объем.

В целом, самостоятельно рассчитать передаточное число, подобрать подходящую модель и провести замену (ремонт) редуктора не составит труда. Главное соблюдать рекомендации специалистов и технические инструкции, указанные производителем.

Какое передаточное число лучше | Хитрости Жизни

Изменение передаточного числа главной пары

Передаточное число коробки передач — отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубцов ведущей шестерни. Чем оно выше, тем передача «короче» и «мощнее», т.е. мотор быстрые набирает обороты, набор скорости происходит стремительно, но возникает необходимость в частом переключении передач. Как следствие — снижение максимальной скорости на данной передаче.

Первое средство повышения разгонной динамики — изменение передаточного числа или, как принято говорить, «укоротить» или «удлинить» главную пару автомобиля. На большинстве современных легковушек передаточное число главной пары колеблется от 3,7 до 4,3.

Более «короткая» пара улучшает динамику машины. Например, установка главной пары 4,1 или 4,3 превращает стандартный авто (стоковая — 3,7) в автомобиль с пушечной динамикой. Расплата за это — приходится часто перебирать рычагом переключения передач, зато на светофоре и при любом маневре автомобиль — первый. «Длинная» пара (3,7-3,9) — повышает максимальную скорость, но страдает разгон.

Применение тюнингового рядов

В продолжение разговора о «перебирании рычагом» упомянем о специальных тюнинговых рядах (в профессиональной среде их именуют коммерческими рядами) передач. Хозяева стоковых машин знают, что если сильно выкрутить двигатель на первой передаче, при переключении на вторую обороты резко падают, снижается динамика. Виной — слишком большой разрыв между передаточными числами 1-й и 2-й передач.

Любое подвижное соединение, передающее усилие и меняющее направление движения, имеет свои технические характеристики. Основным критерием, определяющим изменение угловой скорости и направления движения, является передаточное число. С ним неразрывно связано изменение силы – передаточное отношение. Оно вычисляется для каждой передачи: ременной, цепной, зубчатой при проектировании механизмов и машин.

Перед тем как узнать передаточное число, надо посчитать количество зубьев на шестернях. Затем разделить их количество на ведомом колесе на аналогичный показатель ведущей шестерни. Число больше 1 означает повышающую передачу, увеличивающую количество оборотов, скорость. Если меньше 1, то передача понижающая, увеличивающая мощность, силу воздействия.

Общее определение

Наглядный пример изменения числа оборотов проще всего наблюдать на простом велосипеде. Человек медленно крутит педали. Колесо вращается значительно быстрее. Изменение количества оборотов происходит за счет 2 звездочек, соединенных в цепь. Когда большая, вращающаяся вместе с педалями, делает один оборот, маленькая, стоящая на задней ступице, прокручивается несколько раз.

Передачи с крутящим моментом

В механизмах используют несколько видов передач, изменяющих крутящий момент. Они имеют свои особенности, положительные качества и недостатки. Наиболее распространенные передачи:

Ременная передача самая простая в исполнении. Используется при создании самодельных станков, в станочном оборудовании для изменения скорости вращения рабочего узла, в автомобилях.

Ремень натягивается между 2 шкивами и передает вращение от ведущего в ведомому. Производительность низкая, поскольку ремень скользит по гладкой поверхности. Благодаря этому, ременной узел является самым безопасным способом передавать вращение. При перегрузке происходит проскальзывание ремня, и остановка ведомого вала.

Передаваемое количество оборотов зависит от диаметра шкивов и коэффициента сцепления. Направление вращения не меняется.

Переходной конструкцией является ременная зубчатая передача.

На ремне имеются выступы, на шестерне зубчики. Такой тип ремня расположен под капотом автомобиля и связывает звездочки на осях коленвала и карбюратора. При перегрузе ремень рвется, так как это самая дешевая деталь узла.

Цепная состоит из звездочек и цепи с роликами. Передающееся число оборотов, усилие и направление вращения не меняются. Цепные передачи широко применяются в транспортных механизмах, на конвейерах.

Характеристика зубчатой передачи

В зубчатой передаче ведущая и ведомая детали взаимодействуют непосредственно, за счет зацепления зубьев. Основное правило работы такого узла – модули должны быть одинаковыми. В противном случае механизм заклинит. Отсюда следует, что диаметры увеличиваются в прямой зависимости от количества зубьев. Одни значения можно в расчетах заменить другими.

Модуль – размер между одинаковыми точками двух соседних зубьев.

Например, между осями или точками на эвольвенте по средней линии Размер модуля состоит из ширины зуба и промежутка между ними. Измерять модуль лучше в точке пересечения линии основания и оси зубца. Чем меньше радиус, тем сильнее искажается промежуток между зубьями по наружному диаметру, он увеличивается к вершине от номинального размера. Идеальные формы эвольвенты практически могут быть только на рейке. Теоретически на колесе с максимально бесконечным радиусом.

Деталь с меньшим количеством зубьев называют шестерней. Обычно она ведущая, передает крутящий момент от двигателя.

Зубчатое колесо имеет больший диаметр и в паре ведомое. Оно соединено с рабочим узлом. Например, передает вращение с необходимой скоростью на колеса автомобиля, шпиндель станка.

Обычно посредством зубчатой передачи уменьшается количество оборотов и увеличивается мощность. Если в паре деталь, имеющая больший диаметр, ведущая, на выходе шестерня имеет большее количество оборотов, вращается быстрее, но мощность механизма падает. Такие передачи называют понижающими.

Зачем нужна паразитка

При взаимодействии шестерни и колеса происходит изменение сразу нескольких величин:

  • количества оборотов;
  • мощности;
  • направление вращения.

Только в планетарных узлах с нарезкой зубьев по внутреннему диаметру венца сохраняется направление вращения. При наружном зацеплении ставится две одинаковые шестерни подряд. Их взаимодействие не меняет ничего, кроме направления движения. В этом случае обе зубчатые детали называются шестернями, колеса нет. Вторая, промежуточная, получила название «паразитка», поскольку в вычислениях не участвует, меняет только знак.

Виды зубчатых соединений

Зубчатое зацепление может иметь различную форму зуба на деталях. Это зависит от исходной нагрузки и расположения осей сопрягаемых деталей. Различают виды зубчатых подвижных соединений:

Самое распространенное и простое в исполнении прямозубое зацепление. Наружная поверхность зуба цилиндрическая. Расположение осей шестерни и колеса параллельное. Зуб расположен под прямым углом к торцу детали.

Когда нет возможности увеличить ширину колеса, а надо передать большое усилие, зуб нарезают под углом и за счет этого увеличивают площадь соприкосновения. Расчет передаточного числа при этом не изменяется. Узел становится более компактным и мощным.

Недостаток косозубых зацеплений в дополнительной нагрузке на подшипники. Сила от давления ведущей детали действует перпендикулярно плоскости контакта. Кроме радиального, появляется осевое усилие.

Компенсировать напряжение вдоль оси и еще больше увеличить мощность позволяет шевронное соединение. Колесо и шестерня имеют 2 ряда косых зубьев, направленных в разные стороны. Передающее число рассчитывается аналогично прямозубому зацеплению по соотношению количества зубьев и диаметров. Шевронное зацепление сложное в исполнении. Оно ставится только на механизмах с очень большой нагрузкой.

В конической зубчатой передаче оси расположены под углом. Рабочий элемент нарезается по конической плоскости. Передаточное число таких пар может равняться 1, когда надо только изменить плоскость действия силы. Для увеличения мощности нарезается полукруглый зуб. Передающееся количество оборотов считается только по зубу, диаметр в основном используется при расчетах габаритов узла.

Винтовая передача имеет зуб, нарезанный под углом 45⁰. Это позволяет располагать оси рабочих элементов перпендикулярно в разных плоскостях.

У червячной передачи нет шестерни, ее заменяет червяк. Оси деталей не пересекаются. Они расположены перпендикулярно в пространстве, но разных плоскостях. Передаточное число пары определяется количеством заходов резьбы на червяке.

Кроме перечисленных производят и другие виды передач, но они встречаются крайне редко и к стандартным не относятся.

Многоступенчатые редукторы

Как подобрать нужное передаточное число. Двигатель обычно выдает несколько тысяч оборотов в минуту. На выходе – колесах автомобиля и шпинделе станка, такая скорость вращения приведет к аварии. Мощности исполняющего механизма не хватит, чтобы рабочий инструмент мог резать металл, а колеса сдвинули автомобиль. Одна пара зубчатого зацепления не сможет обеспечить требуемое понижение или ведомая деталь должна иметь огромные размеры.

Создается многоступенчатый узел с несколькими парами зацеплений. Передаточное число редуктора считается как произведение чисел каждой пары.

Uр – передаточное число редуктора;

Перед тем как подобрать передаточное число редуктора, надо определиться с количеством пар, направлением вращения выходного вала, и делать расчет в обратном порядке, исходя из максимально допустимых габаритов колес.

В многоступенчатом редукторе все зубчатые детали, находящиеся между ведущей шестерней на входе в редуктор и ведомым зубчатым венцом на выходном валу, называются промежуточными. Каждая отдельная пара имеет свое передающееся число, шестерню и колесо.

Редуктор и коробка скоростей

Любая коробка скоростей с зубчатым зацеплением является редуктором, но обратное утверждение неверно.

Коробка скоростей представляет собой редуктор с подвижным валом, на котором расположены шестерни разного размера. Смещаясь вдоль оси, он включает в работу то одну, то другую пару деталей. Изменение происходит за счет поочередного соединения различных шестерен и колес. Они отличаются диаметром и передающимся количеством оборотов. Это дает возможность изменять не только скорость, но и мощность.

Трансмиссия автомобиля

В машине поступательное движение поршня преобразуется во вращательное коленвала. Трансмиссия представляет собой сложный механизм с большим количеством различных узлов, взаимодействующих между собой. Ее назначение — передать вращение от двигателя на колеса и регулировка количества оборотов – скорости и мощности автомобиля.

В состав трансмиссии входит несколько редукторов. Это, прежде всего:

  • коробка передач – скоростей;
  • дифференциал.

Коробка передач в кинематической схеме стоит сразу за коленвалом, изменяет скорость и направление вращения.

Посредством переключения – перемещения вала, шестерни на валу соединяются поочередно с разными колесами. При включении задней скорости, через паразитку меняется направление вращения, автомобиль в результате движется назад.

Дифференциал представляет собой конический редуктор с двумя выходными валами, расположенными в одной оси напротив друг друга. Они смотрят в разные стороны. Передаточное число редуктора – дифференциала небольшое, в пределах 2 единиц. Он меняет положение оси вращения и направление. Благодаря расположению конических зубчатых колес напротив друг друга, при зацеплении с одной шестерней они крутятся в одном направлении относительно положения оси автомобиля, и передают вращательный момент непосредственно на колеса. Дифференциал изменяет скорость и направление вращения ведомых коничек, а за ними и колес.

Как рассчитать передаточное число

Шестерня и колесо имеют разное количество зубов с одинаковым модулем и пропорциональный размер диаметров. Передаточное число показывает, сколько оборотов совершит ведущая деталь, чтобы провернуть ведомую на полный круг. Зубчатые передачи имеют жесткое соединение. Передающееся количество оборотов в них не меняется. Это негативно сказывается на работе узла в условиях перегрузок и запыленности. Зубец не может проскользнуть, как ремень по шкиву и ломается.

Расчет без учета сопротивления

В расчете передаточного числа шестерен используют количество зубьев на каждой детали или их радиусы.

Где u12 – передаточное число шестерни и колеса;

Z2 и Z1 – соответственно количество зубьев ведомого колеса и ведущей шестерни.

Знак «+» ставится, если направление вращения не меняется. Это относится к планетарным редукторам и зубчатым передачам с нарезкой зубцов по внутреннему диаметру колеса. При наличии паразиток – промежуточных деталей, располагающихся между ведущей шестерней и зубчатым венцом, направление вращения изменяется, как и при наружном соединении. В этих случаях в формуле ставится «–».

При наружном соединении двух деталей посредством расположенной между ними паразитки, передаточное число вычисляется как соотношение количества зубьев колеса и шестерни со знаком «+». Паразитка в расчетах не участвует, только меняет направление, и соответственно знак перед формулой.

Обычно положительным считается направление движения по часовой стрелке. Знак играет большую роль при расчетах многоступенчатых редукторов. Определяется передаточное число каждой передачи отдельно по порядку расположения их в кинематической цепи. Знак сразу показывает направление вращения выходного вала и рабочего узла, без дополнительного составления схем.

Вычисление передаточного числа редуктора с несколькими зацеплениями – многоступенчатого, определяется как произведение передаточных чисел и вычисляется по формуле:

Способ расчета передаточного числа позволяет спроектировать редуктор с заранее заданными выходными значениями количества оборотов и теоретически найти передаточное отношение.

Зубчатое зацепление жесткое. Детали не могут проскальзывать относительно друг друга, как в ременной передаче и менять соотношение количества вращений. Поэтому на выходе обороты не изменяются, не зависят от перегруза. Верным получается расчет скорости угловой и количества оборотов.

КПД зубчатой передачи

Для реального расчета передаточного отношения, следует учитывать дополнительные факторы. Формула действительна для угловой скорости, что касается момента силы и мощности, то они в реальном редукторе значительно меньше. Их величину уменьшает сопротивление передаточных моментов:

  • трение соприкасаемых поверхностей;
  • изгиб и скручивание деталей под воздействием силы и сопротивление деформации;
  • потери на шпонках и шлицах;
  • трение в подшипниках.

Для каждого вида соединения, подшипника и узла имеются свои корректирующие коэффициенты. Они включаются в формулу. Конструктора не делают расчеты по изгибу каждой шпонки и подшипника. В справочнике имеются все необходимые коэффициенты. При необходимости их можно рассчитать. Формулы простотой не отличаются. В них используются элементы высшей математики. В основе расчетов способность и свойство хромо-никелевых сталей, их пластичность, сопротивление на растяжение, изгиб, излом и другие параметры, включая размеры детали.

Что касается подшипников, то в техническом справочнике, по которому их выбирают, указаны все данные для расчета их рабочего состояния.

При расчете мощности, основным из показателей зубчатых зацепления является пятно контакта, оно указывается в процентах и его размер имеет большое значение. Идеальную форму и касание по всей эвольвенте могут иметь только нарисованные зубья. На практике они изготавливаются с погрешностью в несколько сотых долей мм. Во время работы узла под нагрузкой на эвольвенте появляются пятна в местах воздействия деталей друг на друга. Чем больше площадь на поверхности зуба они занимают, тем лучше передается усилие при вращении.

Все коэффициенты объединяются вместе, и в результате получается значение КПД редуктора. Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Он определяется соотношением мощности на входном и выходном валах. Чес больше зацеплений, соединений и подшипников, тем меньше КПД.

Передаточное отношение зубчатой передачи

Значение передаточного числа зубчатой передачи совпадает передаточным отношением. Величина угловой скорости и момента силы изменяется пропорционально диаметру, и соответственно количеству зубьев, но имеет обратное значение.

Чем больше количество зубьев, тем меньше угловая скорость и сила воздействия – мощность.

При схематическом изображении величины силы и перемещения шестерню и колесо можно представить в виде рычага с опорой в точке контакта зубьев и сторонами, равными диаметрам сопрягаемых деталей. При смещении на 1 зубец их крайние точки проходят одинаковое расстояние. Но угол поворота и крутящий момент на каждой детали разный.

Например, шестерня с 10 зубьями проворачивается на 36°. Одновременно с ней деталь с 30 зубцами смещается на 12°. Угловая скорость детали с меньшим диаметром значительно больше, в 3 раза. Одновременно и путь, который проходит точка на наружном диаметре имеет обратно пропорциональное отношение. На шестерне перемещение наружного диаметра меньше. Момент силы увеличивается обратно пропорционально соотношению перемещения.

Крутящий момент увеличивается вместе с радиусом детали. Он прямо пропорционален размеру плеча воздействия – длине воображаемого рычага.

Передаточное отношение показывает, насколько изменился момент силы при передаче его через зубчатое зацепление. Цифровое значение совпадает с переданным числом оборотов.

Передаточное отношение редуктора вычисляется по формуле:

где U12 – передаточное отношение шестерни относительно колеса;

ω1 и ω2 – угловые скорости ведущего и ведомого элемента соединения;

Отношение угловых скоростей можно считать через число зубьев. При этом направление вращения не учитывается и все цифры с положительным знаком.

Зубчатая передача имеет самый высокий КПД и наименьшую защиту от перегруза – ломается элемент приложения силы, приходится делать новую дорогостоящую деталь со сложной технологией изготовления.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Передаточное число в коробке передач явным образом характеризует зубчатые передачи. Они представляют собой крутящийся элемент, который вращает редукторные шестерни. Редуктор же в свою очередь распределяет силу мотора. У каждой коробки есть передаточное число, что это за число, на что оно влияет и как его вычислить?

Любая коробка передач обладает следующими элементами:

  1. Картер. Имеет узлы и детали самой коробки. Прикрепляется к сцеплению. При работе, шестерне подвергаются сильным нагрузкам, поэтому они нуждаются в тщательной смазке. Поэтому масло заливается до половины его объема.
  2. Валы с шестеренками первичными и вторичными. Эти элементы располагаются в подшипниках. Все шестерни различны по количеству зубцов.
  3. Синхронизаторы. Обеспечивают бесшумность, плавно переключают передачи. Очень важно плавно переключать передачи, чтобы синхронизаторы успевали срабатывать, иначе коробка может выйти из строя и машину придется отдавать в ремонт или самостоятельно заниматься ее ремонтом, что потребует финансовых затрат.
  4. Дополнительные валы для заднего хода. Аналогичны с первичными валами. Вращаются как первичные и вторичные, но в обратную сторону.
  5. Рычаг переключения. Обеспечивает передачу скоростей если вы обладатель механики. Если вы обладатель автомат коробки, то скорость переключается самостоятельно.
  6. Механизм для переключения блокировочной системы и замка. Отвечает за изменение передач посредством рычага или автоматически. Замковая система не позволяет активировать сразу несколько передач. Блокировочная система не дает самостоятельно выключаться передачам.

Передаточные числа в коробке передач

Изменение числа оборотов на разных передачах: давайте представим себе две шестерни у одной будет 10 зубцов, а у второй 20. Так как вторая шестерен больше, она успеет сделать только один оборот, следовательно первая сделает два вращения. Таким образом у разных шестерен разная скорость оборотов за минуту.

Пусть у нас будет 4 шестерни:

  • Первая, будет иметь 10 зубцов.
  • Вторая, будет иметь 20 зубцов.
  • Третья, будет иметь 10 зубцов.
  • И четвертая будет также как и вторая – 20 зубцов.

Пусть, первичный вал и первая шестерня будут вращаться со скоростью, к примеру 4000 оборотов за минуту. Тогда вторая шестерня будет вращаться медленней, исходя из вышесказанного, то есть – 2000 оборотов за минуту. Третья шестерня будет тоже делать 2000 оборотов за минуту, так как она закреплена на одном валу со второй шестерней. Получается, что четвертая шестерня будет самой медленной – 1000 оборотов за минуту.

Высчитав обороты за минуту, можно узнать передаточное число. Передаточное число двух пар первой и второй будет 2. Общее передаточное число 4. Это получается, что вторичный вал будет вращаться меньше в 4 раза. Вторичный вал может находится в состоянии покоя, что будет обеспечивать нейтральную передачу. Этого можно достигнуть путем съема зацепенения с третьей и четвертой шестерни. В автомате нейтральная передача необходима для буксировки автомобиля, используется во время поломки. В механической коробке используется для работы автомобиля если он долго стоит на месте в заведенном состоянии. Так или иначе, эта передача необходима любому автомобилю, но на автомате вы можете ни разу и не включить ее, за все время пользования машиной.

Так как коробка передач обладает большим набором шестерен, зацепив разные пары мы можем изменять передаточные числа.

Когда передаточное число 1, это обычно так называемая – 4 передача. На ней все валы вращаются одинаково. На самых мощных передачах 1-ой и передаче заднего хода двигатель обычно не испытывает перегрузок, но скорость езды автомобиля очень низкая.

Первая передача включается сразу, как только водитель садится за руль. Первая передача позволяет завести машину и сдвинуть ее с места, далее скорость увеличивается до передачи, комфортной для езды водителю. Водитель может переключаться на слабые и на мощные передачи. Все переключения на слабые передачи происходят последовательно, на сильные передачи можно переключиться перепрыгнув передачу, но так делать нежелательно. Например, с третьей передачи, можно сразу переключиться на пятую, тем самым пропуская четвертую передачу.

Если вы обладатель КПП, то все передачи будут изменяться плавно. За это отвечает гидравлическое или механическое преобразование крутящего элемента.

Чаще всего по трассе ездят на высокой скорости на 4 и 5 передачах, это обусловлено не только экономией времени, но и экономией топлива.

Ни в коем случае нельзя быстро переключать передачи резкими движениями, так как это может навредить корректной работоспособности коробки. Передачи должны переключаться плавно, чтобы успели срабатывать синхронизаторы.

Влияние передаточного на динамику машины

Правильно подобранное передаточное обеспечивает взаимосвязанную работу всех элементов автомобиля. При выборе передаточного числа необходимо руководствоваться характеристиками двигателя, но не стоит забывать и про колеса, точнее про их размер.

Изменяя передаточную величину крутящего момента может увеличиваться или уменьшаться. Это достигается изменением зубьев у каждой шестерни.

Зависимость числа и мощности следующая, чем выше число, тем мощней передача. Это говорит о том, что мотор автомобиля будет в разы быстрее выкручивать заветное количество оборотов. Высокое число обеспечивает быстрое ускорение.

Слишком малая передаточная цифра будет позволять разгонять максимальную скорость, но при этом динамика авто нарушается, поэтому не стоит слишком занижать ее.

Наиболее близкие передаточные числа обеспечивают плавный и быстрый разгон.

Для обычной повседневной езды достаточно количества оборотов в 2000-3000 тыс. Эти значения обычно высвечиваются на тахометре, и если вам все еще не хватает скорости, то нужно всего лишь переключиться на более высокую передачу.

Итоги

Как для механической, так и для автоматической коробки передач передаточное число настраивается без особых проблем и трудностей. Единственное различие, в механической коробке вы по-прежнему будете самостоятельно переключать передачи, автоматическая, сделает эту работу за вас.

Передаточное число – хороший вариант настроить машину “под себя”, выжать из нее максимум и заточить ее под свои требования. Это можно сделать самостоятельно или же прибегнуть к помощи профессионалов. Во втором случае, вы должны максимально точно объяснить какой результат вы ожидаете получить и вам настроят автомобиль. При самостоятельном изменении передаточного числа, тщательно протестируйте полученный результат, убедитесь что все работает корректно, что двигателю достаточно мощности.

Несомненно, отладка передаточного числа настраивается индивидуально под каждого водителя. Тут необходимо не только руководствоваться техническими характеристиками, но и очень хорошо чувствовать автомобиль. Передаточное число позволяет значительно ускорить разгон автомобиля, увеличить его скорость. Самое главное, чтобы передаточное число подходило для мощности автомобиля, тогда он будет служить вам верой и правдой долгие года.

Видео

Чем выше передаточное число редуктора тем

В автомобиле коробка переключения передач — агрегат, который позволяет изменять крутящий момент, развиваемый двигателем внутреннего сгорания, перед передачей такого момента на ведущие колеса транспортного средства. Как известно, большинство коробок передач являются ступенчатыми, а в основе КПП лежит зубчатая передача.

Если просто, ступени фактически являются парами шестерен, которые имеют разное передаточное число (передаточное отношение). В этой статье мы рассмотрим, что такое передаточное число коробки передач, на что указывает и влияет данная характеристика.

Трансмиссионные передачи и крутость автомобиля, как это взаимосвязано?

Знание такого понятия как передаточное отношение, а также его влияние на скорость, динамику разгона и топливную экономичность позволяет выбрать оптимальный режим вождения. Этот параметр имеет определяющее значение для любого автомобиля, вне зависимости от его цены и возраста. Мало кто знает, но грамотный анализ технических параметров перед покупкой позволяет подобрать машину, идеально удовлетворяющую нужды владельца. Рассмотрим основные аспекты, которые необходимо учитывать при выборе.

Высшая передача

Передаточное число высшей передачи крайне важно, поскольку оно определяет максимальные обороты двигателя при крейсерской скорости, а это напрямую сказывается на экономичности и уровне шума. Если изложить этот вопрос кратко, то, чем больше это отношение, тем меньше расход топлива и ниже шум мотора. Следует помнить, что в таком случае за вышеперечисленные преимущества придётся расплачиваться частым переключением на пониженную передачу для достижения наилучшей разгонной динамики.

Оптимальной величиной оборотов двигателя при достижении крейсерской скорости являются 1600-2000 об/мин для дизеля и 2000-2500 об/мин – для бензинового мотора.

Например, в коробке передач автомобиля Toyota GT86 – шесть ступеней с небольшой разницей в передаточном числе, ввиду чего скорость в 100 км/час достигается при работе двигателя на оборотах более 3000 об/мин. Это и является причиной значительного объёма вредных выхлопов, равного 181 гр/км.

Смотрите также: Изменение распределения тормозных усилий: что это даёт вашему автомобилю?

Для машины с двухлитровым мотором, выдающим 200 л.с., а также отлично проработанной аэродинамикой (коэффициент лобового сопротивления равен 0,27) это очень высокий показатель. Такой подбор механизма переключения передач предполагает работы двигателя не в самом удачном режиме, что и приводит к избыточному шуму, особенно при значительном пробеге, а это уже сказывается на ликвидности вашего автомобиля при продаже. Разумеется, такие проблемы не свойственны автоматическим коробкам передач, поскольку подбор передаточных отношений там обусловлен ещё и надёжностью узла, соответственно конструкторы стремятся сократить число переключений, и делают передачи более «длинными».

Проблема в том, что спортивный автомобиль и автоматическая коробка – мало совместимые понятия, да и выбрать такое сочетание можно далеко не для всех моделей.

В конечном итоге, чем мощнее двигатель под капотом, тем меньше оборотов двигателя на крейсерской скорости, благодаря чему при 100 км/ч из-под капота доносится едва уловимый шум. Например для Golf Mk6 1.6 TDI этот показатель составляет 2300 об/мин, а для более мощного SEAT Ateca 2.0 TDI с 7-ступенчатой коробкой и двойным сцеплением эта цифра составляет уже 1700 об/мин. Именно поэтому в определённых режимах мощные шестицилиндровые моторы потребляют не на много больше бюджетных 4-цилиндровых аналогов.

Агрессивность

Залог агрессивного вождения – «короткие» передачи, определяющие необходимость частых переключений. Это означает, что чем интенсивнее разгон, тем ниже предельная скорость, которую может развить автомобиль на одной передаче. Поскольку для спортивной модели важна не только динамика, но и максимальная скорость, в их коробках, как правило, существенно больше ступеней, чем в гражданских версиях. Однако в этом правиле есть и исключения, поскольку наиболее мощные машины не нуждаются в низких передаточных числах нескольких первых передач — их тяги вполне достаточно для того, чтобы гарантировать интенсивный разгон и не утомлять водителя необходимостью частых переключений.

Например, Dodge Challenger Hellcat имеет первую передачу, которая позволяет разогнаться до 101,3 км/час. Это сделано специально, чтобы при измерении времени, необходимого для набора 100 км/час, не нужно было совершать переключения и терять драгоценные доли секунды, так и достигается наилучший результат.

Наиболее ярким примером такого подхода к подбору передаточных чисел коробки передач является Koenigsegg Regera, который достигает 402 км/час на 1-й передаче. И дело здесь вовсе не в стремлении поставить какой-либо рекорд, а в разумном подходе и учёте потенциала двигателя и сцепления с поверхностью дороги. То есть, если на этом автомобиле установить коробку передач с более «короткими» ступенями, то выигрыш в динамике достигнут не будет, поскольку на переключения потребуется дополнительное время, а излишняя тяга и крутящий момент попросту приведут к пробуксовке колёс.

Стоит также отметить, что при большом числе передач от конструкторов требуется провести большую работу, позволяющую удержать обороты при переключении на высшую ступень в зоне достижения наибольшей мощности и крутящего момента, что также усложняет конструкцию. Давно доказано, что до 300 км/час разгон спортивных автомобилей вполне обеспечивается тягой мощных моторов — им попросту не нужны пониженные передаточные отношения шестерней.

Что же касается гражданских машин, предназначенных для повседневной эксплуатации, то первые передачи, как правило, делают довольно короткими, с низким передаточным числом, что позволяет при достаточно скромном двигателе уверенно трогаться на подъём, ехать по рыхлому покрытию, разгоняться при сильной загрузке.

Не менее важны и такие показатели как полная и ходовая масса, поскольку их разница и определяет фактически допустимую грузоподъёмность, и чем она выше, тем более короткими должны быть начальные передачи в ряду.

Как рассчитать передаточное число

Калильное число свечей зажигания

Шестерня и колесо имеют разное количество зубов с одинаковым модулем и пропорциональный размер диаметров. Передаточное число показывает, сколько оборотов совершит ведущая деталь, чтобы провернуть ведомую на полный круг. Зубчатые передачи имеют жесткое соединение. Передающееся количество оборотов в них не меняется. Это негативно сказывается на работе узла в условиях перегрузок и запыленности. Зубец не может проскользнуть, как ремень по шкиву и ломается.

Расчет без учета сопротивления

В расчете передаточного числа шестерен используют количество зубьев на каждой детали или их радиусы.

u12 = ± Z2/Z1 и u21 = ± Z1/Z2,

Где u12 – передаточное число шестерни и колеса;

Z2 и Z1 – соответственно количество зубьев ведомого колеса и ведущей шестерни.

Знак «+» ставится, если направление вращения не меняется. Это относится к планетарным редукторам и зубчатым передачам с нарезкой зубцов по внутреннему диаметру колеса. При наличии паразиток – промежуточных деталей, располагающихся между ведущей шестерней и зубчатым венцом, направление вращения изменяется, как и при наружном соединении. В этих случаях в формуле ставится «–».

При наружном соединении двух деталей посредством расположенной между ними паразитки, передаточное число вычисляется как соотношение количества зубьев колеса и шестерни со знаком «+». Паразитка в расчетах не участвует, только меняет направление, и соответственно знак перед формулой.

Обычно положительным считается направление движения по часовой стрелке. Знак играет большую роль при расчетах многоступенчатых редукторов. Определяется передаточное число каждой передачи отдельно по порядку расположения их в кинематической цепи. Знак сразу показывает направление вращения выходного вала и рабочего узла, без дополнительного составления схем.

Вычисление передаточного числа редуктора с несколькими зацеплениями – многоступенчатого, определяется как произведение передаточных чисел и вычисляется по формуле:

u16 = u12×u23×u45×u56 = z2/z1×z3/z2×z5/z4×z6/z5 = z3/z1×z6/z4

Зубчатое зацепление жесткое. Детали не могут проскальзывать относительно друг друга, как в ременной передаче и менять соотношение количества вращений. Поэтому на выходе обороты не изменяются, не зависят от перегруза. Верным получается расчет скорости угловой и количества оборотов.

КПД зубчатой передачи

Для реального расчета передаточного отношения, следует учитывать дополнительные факторы. Формула действительна для угловой скорости, что касается момента силы и мощности, то они в реальном редукторе значительно меньше. Их величину уменьшает сопротивление передаточных моментов:

  • трение соприкасаемых поверхностей;
  • изгиб и скручивание деталей под воздействием силы и сопротивление деформации;
  • потери на шпонках и шлицах;
  • трение в подшипниках.

Для каждого вида соединения, подшипника и узла имеются свои корректирующие коэффициенты. Они включаются в формулу. Конструктора не делают расчеты по изгибу каждой шпонки и подшипника. В справочнике имеются все необходимые коэффициенты. При необходимости их можно рассчитать. Формулы простотой не отличаются. В них используются элементы высшей математики. В основе расчетов способность и свойства хромоникелевых сталей, их пластичность, сопротивление на растяжение, изгиб, излом и другие параметры, включая размеры детали.

Что касается подшипников, то в техническом справочнике, по которому их выбирают, указаны все данные для расчета их рабочего состояния.

При расчете мощности, основным из показателей зубчатых зацепления является пятно контакта, оно указывается в процентах и его размер имеет большое значение. Идеальную форму и касание по всей эвольвенте могут иметь только нарисованные зубья. На практике они изготавливаются с погрешностью в несколько сотых долей мм. Во время работы узла под нагрузкой на эвольвенте появляются пятна в местах воздействия деталей друг на друга. Чем больше площадь на поверхности зуба они занимают, тем лучше передается усилие при вращении.

Все коэффициенты объединяются вместе, и в результате получается значение КПД редуктора. Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Он определяется соотношением мощности на входном и выходном валах. Чем больше зацеплений, соединений и подшипников, тем меньше КПД.

Сближенный и растянутый ряд в коробке передач

Не менее важным фактором, определяющим характер автомобиля, является разрыв между передаточными числами. Сближенный ряд передач гарантирует максимальное ускорение, которого может достичь автомобиль при прочих равных условиях. Кроме того, если во главу угла ставится экономичность, то такое решение позволяет держать рабочие обороты в оптимальной зоне, что также способствует продлению ресурса мотора.

Смотрите также: Стоит ли приобретать договор расширенной гарантии?

Однако, есть у короткого ряда и существенный недостаток, а именно – необходимость в растянутой 1-й передаче, либо в короткой – высшей. Последствия от этого вполне очевидны, а единственным разумным решением является увеличение числа передач, что делает конструкцию дорогостоящей. Либо, всё же — переход к растянутому ряду.

Выбор решения обычно продиктован типом создаваемого автомобиля. Для скоростной и динамичной модели применяют сближенные по величине передаточного отношения передачи. Если же под капотом установлен двигатель с широким диапазоном мощности и плавным графиком крутящего момента, например – дизель, то необходимость в сближении передач отпадает. Для примера рассмотрим автомобиль Формулы-1, которые имеют очень плотный передаточный ряд, ввиду чего величина передаточных отношений 7-й и 8-й передач отличается всего в 1,12 раза, против 1,25 – у гражданских моделей.

Однако, сближенный ряд не всегда означает более высокую производительность. Например, у спортивного велосипеда, как правило, 8 очень близких по передаточному числу ступеней, при этом шестерня первой из них имеет 30 зубцов, а высшей – 11, это позволяет обеспечить наиболее рациональное использование энергии велосипедиста. Однако при таком подходе для обеспечения максимального ускорения необходимо интенсивно переключаться в интервале с 1-й по 5-ю передачу, всего за несколько секунд. Это касается и автомобилей, поскольку необходимость в столь частом переключении, как правило, предопределяет работу двигателя в неоптимальном режиме, особенно у неопытного водителя.

Всех этих недостатков лишены так называемые бесступенчатые типы трансмиссий, которые позволяют плавно изменять передаточные отношения, в зависимости от выбранного режима езды. К таким конструкциям относят, прежде всего, вариаторы, однако на сегодняшний день механизма, способного передавать огромный крутящий момент и оперативно подстраиваться под разгонную динамику спортивных моделей, пока не создано. Но прогресс не стоит на месте и непрерывная работа по совершенствованию таких агрегатов уже сделала их широко распространённым решением.

Передаточные числа задних редукторов других автомобилей

С редукторами автомобилей ВАЗ более-менее понятно. А что можно сказать о других автомобилях? К примеру, Горьковский автозавод имеет большое количество современных моделей как среднетоннажных, так и легковых грузовых машин. Наиболее популярные модели ГАЗ – это «Газель ГАЗ-3302» и «Соболь ГАЗ-2752». Если не рассматривать полноприводные модификации этих автомобилей, то передаточное число редуктора заднего будет либо 5,125, либо 4,556, либо 4,3.

Самый тяговитый редуктор достался автомобилям ГАЗ с двигателями ЗМЗ406 и ЗМЗ402. Отличается лучшими характеристиками по мощности и рекомендуется для владельцев авто, перевозящих тяжёлые грузы и работающих в жестких условиях. Редуктор с меньшим числом будет давать большую динамику, как более скоростной. При этом следует метить относительно меньший ресурс эксплуатации.

Для полноты картины рассмотрим зарубежные варианты редукторов и их числа. Хорошим вариантом для сравнения будут заднеприводные модели немецкого автогиганта BMW. Передаточные числа редуктора БМВ колеблются в диапазоне от 3,07 до 4,1. При этом количество моделей агрегатов превышает десятку. Уже по этому показателю можно понять, как часто зарубежные конструкторы вносят изменения в узлы автомобилей.

Наиболее динамичный редуктор с числом 3,07 имеют модели серии Е90, Е91 и Е92. Если смотреть на мощные варианты, то можно выделить БМВ Х5 с 3-литровым двигателем, имеющий передаточное число заднего редуктора 4,1.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей . В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал делает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, у вас есть передаточное число 40:1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример со стеклоочистителем.

Механический одометр — еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные шестерни

Существует много других способов использования шестерен.Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую задачу. Допустим, вам нужно передаточное отношение 6:1, когда входной поток вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это соотношение — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой передаче диаметр синей шестерни в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (соотношение 6:1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково.Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни совпадала с осью входной шестерни. Обычное место, где требуется эта возможность работы с одной осью, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную систему передач, как показано здесь:

В этой системе передач желтая шестерня ( солнце ) задействует все три красные шестерни ( планеты ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило планетарной передачи ), и они входят в зацепление внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи.Поскольку здесь три красных шестерни вместо одной, эта зубчатая передача чрезвычайно надежна. Выходной вал прикреплен к синему зубчатому венцу, а водило неподвижно — это дает то же самое передаточное число 6:1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной системы на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклера. Вы также найдете системы планетарной передачи внутри автоматических коробок передач.

Еще одна интересная особенность планетарных зубчатых передач заключается в том, что они могут создавать различные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую — в качестве выходной, а какую держите неподвижно.Например, если входной является солнечная шестерня, и мы удерживаем зубчатый венец неподвижно и присоединяем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планетарной передачи и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна была повернуться шесть раз, чтобы водило планетарной передачи сделал один оборот, она должна сделать семь оборотов. Это связано с тем, что водило планетарной передачи один раз обошло солнечную шестерню в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Так что в этом случае мы получаем сокращение 7:1.

Вы можете снова все переставить, и на этот раз, удерживая солнечную шестерню неподвижно, взять выходной сигнал из водила и подключить вход к зубчатому венцу. Это даст вам передаточное отношение 1,17:1. В автоматической трансмиссии используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а муфты и тормозные ленты используются для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входных и выходных сигналов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал делает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, у вас есть передаточное число 40:1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример со стеклоочистителем.

Механический одометр — еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные шестерни

Существует много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую задачу.Допустим, вам нужно передаточное отношение 6:1, когда входной поток вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это соотношение — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой передаче диаметр синей шестерни в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (соотношение 6:1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни совпадала с осью входной шестерни.Обычное место, где требуется эта возможность работы с одной осью, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную систему передач, как показано здесь:

В этой системе передач желтая шестерня ( солнце ) задействует все три красные шестерни ( планеты ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило планетарной передачи ), и они входят в зацепление внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку здесь три красных шестерни вместо одной, эта зубчатая передача чрезвычайно надежна.Выходной вал прикреплен к синему зубчатому венцу, а водило неподвижно — это дает то же самое передаточное число 6:1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной системы на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклера. Вы также найдете системы планетарной передачи внутри автоматических коробок передач.

Еще одна интересная особенность планетарных зубчатых передач заключается в том, что они могут создавать различные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую — в качестве выходной, а какую держите неподвижно.Например, если входной является солнечная шестерня, и мы удерживаем зубчатый венец неподвижно и присоединяем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планетарной передачи и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна была повернуться шесть раз, чтобы водило планетарной передачи сделал один оборот, она должна сделать семь оборотов. Это связано с тем, что водило планетарной передачи один раз обошло солнечную шестерню в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Так что в этом случае мы получаем сокращение 7:1.

Вы можете снова все переставить, и на этот раз, удерживая солнечную шестерню неподвижно, взять выходной сигнал из водила и подключить вход к зубчатому венцу. Это даст вам передаточное отношение 1,17:1. В автоматической трансмиссии используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а муфты и тормозные ленты используются для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входных и выходных сигналов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал делает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, у вас есть передаточное число 40:1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример со стеклоочистителем.

Механический одометр — еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные шестерни

Существует много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую задачу.Допустим, вам нужно передаточное отношение 6:1, когда входной поток вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это соотношение — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой передаче диаметр синей шестерни в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (соотношение 6:1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни совпадала с осью входной шестерни.Обычное место, где требуется эта возможность работы с одной осью, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную систему передач, как показано здесь:

В этой системе передач желтая шестерня ( солнце ) задействует все три красные шестерни ( планеты ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило планетарной передачи ), и они входят в зацепление внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку здесь три красных шестерни вместо одной, эта зубчатая передача чрезвычайно надежна.Выходной вал прикреплен к синему зубчатому венцу, а водило неподвижно — это дает то же самое передаточное число 6:1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной системы на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклера. Вы также найдете системы планетарной передачи внутри автоматических коробок передач.

Еще одна интересная особенность планетарных зубчатых передач заключается в том, что они могут создавать различные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую — в качестве выходной, а какую держите неподвижно.Например, если входной является солнечная шестерня, и мы удерживаем зубчатый венец неподвижно и присоединяем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планетарной передачи и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна была повернуться шесть раз, чтобы водило планетарной передачи сделал один оборот, она должна сделать семь оборотов. Это связано с тем, что водило планетарной передачи один раз обошло солнечную шестерню в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Так что в этом случае мы получаем сокращение 7:1.

Вы можете снова все переставить, и на этот раз, удерживая солнечную шестерню неподвижно, взять выходной сигнал из водила и подключить вход к зубчатому венцу. Это даст вам передаточное отношение 1,17:1. В автоматической трансмиссии используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а муфты и тормозные ленты используются для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входных и выходных сигналов.

Как рассчитать передаточное число

Обновлено 9 ноября 2018 г.

Автор Chris Deziel

Шестерни есть практически везде.Они есть в автомобилях, как в трансмиссии, так и в дворниках. Они есть в велосипедах, в такой кухонной утвари, как взбивалка для яиц, и даже в часах – по крайней мере, раньше. Шестерня представляет собой набор зубчатых колес, соединенных вместе для увеличения или уменьшения скорости вращения приводного вала двигателя.

Величина, на которую зубчатая передача может изменить скорость вращения, зависит от относительных размеров зубчатых колес и называется передаточным числом. Формула передаточного отношения оказывается довольно простой.Вы в основном считаете количество зубьев на ведомом колесе и делите его на количество зубьев на ведущем колесе, которое прикреплено к двигателю. Это простой расчет, даже если система передач состоит из нескольких промежуточных колес, называемых натяжными роликами.

Рассчитать передаточное число проще, чем вы думаете

Когда вы соединяете два зубчатых колеса, их относительные размеры определяют скорость вращения каждого из них. Если ведущее колесо меньше ведомого, оно будет вращаться чаще, чем большее.Если ведущее колесо больше, ведомое колесо будет вращаться быстрее.

Вы можете вычислить величину ускорения и замедления, которую производит простая система передач, сравнивая радиусы колес, но есть более простой способ. Поскольку зубья обоих зубчатых колес сцеплены, они должны быть одинакового размера на обоих колесах, поэтому вы можете просто сравнить количество зубьев на двух колесах. Это фактически, как Вы рассчитываете передаточное число. Вы подсчитываете количество зубьев как на ведущем, так и на ведомом колесе и выражаете эти числа как отношение или дробь.

Например, если ведущее колесо имеет 20 зубьев, а ведомое колесо — 40, рассчитайте передаточное число как 40/20, что упрощается до 2/1 или 2:1. (Количество зубьев на ведомом колесе всегда идет вверху дроби или первым в соотношении). Это говорит вам о том, что на каждый оборот ведомого колеса ведущее колесо совершает два оборота. Точно так же отношение 1/2 говорит вам, что ведомое колесо вращается дважды за каждый оборот ведущего колеса — другими словами, ведомое колесо вращается быстрее, чем вал двигателя.

Как применять уравнение передаточного отношения к сложным системам

Многие системы зубчатых передач включают одно или несколько промежуточных колес, которые часто используются для обеспечения вращения ведущего и ведомого колес в одном направлении или для изменения плоскости вращения. Вы можете применить формулу передаточного отношения к каждой паре колес в системе передач последовательно, чтобы получить окончательное передаточное число для системы, но вам не нужно этого делать. Если вы это сделаете, вы обнаружите, что произведение всех передаточных чисел равно отношению между ведущим и ведомым колесами.

Другими словами, значение имеют только ведущее и ведомое колеса. Независимо от того, сколько в системе натяжных колес, конечное передаточное число является передаточным числом между ведущим и ведомым колесами. Это относится ко всем типам зубчатых колес, включая прямозубые, конические и червячные.

Использование передаточного числа для расчета скорости

Если известна скорость вращения ведущего колеса, которая обычно измеряется в оборотах в минуту (об/мин), передаточное число говорит о скорости ведомого колеса.Например, рассмотрим систему с передаточным отношением 3:1, что означает, что ведущее колесо вращается в три раза быстрее, чем ведомое колесо. Если скорость ведущего колеса 300 об/мин, то скорость ведомого колеса 100 об/мин.

Как правило, скорость вращения можно рассчитать, используя следующее уравнение передаточного отношения: ведущее колесо, а T 1 — количество зубьев на этом колесе.

S 2 и T 2 — скорость и количество зубьев ведомого колеса.

Если вы проектируете зубчатую передачу, вам пригодится таблица передаточных чисел. Вы можете найти число оборотов двигателя в спецификациях и использовать диаграмму для проектирования зубчатой ​​​​системы, которая будет обеспечивать любую скорость вращения ведомого колеса, которая вам нужна.

Как рассчитать передаточное число

Обновлено 15 декабря 2020 г.

Клэр Гиллеспи

Шестерня состоит из зубчатых колес, прикрепленных к валам.Это создает механическое преимущество в ряде приложений, например, велосипедист использует шестерни, чтобы усилить выходную мощность при нажатии на педали. Шестерни имеют много свойств, одним из которых является передаточное отношение, часто называемое передаточным числом. Это отношение скорости вращения входной шестерни к скорости вращения выходной шестерни, другими словами, сколько раз входная шестерня должна повернуться, чтобы выходная шестерня сделала один оборот.

TL;DR (слишком длинное; не читал)

Шестерня состоит из зубчатых колес («зубьев»), соединенных с валами.Чтобы рассчитать передаточное отношение, также известное как передаточное число, нужно разделить количество зубьев входной шестерни на количество зубьев выходной шестерни.

Определение передаточного числа

Зубчатая передача состоит из нескольких шестерен, соединенных друг с другом, и их зубья сцеплены друг с другом. Когда машина имеет две шестерни разного размера, меньшая шестерня вращается быстрее, чем большая. Когда первая шестерня (ведущая или входная шестерня) поворачивается, вторая шестерня (ведомая или выходная шестерня) поворачивается в ответ.Разница между скоростями двух передач называется передаточным числом или передаточным числом.

Расчет передаточного отношения

Передаточное отношение определяется количеством зубьев на каждой шестерне. Рассчитайте передаточное число двух шестерен, разделив угловую скорость выходной шестерни (численно представленную количеством зубьев) на угловую скорость входной шестерни (численно представленную количеством зубьев).

Пример передаточного отношения

Допустим, у вас есть входная шестерня с 10 зубьями и выходная шестерня с 20 зубьями.Вы можете найти передаточное число, вычислив:

\frac{20}{10}=2

Эта пара шестерен имеет передаточное отношение 2, или 2/1. Другими словами, входная шестерня вращается дважды, чтобы выходная шестерня вращалась один раз.

Вычисление выходной скорости

Если вы знаете коэффициент скорости и входную скорость, вы можете рассчитать выходную скорость по формуле выходная скорость = входная скорость ÷ коэффициент скорости. Например, если у вас передаточное число 3, а входная шестерня вращается со скоростью 180 об/мин, получится:

\frac{180}{3}=60

Выходная скорость составляет 60 об/мин.Вы можете изменить эту формулу, чтобы вычислить входную скорость, если знаете выходную скорость и отношение скоростей. Например, если у вас передаточное число 4, а выходная шестерня вращается со скоростью 40 об/мин, то получится:

40\х4 = 160

Входная скорость 160 об/мин.

Передаточные числа — MAE3

Д-р Натан Делсон

В конструкции машин часто необходимо включить силовую передачу между источником энергии и желаемым выходным движением.Примеры элементов силовой передачи включают в себя: шестерни, фрикционные приводы, зубчатые ремни, плоские ремни, рычаги и винтовые передачи.

Силовая передача часто включает передаточное число или механическое преимущество. Передаточное число может увеличить выходной крутящий момент или выходную скорость механизма, но не то и другое одновременно. Классический пример — шестерни на велосипеде. Можно использовать пониженную передачу, которая позволяет легко крутить педали в гору, но с меньшей скоростью велосипеда. И наоборот, высокая передача обеспечивает более высокую скорость велосипеда, но для поворота кривошипа педали требуется больший крутящий момент.Этот компромисс в основном связан с законом сохранения энергии и является ключевой концепцией механического преимущества. С данным источником энергии вы можете достичь либо высокой скорости, либо высокой силы/крутящего момента, но не того и другого одновременно.

 

Механическое преимущество относится к увеличению крутящего момента или силы, достигаемой механизмом за счет элемента передачи мощности. Для вращающихся устройств термин «передаточное число» используется для определения механического преимущества. Термин «механическое преимущество» используется для описания компонентов, включающих трансляцию.Приведенный ниже анализ показывает, как можно рассчитать передаточное число и механическое преимущество компонента силовой передачи.

Уравнения энергии и мощности

Закон сохранения энергии гласит, что при выходном движении никогда нельзя получить больше энергии, чем обеспечивает источник энергии. Действительно, при передаче энергии всегда есть некоторая потеря энергии. Уровень потерь энергии может варьироваться от 5 % для плоскоременной передачи до 80 % для многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи (также могут встречаться более высокие и более низкие уровни).

 

Перед анализом сначала определим некоторые обозначения:

 

P => Мощность

E => Энергия

Вт => Работа

f => Сила

τ 05 09 0

крутящий момент расстояние поступательного движения

θ => угол вращательного движения (в радианах)

v => скорость поступательного движения

ω => угловая скорость (в радианах в секунду)

δ => изменение

Pd => Диаметр шага

n => количество зубьев на шестерне

nоб => количество оборотов

 

 

Для базового анализа передаточных отношений мы сначала пренебрегаем потерями на трение, а затем учитываем их влияние отдельно.При таком предположении мы можем установить мощность на входе равной мощности на выходе.

 

Pin = Pout

 

Мощность определяется как изменение энергии, деленное на изменение во времени.

 

P = δE/δt

 

В механизме энергия передается механической работой. Для поступательного движения работа определяется как:

 

Работа = Сила X Движение (где сила и движение параллельны друг другу)

W = f δd

 

Соответствующее определение работы для вращательного движения дается выражением :

 

Работа = Крутящий момент X Вращательное движение

Вт = τ δθ

 

/δt

 

Подставляя определение работы вращения в приведенное выше уравнение и учитывая, что скорость вращения определяется выражением ω=δθ/δt, передача мощности во вращающемся устройстве определяется выражением:

 

P = Вт/ δt = τ δθ/δt

P = τ ω

 

Аналогично, для поступательного движения передача мощности определяется выражением:

 

P = W/δt = f δd/δt

P = fv

 

Зубчатая передача как показано ниже, с входной шестерней слева и выходной шестерней справа.Для целей этого анализа мы предполагаем, что входная шестерня может быть прикреплена к двигателю, а выходная шестерня прикреплена к валу машины, которая выполняет желаемую функцию.

Как показано, входная шестерня вращается против часовой стрелки с угловой скоростью ωin, а выходная шестерня вращается по часовой стрелке с угловой скоростью ωout. Входной крутящий момент τin прикладывается двигателем к входной шестерне, а противоположный выходной крутящий момент τout прикладывается машиной к выходной шестерне.Радиус зубчатых колес показан на делительной окружности шестерни, которая находится между верхней и нижней частью зуба шестерни и представляет собой радиус, при котором происходит контакт между двумя шестернями.

 

Разработка форм зубчатых колес была значительно оптимизирована для снижения потерь на трение, обеспечения плавной передачи мощности и снижения шума. Более подробное описание зубчатых колес и рекомендаций по проектированию предоставлено Boston Gear на сайте www.bostongear.com. Местные копии предоставлены Boston Gear Engineering Information и Каталогом прямозубых зубчатых колес.

 

Форма зубьев шестерни одинакова как на входной, так и на выходной шестерне, поэтому на большей шестерне больше зубьев. Шаговое расстояние Pd — это расстояние между шестернями. Таким образом, количество зубьев на шестерне, n, умноженное на шаг, равно длине окружности шестерни. Соответственно,

PD NIN = 2 π RIN

PD Nout = 2 π RUTE

NIN / Nout = RIN / RUTE

Пара передач анализируется со следующими допущениями:

  • Квазистатический анализ (предполагается, что шестерни вращаются с постоянной скоростью, поэтому моментами ускорения можно пренебречь)

  • Потери на трение не учитываются (трение может быть значительным, и его следует учитывать отдельно!)

  • Зубья шестерни входят в зацепление друг с другом (без перескакивания шестерен!)

 

Поскольку потерь на трение нет, входную и выходную мощности можно положить равными друг другу как:

Pin = τin ωin

 

Pout = τout ωout

 

τin ωin = τout ωout

rминируется зацеплением зубов.Поскольку зубья входят в зацепление, мы знаем, что одинаковое количество зубьев должно зацепляться с обеими шестернями. При каждом обороте входной шестерни через площадь зацепления проходит следующее количество зубьев, где nrevin — число оборотов входной шестерни: Применение того же уравнения к выходной шестерне и установка количества зубьев в зацеплении равным друг другу дает:

 

nrevout 2 π rout / Pd = nrevin 2 π rin / Pd

 

Приведенное выше уравнение упрощается до:

 

nrevout / nrevin = rin / rout

 

Если мы умножим число оборотов на 2π, мы получим угол поворота обеих шестерен в радианах, что дает:

 

rin δθin =

Если угол поворота разделить на время δt, то получим отношения угловых скоростей в радианах в секунду Интерпретация заключается в том, что угловая скорость в точке зацепления одинакова для обеих шестерен.Поскольку скорость точки на вращающемся объекте определяется как rω. Равенство скоростей в узловой точке определяется выражением:

rin ωвх = rout ωвых

И мы видим, что два предыдущих уравнения идентичны.

 

Поскольку радиус шестерни пропорционален количеству зубьев, соотношение скоростей может быть выражено в терминах количества зубьев на входной и выходной шестернях. Просто подставьте в вышеприведенное уравнение, что nPd=2πr для обеих шестерен, чтобы получить:

ωвых / ωвх = nin / nout

 

Теперь мы можем объединить уравнение мощности с уравнением скорости, чтобы получить отношение входного и выходного крутящих моментов. :

τin ωin = τout Ωout (уравнение электроэнергии)

τout / τin = ωin / ωout

τout / τin = Rout / Rin (замена в отношениях скорости)

когда входная шестерня меньше выходной:

 

  • Выходной крутящий момент выше входного крутящего момента

  • Выходная скорость меньше входной скорости (т.е. Меньшее снаряжение нужно сделать больше оборотов, чем более крупная передача)

Фундаментальные уравнения для пары передач:

τin ωin = τout ωout (энергетическое равенство)

ωout / ωin = rin / rout (зависимость скоростей в терминах радиусов)

 

ωout / ωin = nin / nout (зависимость скоростей в терминах числа зубьев)

 

τout / τin = rout / rin (момент радиусы)

 

τout / τin = nout / nin (соотношение крутящего момента по количеству зубьев)

 

 

Передаточное число определяется как входная скорость относительно выходной скорости.Обычно записывается как:

 

Передаточное число = ωin : ωout

 


Передаточное число — New World Encyclopedia

Шестерни сельскохозяйственного оборудования, передаточное отношение 1:1,62

Передаточное число — это соотношение между числом зубьев на двух шестернях, находящихся в зацеплении друг с другом, или на двух звездочках, соединенных общей роликовой цепью, или на окружностях двух шкивов, соединенных приводным ремнем.

Звездочка и роликовая цепь.

Общее описание

На рисунке справа меньшая шестерня (известная как шестерня) имеет 13 зубьев, а вторая, большая шестерня (известная как промежуточная шестерня) имеет 21 зуб.Таким образом, передаточное число составляет 13/21 или 1/1,62 (также пишется как 1:1,62).

Это означает, что за каждый оборот шестерни шестерня делала 1/1,62 или 0,62 оборота. На практике шестерня вращается медленнее.

Предположим, что самая большая шестерня на рисунке имеет 42 зуба, передаточное отношение между второй и третьей шестернями, таким образом, составляет 21/42 = 1/2, и за каждый оборот наименьшей шестерни самая большая шестерня делает только 0,62/2 = 0,31 оборота, общее сокращение примерно 1:3.23.

Поскольку промежуточная (промежуточная) шестерня непосредственно контактирует как с меньшей, так и с большей шестерней, ее можно исключить из расчета, что также дает соотношение 42/13 = 3,23.

Поскольку количество зубьев также пропорционально окружности зубчатого колеса (чем больше колесо, тем больше у него зубьев), передаточное число также может быть выражено как отношение между окружностями обоих колес (где d — диаметр меньшего колеса, а D — диаметр большего колеса):

gr = πdπD = dD {\ displaystyle gr = {\ frac {\ pi d} {\ pi D}} = {\ frac {d} {D}}}

Поскольку диаметр равен удвоенному радиусу ;

gr = dD = 2r2R = rR {\ displaystyle gr = {\ frac {d} {D}} = {\ frac {2r} {2R}} = {\ frac {r} {R}}}

также.

vd = vD → ωdr = ωDR → rR = ωDωd {\ displaystyle v_ {d} = v_ {D} \ rightarrow \ omega _ {d} r = \ omega _ {D} R \ rightarrow {\ frac {r} {R}} = {\ frac {\ omega _ {D}} {\ omega _ {d}}}}

и так далее

gr = ωDωd {\ displaystyle gr = {\ frac {\ omega _ {D}} {\ omega _ {d}}}}

Другими словами, передаточное отношение пропорционально отношению диаметров шестерен и обратно пропорциональна отношению скоростей передач.

Ремни также могут иметь зубья и соединяться с зубчатыми шкивами.Специальные шестерни, называемые звездочками, могут быть соединены вместе с цепями, как на велосипедах и некоторых мотоциклах. Опять же, на этих станках можно применять точный учет зубьев и оборотов.

Шестерни газораспределения на двигателе Ford Taunus V4 — маленькая шестерня на коленчатом валу, большая шестерня на распредвале. Шестерня коленчатого вала имеет 34 зуба, шестерня распределительного вала имеет 68 зубьев и вращается со скоростью, равной половине оборотов коленчатого вала.
(Маленькая шестеренка в левом нижнем углу находится на уравновешивающем валу.)

Зубчатый ремень, называемый зубчатым ремнем, используется в некоторых двигателях внутреннего сгорания для точной синхронизации движения распределительного вала с движением коленчатого вала, чтобы клапаны открывались и закрывались в верхней части каждого цилиндра точно в нужное время. относительно движения каждого цилиндра.С момента выезда автомобиля со стоянки до замены ремня через тысячи километров он точно синхронизирует два вала. Для этой цели на некоторых автомобилях используется цепь, называемая цепью привода ГРМ, в то время как в других распределительный вал и коленчатый вал соединены напрямую друг с другом посредством зацепленных шестерен. Но какая бы форма привода ни использовалась, в четырехтактных двигателях передаточное число коленчатого вала и распределительного вала всегда составляет 2:1, что означает, что за каждые два оборота коленчатого вала распределительный вал совершает один оборот.

Автомобильные трансмиссии, как правило, имеют две или более области, где используется передача: одна в трансмиссии, которая содержит ряд различных наборов передач, которые можно изменять, чтобы обеспечить широкий диапазон скоростей автомобиля, и другая в дифференциале, который содержит один дополнительный набор передач, который обеспечивает дополнительное механическое преимущество на колесах. Эти компоненты могут быть отдельными и соединенными карданным валом, или они могут быть объединены в один блок, называемый коробкой передач.

Автомобиль Chevrolet Corvette C5 Z06 2004 года выпуска с шестиступенчатой ​​механической коробкой передач имеет следующие передаточные числа в трансмиссии:

Шестерня Соотношение
1-я передача 2.97:1
2-я передача 2,07:1
3-я передача 1,43:1
4-я передача 1,00:1
5-я передача 0,84:1
Шестая передача 0,56:1
реверс 3,28:1

На 1-й передаче двигатель делает 2,97 оборота на каждый оборот выходного вала коробки передач. На 4-й передаче передаточное число 1:1 означает, что двигатель и мощность трансмиссии движутся с одинаковой скоростью.5-я и 6-я передачи известны как повышающие передачи, в которых мощность трансмиссии вращается быстрее, чем двигатель.

Вышеупомянутый Corvette имеет передаточное число 3,42:1. Это означает, что на каждые 3,42 оборота на выходе трансмиссии колеса совершают один оборот. Передаточное число дифференциала умножается на передаточное число, поэтому на 1-й передаче двигатель делает 10,16 оборотов на каждый оборот колес.

Шины автомобиля можно рассматривать как третий тип передачи.Пример Corvette Z06 оснащен шинами 233/45-14, длина окружности которых составляет 82,1 дюйма. Это означает, что за каждый полный оборот колеса автомобиль проходит 82,1 дюйма. Если бы у Corvette были шины большего размера, он проезжал бы дальше с каждым оборотом колеса, что было бы похоже на более высокую передачу. Если бы у автомобиля были шины меньшего размера, это было бы похоже на более низкую передачу.

Зная передаточные числа коробки передач и дифференциала, а также размер шин, становится возможным рассчитать скорость автомобиля для конкретной передачи при определенных оборотах двигателя.

Например, можно определить расстояние, которое автомобиль проедет за один оборот двигателя, разделив окружность шины на комбинированное передаточное число трансмиссии и дифференциала.

d = ctgrt × grd {\ displaystyle d = {\ frac {c_ {t}} {gr_ {t} \ times gr_ {d}}}}

Можно определить скорость автомобиля по частоте вращения двигателя путем умножения длины окружности шины на частоту вращения двигателя и деления на комбинированное передаточное число.

vc = ct × vegrt × grd {\ displaystyle v_ {c} = {\ frac {c_ {t} \ times v_ {e}} {gr_ {t} \ times gr_ {d}}}}

Шестерня дюймов на оборот двигателя Скорость на 1000 об/мин
1-я передача 8.1 дюйм 90 573 7,7 миль в час
2-я передача 11,6 дюймов 11,0 м/ч
3-я передача 16,8 дюйма 15,9 м/ч
4-я передача 24,0 дюйма 22,7 миль в час
5-я передача 28,6 дюйма 27,1 м/ч
Шестая передача 42,9 дюйма 40,6 м/ч

Широкое соотношение против.Коробка передач с близким передаточным числом

Коробка передач с близким передаточным числом — это коробка передач, в которой существует относительно небольшая разница между передаточными числами шестерен. Например, трансмиссия с передаточным отношением вала двигателя к приводному валу 4:1 на первой передаче и 2:1 на второй передаче будет считаться широко передаточной по сравнению с другой трансмиссией с передаточным числом 4:1 на первой и 3: 1 в секунду. Это связано с тем, что для широкого передаточного числа первая передача = 4/1 = 4, вторая передача = 2/1 = 2, поэтому передаточное число трансмиссии = 4/2 = 2 (или 200 процентов).Для близкого передаточного числа первая передача = 4/1 = 4, вторая передача = 3/1 = 3, поэтому передаточное число трансмиссии = 4/3 = 1,33 (или 133 процента), поскольку 133 процента меньше 200 процентов, трансмиссия с 133-процентным передаточным числом между передачами считается близкое передаточное число. Однако не все трансмиссии начинаются с одинакового передаточного числа на 1-й передаче или заканчиваются одинаковым передаточным числом на 5-й передаче, что затрудняет сравнение широкой и узкой передач.

Коробки передач с близким передаточным числом обычно предлагаются в спортивных автомобилях, в которых двигатель настроен на максимальную мощность в узком диапазоне рабочих скоростей, и можно ожидать, что водитель будет получать удовольствие от частого переключения передач, чтобы поддерживать двигатель в своем диапазоне мощности.

Промежуточные шестерни

Обратите внимание, что в последовательности шестерен, соединенных вместе, передаточное число зависит только от количества зубьев на первой и последней шестерне. Промежуточные шестерни, независимо от их размеров, не изменяют общего передаточного числа цепи. Но, конечно, добавление каждой промежуточной передачи меняет направление вращения конечной передачи на противоположное.

Промежуточная шестерня, которая не приводит в движение вал для выполнения какой-либо работы, называется промежуточной шестерней . Иногда для изменения направления используется одна промежуточная шестерня, и в этом случае она может называться реверсивной промежуточной шестерней .Например, типичная автомобильная механическая коробка передач включает передачу заднего хода посредством вставки промежуточного вала заднего хода между двумя шестернями.

Промежуточные шестерни также могут передавать вращение между удаленными валами в ситуациях, когда было бы нецелесообразно просто увеличивать отдаленные шестерни, чтобы свести их вместе. Мало того, что более крупные шестерни занимают больше места, но масса и инерция вращения (момент инерции) шестерни квадратичны по длине ее радиуса. Вместо промежуточных шестерен, конечно, можно использовать зубчатый ремень или цепь для передачи крутящего момента на расстояние.

См. также

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Букингем, Эрл. 1988. Аналитическая механика зубчатых передач. Спрингфилд, штат Вирджиния: Buckingham Associates. ISBN 0486657124.
  • Даути, Вентон Леви и Алекс Валланс. 1964. Проектирование деталей машин, , 4-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070176353.
  • Дадли, Дарл В. 1994. Справочник по практическому проектированию зубчатых колес. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.ISBN 1566762189.
  • Хортон, Холбрук и Эрл Букингем. 1999. Руководство по проектированию зубчатых колес, том. 1-3 Нью-Йорк: Industrial Press. ISBN 0831131160.
  • Джонс, Франклин. 1961. Упрощенная конструкция редуктора, , 3-е изд. Нью-Йорк: Промышленная пресса. ISBN 0831111593.
  • McGraw-Hill Энциклопедия науки и техники. 2002. Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 0079136656.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 24 мая 2017 г.

Кредиты

New World Encyclopedia автора и редактора переписали и дополнили статью Wikipedia 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 надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников 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 New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.