Что такое шестерня


Шестерня | это... Что такое Шестерня?

Зубчатая передача

Зубча́тое колесо (обыв. шестерня́) — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое ведущее зубчатое колесо независимо от числа зубьев называть шестернёй, а большое ведомое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов вала на выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот.

Следует заметить, что зубчатая передача не является усилителем механической мощности, так как общее количество механической энергии на её выходе не может превышать количество энергии на входе. Это связано с тем, что механическая работа в данном случае будет пропорциональна произведению вращающего момента на скорость вращения. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение останется неизменным. Данное соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Содержание

  • 1 Поперечный профиль зуба
  • 2 Продольная линия зуба
    • 2.1 Прямозубые колёса
    • 2.2 Косозубые колёса
    • 2.3 Колёса с круговыми зубьями
  • 3 Двойные косозубые колёса (шевроны)
  • 4 Зубчатые конические колёса
  • 5 Секторные колёса
  • 6 Зубчатые колёса с внутренним зацеплением
  • 7 Реечная передача (кремальера)
  • 8 Коронные колёса
  • 9 Изготовление зубчатых колёс
  • 10 См. также
  • 11 Литература

Поперечный профиль зуба

Движение точки соприкосновения зубьев с эвольвентным профилем

Боковая форма профиля зубьев колёс для обеспечения плавности качения может быть: эвольвентной, неэльвовентной передача Новикова (с одной и двумя линиями зацепления), циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Продольная линия зуба

Прямозубые колёса

Работа цилиндрической зубчатой передачи

Прямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:

  • При работе косозубого колеса возникает механический момент, направленный вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
  • Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высокой скорости, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Колёса с круговыми зубьями

Передачи на основе колёс с круговыми зубьями имеют ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования.

Двойные косозубые колёса (шевроны)

Двойные косозубые колёса решают проблему осевого момента. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые моменты обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке осей и валов в специальные подшипники. Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Зубчатые конические колёса

Конические колёса в приводе затвора плотины

Кроме наиболее распространёных циллиндрических З. к. применяются колёса конической формы. Конические колёса применяются там, где необходимо передать крутящий момент под определённым углом. Такие конические колёса с круговым зубом, например, применяются в автомобильных дифференциалах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.

Секторные колёса

Секторная передача с внутренним зацеплением

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение механизма на 360°, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, удобно применение колёс с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Также сто́ит заметить, что вращение ведущего и ведомого колеса направленно в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, т.е. выше КПД.

Реечная передача (кремальера)

Реечная передача (кремальера)

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

Коронные колёса

Коронная шестерня

Коронное колесо — особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо обычно стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

Изготовление зубчатых колёс

Нарезание зубчатого колеса на зубофрезерном станке с помощью червячной фрезы (метод обкатки)

Основные методы изготовления зубчатых колёс: метод копирования, когда режущие кромки инструмента соответствуют форме впадины зубчатого колеса и после нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один зуб при помощи делительного устройства, метод обкатки, (обрабатывающий инструмент воспроизводит движение пары зубчатых колёс), горячее и холодное накатывание.

Технологиями изготовления зубчатых колёс занимаются специальные направления технологии машиностроения и области станкостроения. Основные производители металлорежущих станков зубообрабатывающей группы в России — заводы «Комсомолец» (г. Егорьевск) и Коломенский тяжёлого станкостроения (г. Коломна).

См. также

Зубчатые колёса, изготовленные методами нанотехнологий

  • Зубчатая передача
  • Механическая передача
  • Вариатор
  • Планетарная передача
  • Механическая коробка переключения передач
  • Автоматическая коробка переключения передач

Литература

  1. Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
  2. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр "Академия", 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
  3. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. — М.: Машиностроение, 1989. — С. 438-480. — 864 с. — ISBN 5-217-00403-7
  4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х тт. — М.: Машиностроение, 2001. — ISBN 5-217-02962-5

Что такое шестерня (зубчатое колесо) вид и принцип действия

Очень часто в обиходе бывалых механиков можно услышать фразы, касающиеся различных деталей: их функций, возможностей, цены и работоспособности. Одной из таких деталей является шестерня. А для чего необходима эта деталь? Что это, и по какому принципу она работает? Давайте разбираться.

Шестерня – это колесо (диск) с зубьями (другим словом – зубчатое колесо (ЗК)), которое крепится ко вращающейся оси. Она может быть, как с конической, так и с цилиндрической поверхностью.
Шестерёнчатые передачи подразделяются (в зависимости от линии зуба) на следующие виды:

Прямозубые. Это самые применяемые из всех видов ЗК, у которых зубья располагаются в радиальных плоскостях.

Скошенные (косозубые), используемые в электрических и бензо инструментах (лобзиках, ножовки…). В этих деталях зубья располагаются под углом ко вращающейся оси.

Червячные (спиральные) используются для рулевого управления автомобилем.


Винтовые имеют цилиндрическую форму, зубья располагаются по линии винта. Используются на валах, расположенных перпендикулярно относительно друг друга.

С круговыми зубьями, которые имеют линию окружности радиуса, за счёт чего контакт передачи осуществляется лишь в одной точке (на линии зацепления), расположенной параллельно осям зубчатого кольца.

С внутренним зацеплением, в которых «зубы» нарезаны внутри. Применяются в приводе танковой башни, в планетарных механизмах, насосах…

Секторные являются частью шестерни различного типа, что значительно экономит габариты. Применяется в таких передачах, где не нужно вращение ЗК.

Есть ещё немало других видов этих деталей, каждая из которых может выполнять определённую функцию.

Область применения и принцип действия

ЗК считается одной из важнейших деталей, применяемых в механизмах с зубчатой передачей, как в сложных, так и в простых. Их применяют в машиностроении, пищевой и горнодобывающей промышленности, в судостроении, в подъёмных кранах, коробках передач, лебёдках, танках, буровых установках…

Зубчатые колёса применяются парно и работают при помощи зубьев, цепляясь за соседние, благодаря чему и выполняется основная функция ЗК – передача вращательных движений между валами.

Каждая из шестерён имеет своё число зубьев. Разница в количестве зубьев шестерни необходима для возможности преобразования числа оборотов вала и крутящего момента, то есть для передачи или изменения КМ от ведущего к ведомому ЗК. Ведущей называется та шестерня, к которой крутящий момент подводится снаружи, а ведомая – та, с коей он снимается.

При этом, когда диаметр ведущей детали меньше, чем у ведомой – КМ увеличивается пропорционально уменьшению скорости вращения, а в обратном случае (диаметр ведомой меньше ведущего) – наоборот. Кроме того, нужно знать то, что от числа зубьев на шестерёнке зависит плавность хода передачи (больше зубьев – плавный ход, и наоборот).

Износ шестерни (откалывание зубцов) влечёт за собой необходимость её замены, так как ремонту деталь не подлежит.

Что такое шестерня? - Определение, детали, типы и преимущества

Что такое шестерня?

Шестерня представляет собой вращающуюся круглую часть машины с нарезанными зубьями или, в случае зубчатого колеса или зубчатого колеса, со вставленными зубьями (называемые зубьями), которые входят в зацепление с другой зубчатой ​​частью для передачи крутящего момента. Механизм также может быть неофициально известен как винтик. Преимущество зубчатых колес в том, что зубья шестерни предотвращают проскальзывание.

Зубчатое колесо представляет собой тип элемента машины, в котором равномерно расположенные зубья нарезаны вокруг цилиндрических или конических поверхностей. Блокируя пару этих элементов, они используются для передачи вращения и усилий от карданного вала к ведомому валу.

Зубчатые колеса по форме можно разделить на эвольвентные, циклоидальные и трохоидальные. Их также можно классифицировать в соответствии с положением вала на шестерни с параллельными валами, шестерни с пересекающимися валами, а также шестерни с непараллельными и непересекающимися валами. История зубчатых колес стара, и использование шестерен началось еще в Древней Греции в до н.э. в сочинениях Архимеда.

Зачем использовать Gears?

Шестерни — очень полезный передаточный механизм, который используется для передачи вращения от одной оси к другой. Как упоминалось ранее, вы можете изменить выходную скорость вала с шестернями. Допустим, у вас есть двигатель, который вращается со скоростью 100 оборотов в минуту, и вы просто хотите, чтобы он вращался со скоростью 50 оборотов в минуту.

Вы можете использовать зубчатую передачу для уменьшения скорости (и увеличения крутящего момента), чтобы выходной вал вращался с половиной скорости вращения двигателя. Шестерни обычно используются в ситуациях с высокой нагрузкой, потому что зубья шестерни позволяют более точно и незаметно контролировать движение вала. Это преимущество зубчатых колес перед большинством систем шкивов.

Детали зубчатого колеса

Существует несколько различных терминов, которые вам необходимо знать, когда вы только начинаете работать с зубчатыми колесами, как указано ниже. Чтобы шестерни могли зацепляться, диаметральный шаг и угол зацепления должны быть одинаковыми.

  • Ось: Ось вращения шестерни, через которую проходит вал
  • Зубья: Зубчатые грани, выступающие наружу из окружности шестерни, используемые для передачи вращения другим шестерням. Количество зубьев на шестерне должно быть целым числом. Шестерни передают вращение только тогда, когда их зубья входят в зацепление и имеют одинаковый профиль.
  • Окружность шага: Окружность, определяющая «размер» шестерни. Делительные окружности двух сцепляющихся шестерен должны быть касательными, чтобы они могли сцепляться. Если бы две шестерни были двумя дисками, приводимыми в движение за счет трения, окружность этих дисков была бы делительной окружностью.
  • Делительный диаметр: Делительный диаметр относится к рабочему диаметру шестерни, также известному как диаметр делительной окружности. Вы можете использовать диаметр делительной окружности, чтобы рассчитать расстояние между двумя шестернями: сумма двух диаметров деленной на 2 соответствует расстоянию между двумя осями.
  • Диаметральный шаг: Отношение количества зубьев к делительному диаметру. Две шестерни должны иметь одинаковый диаметральный шаг для зацепления.
  • Круговой Шаг: Расстояние от точки на одном зубе до той же точки на соседнем зубе, измеренное по делительной окружности. (чтобы длина была длиной дуги, а не линии).
  • Модуль: Модуль зубчатого колеса - это просто круговой шаг, деленный на число Пи. С этим значением гораздо проще обращаться, чем с круговым шагом, потому что это рациональное число.
  • Угол давления: Угол давления зубчатого колеса — это угол между линией, определяющей радиус делительной окружности, и точкой, где делительная окружность пересекает зуб, и линией, касательной к этому зубу в этой точке. Стандартные углы печати составляют 14,5, 20 и 25 градусов. Угол давления влияет на то, как шестерни соприкасаются и как сила распределяется вместе с зубом. Две шестерни должны иметь одинаковый угол контакта для зацепления.

Различные типы зубчатых колес

Существует множество различных типов зубчатых колес, таких как:

  1. Цилиндрическое зубчатое колесо.
  2. Винтовая шестерня.
  3. Зубчатая рейка.
  4. Коническая шестерня.
  5. Спирально-коническая шестерня.
  6. Винтовая передача.
  7. Двойная косозубая шестерня
  8. Шестерня «елочка»
  9. Гипоидная шестерня
  10. Угловая шестерня.
  11. Червячная передача.
  12. Внутреннее зубчатое колесо

Необходимо точно понимать различия между типами зубчатых колес для обеспечения необходимой передачи усилия в механических конструкциях.

Даже после выбора общего типа важно учитывать такие факторы, как размеры (модуль, количество зубьев, угол наклона спирали, ширина поверхности и т. д.), стандарт точности, необходимость шлифования зубьев и/или нагрев обработка, допустимый крутящий момент, эффективность и т. д.

1. Цилиндрическое зубчатое колесо

Цилиндрическое зубчатое колесо является одним из самых популярных типов прецизионных цилиндрических зубчатых колес. Эти шестерни имеют простую конструкцию с прямыми параллельными зубьями, расположенными по окружности корпуса цилиндра с центральным отверстием, которое надевается на вал.

Во многих вариантах шестерня обрабатывается со ступицей, которая утолщает корпус шестерни вокруг отверстия без изменения поверхности шестерни. Центральное отверстие также можно прошить, чтобы цилиндрическая шестерня могла поместиться на шлицевом или шпоночном валу.

Цилиндрические зубчатые колеса используются в механических приложениях для увеличения или уменьшения скорости устройства или увеличения крутящего момента путем передачи движения и мощности от одного вала к другому через ряд сопряженных шестерен.

Цилиндрические зубчатые колеса используются для передачи движения и мощности от одного вала к другому в механической установке. Эта передача может изменить рабочую скорость оборудования, увеличить крутящий момент и обеспечить точное управление системами позиционирования. Их конструкция делает их пригодными для работы на низких скоростях или в условиях эксплуатации с более высокой устойчивостью к шуму.

ПОДРОБНЕЕ: Что такое Цилиндрическое зубчатое колесо?

2. Косозубая шестерня

Косозубая шестерня представляет собой цилиндрическую шестерню с наклонным следом зуба. По сравнению с прямозубыми зубчатыми колесами они имеют большее передаточное число, бесшумность и меньшую вибрацию, а также способны передавать большую силу. Пара косозубых шестерен имеют одинаковый угол наклона винтовой линии, но направление винтовой линии противоположно.

Косозубые и цилиндрические зубчатые колеса являются двумя наиболее распространенными типами зубчатых колес и могут использоваться во многих случаях. Цилиндрические зубчатые колеса просты и недороги в производстве, но косозубые зубчатые колеса имеют ряд важных преимуществ по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.

Зубья косозубой шестерни расположены под углом (относительно оси шестерни) и имеют форму спирали. Это позволяет зубьям постепенно сцепляться, начиная с точечного контакта и перерастая в линейный контакт по мере продвижения зацепления.

Одним из наиболее заметных преимуществ косозубых зубчатых колес по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами является меньший уровень шума, особенно на средних и высоких скоростях. Кроме того, в косозубых передачах несколько зубьев всегда находятся в зацеплении, что означает меньшую нагрузку на каждый отдельный зуб. Это приводит к более плавному переходу усилий от одного зуба к другому, что снижает вибрации, ударные нагрузки и износ.

3. Зубчатая рейка

Зубья одинакового размера и формы, расположенные на равных расстояниях вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой ​​рейкой. Зубчатая рейка представляет собой цилиндрическую шестерню с бесконечным радиусом делительного цилиндра. Зацепляясь с цилиндрической шестерней, он преобразует вращательное движение в поступательное движение.

Зубчатые рейки можно условно разделить на рейки с прямыми зубьями и рейки с косыми зубьями, но обе зубчатые рейки имеют прямые линии зубьев. Обрабатывая концы зубчатых реек, можно соединить зубчатые рейки встык.

4. Коническое зубчатое колесо

Коническое зубчатое колесо представляет собой зубчатый вращающийся элемент машины, используемый для передачи механической энергии или мощности на валу между валами, которые пересекаются перпендикулярно или под углом. Это приводит к изменению оси вращения вала мощности. Помимо этой функции, конические зубчатые колеса также могут увеличивать или уменьшать крутящий момент, оказывая противоположное влияние на угловую скорость.

Коническую шестерню можно представить в виде усеченного конуса. На его боковой стороне фрезерованы зубья, которые сцепляются с другими шестернями с собственным набором зубьев. Шестерня, передающая мощность на валу, называется ведущей шестерней, а шестерня, через которую передается мощность, называется ведомой шестерней.

Количество зубьев ведущей и ведомой шестерен обычно различно для обеспечения механического преимущества. Соотношение между количеством зубьев ведомой и ведущей шестерни известно как передаточное число, а механическое преимущество - это отношение выходного крутящего момента к входному крутящему моменту.

5. Спирально-коническое зубчатое колесо

Спирально-коническое зубчатое колесо представляет собой коническое зубчатое колесо с изогнутыми линиями зубьев. Из-за более высокого коэффициента контакта зубьев они превосходят прямозубые конические шестерни по эффективности, прочности, вибрации и шуму. С другой стороны, их сложнее производить.

Кроме того, поскольку зубья изогнуты, они вызывают осевое усилие. В спирально-конических зубчатых колесах зубчатое колесо с нулевым углом закручивания называется нулевым коническим зубчатым колесом.

6. Винтовые передачи

Винтовые передачи представляют собой пару одноручных косозубых передач с углом закручивания 45° на непараллельных, непересекающихся валах. Поскольку контакт зуба является точечным, их грузоподъемность низкая, и они не подходят для передачи большой мощности.

Поскольку мощность передается за счет скольжения поверхностей зубьев, необходимо уделять внимание смазке при использовании винтовых передач. Нет никаких ограничений в отношении комбинаций количества зубов.

7. Двойная косозубая шестерня

Двойная косозубая шестерня представляет собой разновидность косозубой шестерни, в которой две винтовые поверхности расположены рядом друг с другом с разделяющим их зазором. Каждая грань имеет одинаковые, но противоположные углы спирали.

Использование набора зубчатых колес с двойной спиралью устраняет осевые нагрузки и дает возможность еще большего перекрытия зубьев и более плавной работы. В качестве косозубых передач в закрытых зубчатых передачах обычно используются двойные косозубые шестерни.

8. Шестерня «елочка»

Шестерни типа «елочка» очень похожи на зубчатые колеса с двойной косозубостью, но у них нет зазора, разделяющего две винтовые поверхности. Шестерни типа «елочка», как правило, меньше, чем аналогичные двойные косозубые, и идеально подходят для применения в условиях сильных ударов и вибрации. Шестеренчатая передача используется не так часто из-за сложности изготовления и высокой стоимости.

9. Гипоидное зубчатое колесо

Гипоидное зубчатое колесо очень похоже на спирально-коническое зубчатое колесо, но в отличие от спирально-конических зубчатых колес они работают на непересекающихся валах. В гипоидной конструкции, поскольку шестерня установлена ​​в другой плоскости, чем шестерня, валы поддерживаются подшипниками на обоих концах вала.

10. Угловая шестерня

Угловая шестерня представляет собой коническую шестерню с передаточным отношением 1. Они используются для изменения направления передачи мощности без изменения скорости. Различают прямые угловые и спиральные угловые передачи. При использовании спиральных угловых передач возникает необходимость рассмотреть возможность использования упорных подшипников, поскольку они создают осевое усилие в осевом направлении.

Помимо обычных угловых зубчатых колес с углом наклона вала 90°, косые зубчатые колеса с любым другим углом наклона вала называются угловыми косыми зубчатыми колесами.

11. Червячная передача

Винт, нарезанный на валу, называется червяком, сопряженная шестерня — червячным колесом, а вместе на непересекающихся валах называется червячной передачей. Червяки и червячные колеса не ограничиваются цилиндрическими формами. Существует тип песочных часов, который может увеличить коэффициент контакта, но его производство становится более сложным.

Из-за скользящего контакта поверхностей зубчатых колес необходимо уменьшить трение. По этой причине, как правило, для червяка используется твердый материал, а для червячного колеса – мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность из-за скользящего контакта, вращение плавное и бесшумное. Когда угол опережения червяка мал, он создает функцию самоблокировки.

12. Внутреннее зубчатое колесо

Внутреннее зубчатое колесо имеет зубья, нарезанные внутри цилиндров или конусов, и работает в паре с внешним зубчатым колесом. В основном внутренние шестерни используются для планетарных передач и зубчатых муфт валов. Существуют ограничения на разницу в количестве зубьев между внутренними и внешними шестернями из-за эвольвентной интерференции, трохоидной интерференции и проблем с обрезкой.

Направления вращения внутренней и внешней шестерен в зацеплении одинаковы, но противоположны, когда в зацеплении находятся две внешние шестерни.

Преимущества Gear

  • Зубчатые передачи обеспечивают широкий диапазон скорости и крутящего момента при той же входной мощности, с более точной синхронизацией, чем цепная система, меньшими потерями на трение и шумом.
  • Шестерня принудительная; следовательно, большое отношение скоростей может быть получено с минимальным пространством.
  • Шестерни механически прочны, что позволяет поднимать более высокие грузы.
  • Зубчатые передачи для передачи больших ВЧ
  • Используемые для передачи движения на малые межосевые расстояния валов
  • Используются для значительного снижения скорости и передачи крутящего момента.
  • Шестерни требуют только смазки; следовательно, требуется меньше обслуживания.
  • С помощью зубчатых передач мы можем передавать движение между непараллельными пересекающимися валами.
  • Они используются для принудительного привода, поэтому его отношение скоростей остается постоянным.
  • Имеют длительный срок службы, поэтому система передач очень компактна

Недостатки шестерен

  • Не подходят для больших скоростей.
  • Не подходят для передачи движения на большое расстояние.
  • Из-за зацепления зубчатого колеса шестерни некоторые части машины могут быть необратимо повреждены в случае чрезмерной нагрузки.
  • У них нет гибкости.
  • Шестерня работает шумно.

Все, что вам нужно знать о шестернях. Типы и детали

Шестерни являются фундаментальной частью любого механизма благодаря их способности передавать движение, усилие и крутящий момент между различными компонентами. Существует огромное количество различных типов передач, в зависимости от того, какую задачу они выполняют: изменение скорости или силы вращения, изменение оси вращения, передача мощности между двигателем и другими движущимися элементами…

Сегодня в Bitfab мы научим вас всему, что вам нужно знать о шестернях.

Что такое шестерня?

Шестерня определяется как колесо с зубцами на кромке, обычно цилиндрическое, которое используется для передачи движения от элемента, производящего энергию, такого как двигатель, к точке, где мы хотим приложить усилие, с преобразованиями во вращении ось или скорость.

Из каких частей состоит зубчатая передача?

Шестерня может быть очень сложной, но самые распространенные из них состоят из трех отдельных частей: зубчатого венца, передающего движение, подшипника, с которым соединяется вал (двигателя или другой части механизма), и перегородка между ними, которая иногда выступает в виде герба.

Перегородка или плечи шестерни

Это часть шестерни, которая соединяет венец и подшипник для передачи движения. Вариантов этой детали множество, так как в зависимости от технических требований можно сделать очень прочную, но тяжелую сплошную перегородку или менее прочные, но более легкие тонкие радиальные кронштейны. Элемент веса может иметь решающее значение, чтобы не добавлять лишнюю массу, так как, увеличивая вес движущегося элемента, мы увеличиваем инерцию в нашей системе.

В связи с необходимостью поиска шестерни с соответствующей перегородкой существует множество промежуточных вариантов, с тонкими, толстыми, сплошными, перфорированными перегородками…

Подшипник шестерни движение прилагается. Этот вал может быть от двигателя или от другой части механизма.

Венчик шестерни

Венец или обод шестерни — это место, где расположены зубья, и это часть шестерни, которая в значительной степени определяет поведение шестерни. Как форма, так и свойства формы и размера зубьев заставляют шестерню вести себя так или иначе.

Поскольку свойства самой шестерни тесно связаны с тем, сколько у нее зубьев и как они расположены, давайте сначала рассмотрим части зуба в шестерне.

Части зуба

Как видите, зуб состоит из следующих частей:

  • Верхний край : Наружная часть зуба.
  • Торцевая и боковая стороны : верхняя и нижняя части боковой стороны зуба, которые представляют собой контактную поверхность между двумя колесами при их зацеплении.
  • Нижняя часть : Нижняя часть зуба или промежуточная область между двумя зубами.
Геометрия короны: окружности, которые ее определяют

Кроме того, геометрия короны определяется серией окружностей, которые придают зубчатому колесу форму:

  • Корневая окружность зубы. Определяет внутренний диаметр шестерни.
  • Делительная окружность : Отмечает разделение между двумя частями боковой поверхности зуба: лицевой и боковой. Это самая важная окружность, и все остальные определяются в соответствии с ней. Он делит зуб на две части: дедендум и придаток.
  • Внешний или дополнительный круг : Отмечает верхнюю площадку зубьев. Это внешний диаметр шестерни.

De esta manera nos quedaría el diente dividido en dos partes, el pie y la cabeza

  • Dedendum : Нижняя часть зуба между корневым и делительным кругами.
  • Приложение : Верхняя часть зуба между делительной окружностью и внешней окружностью.

Возвращаясь к коронке и по отношению к зубам, основные параметры коронки:

  • Количество зубьев : Это определяет передаточное отношение и является одним из наиболее важных параметров, определяющих поведение шестерни.
  • Полная глубина : Общая высота, измеренная от нижнего края до верхнего края.
  • Круговой шаг : Расстояние между одной частью зуба и такой же частью следующего зуба. Он отмечает расстояние между зубами и тесно связан с их количеством.
  • Круглая толщина : Толщина зуба.

Типы зубчатых колес

В зависимости от того, что мы хотим сделать в нашем механизме, нам нужно будет выбрать тот или иной тип зубчатого колеса, поскольку каждое из них предназначено для очень конкретной функции.

Цилиндрические шестерни. прямое цилиндрическое зубчатое колесо

Наиболее распространенный тип зубчатого колеса, используемый, когда необходимо уменьшить или увеличить усилие или скорость в условиях, когда скорость не очень высока.

Винтовая цилиндрическая шестерня

Чуть более усовершенствованная версия предыдущей. Более тихий и способный работать на более высоких скоростях. Они также двузубые. Также доступны с двойными спиральными зубьями в противоположных направлениях, которые поддерживают еще более высокие скорости и производительность.

Коническая шестерня с прямыми зубьями

Используются для изменения направления вращения в механизме, обычно перпендикулярного, когда не требуются высокие скорости.

Коническая шестерня со спиральными зубьями

Как и предыдущие, они используются для изменения направления вращения, но в этом случае поддерживаемая скорость выше.

Внутреннее зубчатое колесо

Они работают так же, как традиционные внешние зубчатые колеса, но более компактны, чем внешнее зубчатое колесо с теми же характеристиками.

Планетарные шестерни

В этом типе передач используется центральная шестерня, вокруг которой вращаются шестерни меньшего размера, отсюда и название, поскольку они напоминают нам о солнечной системе с солнцем в центре и планетами, вращающимися вокруг него.

Червячная передача

Эти шестерни широко используются, поскольку они обеспечивают очень постоянную выходную скорость и работают без вибрации или шума. Кроме того, эти механизмы обычно достаточно компактны.

Зубчатая рейка и шестерня

Эти шестерни позволяют преобразовывать вращательное движение в линейное и наоборот, поэтому они чрезвычайно полезны.


Learn more