Может ли вращаться система из 7 шестеренок: Подходы к объяснению зубчатых передач на занятиях по робототехнике в начальных классах

Содержание

Подходы к объяснению зубчатых передач на занятиях по робототехнике в начальных классах

Аннотация. Для занятий по робототехнике, с целью расширения знаний о работе зубчатых передач, были рассмотрены примеры, демонстрирующие назначение и работу шестерёнок. Кроме этого, разобраны принципы взаимодействия шестерёнок при их различном расположении относительно друг друга, а также их скорость и направление вращения. Эти моменты очень важны, так как часто обучающиеся робототехнике, при сборке моделей с шестерёнками, не понимают и не могут объяснить, почему данная модель работает. Для того что бы обучение робототехнике было действительно полезным и продуктивным необходимо включить в занятие демонстрацию работы моделей зубчатых передач разной сложности.

Ключевые слова: Зубчатые колеса, шестерёнки, робототехника, робоконструкторы, зубчатые передачи.

На сегодняшний день интерес к робототехнике набирает обороты и изучать робототехнику начинают уже в начальной школе. На рынке присутствуют различные робототехнические конструкторы, как отечественные, так и импортные.

Но не ко всем конструкторам прилагается методический материал для преподавателя по проведению занятий. В некоторых конструкторах методическое пособие содержит инструкции по сборке базовых моделей, без объяснения принципов работы отдельных элементов. Как частный случай, отсутствуют упражнения на принципы работы зубчатой передачи. На занятиях по робототехнике часто используются конструкторы, позволяющие использовать шестерни для реализации зубчатых передач. Учащиеся должны знать и понимать назначение и принципы работы зубчатой передачи при сборке модели с использованием шестерёнок.

В нашей работе описаны упражнения для учеников начальных классов, позволяющие объяснять назначение и демонстрировать работу шестерёнок и, как следствие, работу зубчатой передачи. Все упражнения разделены на три раздела. В первом разделе предложены упражнения, объясняющие устройство и назначение шестерёнок. Во втором разделе рассматривается работа шестерёнок при их различном взаимном расположении. Третий раздел раскрывает назначение зубчатых передач.

Раздел 1. Основные понятия

Ведущее и ведомое колесо

Если мы приставим к колесу другое колесо и начнём вращать первое колесо, то вращение перейдёт на второе колесо. То колесо, которое мы вращаем сами или вращает двигатель называется ведущее, а то колесо, которое вращается при соприкосновении с ведущим колесом называют ведомым колесом. Ведомых колёс может быть несколько.

В данном примере ученикам объясняется возможность передачи вращения и основные термины.

Зачем появились зубья на шестерёнках?

Колеса у нас гладкие и может случится так, что ведущее колесо будет крутиться, а ведомое будет слишком тяжело прокрутить и тогда ведущее колесо будет проскальзывать, как скользит колесо буксующей на льду машины. Чтобы колесо не проскальзывало на него нанесли зубья и назвали получившуюся деталь шестерёнка.

В данном примере ученикам объясняется почему именно зубчатые колеса – шестеренки используются для передачи вращения.

Вращение шестеренок

Когда ведущая шестерёнка вращается, её зуб давит на зуб ведомой шестерёнки и заставляет её вращаться (Рис. 1).

Рис. 1. Вращение ведущей шестеренки

В данном примере учащимся объясняется, каким образом зубья шестерёнок передают движение от одной шестерёнки к другой и в каком направлении вращаются при этом шестерёнки.

Виды зубьев шестеренок

Если зубья одной из шестеренок будут слишком большими или слишком маленькими по сравнению с зубьями другой шестеренки – то не получится зубьям одной шестеренки давить на зубья другой шестеренки (Рис. 2) и невозможно будет передать вращение.

Рис. 2. Несовпадение зубьев у шестеренок


В данном примере ученикам объясняется, что для вращения важен размер зубьев соединяемых шестеренок и их форма и что шестеренки зубьями разных размеров не смогут вращаться.

Размеры шестерёнок

Шестеренки бывают маленькие и большие. При одинаковом размере зуба, чем больше шестерёнка, тем больше на ней разместится зубов (Рис. 3).

Рис. 3. Соотношение размера шестеренки и количества зубов


В данном примере ученикам объясняется, что в зависимости от размеров шестерёнок на них будет разное количество одинаковых по размеру зубьев.

Раздел 2. Вращение: направление и скорость

Вращение трёх шестерёнок (в ряд)

Если добавляем третью шестерёнку, то она будет вращаться в обратную сторону со второй и в туже сторону, как и ведущая шестерёнка (Рис. 4). Как будет вращаться четвертая шестерёнка? Как будет вращаться пятая шестерёнка?

Рис. 4. Стороны вращения шестеренок


В данном примере ученикам объясняется вращение более двух шестерёнок. Сначала объясняется, в каком направлении и почему вращаться каждая из шестерёнок. Затем учитель задаёт вопрос о направлении вращения добавленных четвертой, пятой шестерёнок в ряд.

Вращение ведущей и ведомых шестерёнок

К ведущей шестерёнке добавляется две или более ведомые шестерёнки таким образом, чтобы ведомые шестерёнки не соприкасались друг с другом.

При этом все ведомые шестерёнки, подсоединённые к ведущей, будут вращаться в одну сторону (Рис. 5).

Рис. 5. Направления вращения ведущих и ведомых шестеренок


В данном примере ученикам объясняется, что к ведущей шестерёнке можно подсоединить несколько ведомых шестерёнок (одного размера с ведущей), обращается внимание на количество возможных ведомых шестерёнок, присоединённых к ведущей, обсуждается, что их количество может быть от одной до пяти и объясняется направление вращения ведомых шестерёнок.

Три шестерёнки (пирамидой)

Если собрать три шестерёнки пирамидой, когда каждая шестерёнка сцеплена с двумя другими, то вращаться шестерёнки не смогут. Ведущая шестерёнка будет передавать вращение второй и третьей ведомым шестерёнкам. Направление вращения этих ведомых шестерёнок одинаково между собой и противоположно вращению ведущей шестерёнки. Но так как вторая и третья шестерёнки соединены между собой, то они должны вращаться в противоположные стороны, что невозможно (Рис.

6). Таким образом, три шестерёнки, соединённые между собой пирамидой, вращаться не смогут.

Рис. 6. Особенности вращения шестеренок, соединенных пирамидой


В данном примере ученикам объясняется, почему не должны соприкасаться между собой ведомые шестерёнки, подключённые к ведущей.

Вращение шестерёнок разных размеров

Если сцеплены шестерёнки разных размеров, то меньшая шестерёнка будет крутиться быстрее, а большая шестерёнка будет крутиться медленнее. Например, ведущая большая шестерёнка содержит 50 зубьев, а в маленькая ведомая содержит 20 зубьев. Если нарисовать на прямой 50 зубьев, то будет видно, что в эти 50 зубьев входит два с половиной раза прямая с 20 зубьями. Следовательно, и шестерёнка с 20 зубьями успеет сделать два с половиной оборота за один оборот шестерёнки с 50 зубьями, те будет вращаться в два с половиной раза быстрее (Рис. 7).

Рис. 7. Сцепление шестеренок разных размеров

 

В данном примере ученикам объясняется, почему скорость вращения шестерёнки зависит от размера.

Вращение нескольких шестерёнок разных размеров

Если к ведущей шестерёнке подсоединить несколько ведомых шестерёнок разных размеров, то можно собрать модель с одним двигателем, в которой элементы конструктора, соединённые с шестернями, вращаются с разной скоростью. Примером может служить карусель, которая вращается с одной скоростью, а установленные на карусель сидения вращаются с другой скоростью.

В данном примере ученикам объясняется, что от одного источника вращения можно с помощью шестерёнок разных размеров получить различную скорость вращения элементов конструктора соединённых с этими шестерёнками.

Усилия при вращении

Если мы делаем ведущей маленькую шестерёнку, то её прокрутить будет сложнее, чем если ведущей будет большая шестерёнка. А чем больше шестерёнка, тем медленнее она вращается. Поэтому обычно подбирают оптимальную по размерам шестерёнку.

В данном примере ученикам объясняется ученикам, что чем меньше ведущая шестерёнка, тем сложнее её прокрутить, когда она сцеплена с ведомыми шестернями.

Вращение шестерёнок разных размеров на одной оси

Если две шестерёнки разных размеров размещены на одной оси, то они будут совершать одинаковое количество оборотов. При этом у большой шестерёнки будет скорость вращения больше, чем у маленькой (Рис. 8).

Рис. 8. Вращение шестеренок на одной оси


В данном примере ученикам объясняется, что две шестерёнки различного размера, установленные на одну ось будут делать одинаковое количество оборотов, при этом скорость вращения будет различаться, у большей шестерни будет больше скорость вращения.

Раздел 3. Назначение шестерёночных передач

Передача вращения

С помощью шестерёночных передач можно передать вращение от двигателя на колесо, при этом двигатель может располагаться в стороне от колеса.

Попросить учеников объяснить утверждение.

Изменение скорости вращения

Можно увеличить или уменьшить скорость вращения колеса при одинаковых оборотах двигателя за счёт изменения размера шестерёнки, установленной на одну ось с двигателем.

Попросить учеников объяснить утверждение. Обсудить, можно ли изменять скорость вращения колеса, если меняется размер шестерёнки, установленной на одной оси с колесом.

Создать сложные системы вращения

Можно от одного двигателя передать вращение на несколько шестерёнок. Задавая различные размеры шестерёнок, возможно получить систему шестерёнок, вращающихся с разными скоростями.
Попросить учеников объяснить утверждение.

Создать тяжёлую модель или скоростную модель

Можно маломощным двигателем задавать движение тяжёлым объектам или мощным двигателем перемещать с большой скоростью.

Попросить учеников объяснить утверждение.

Заключение

Данная разработка имеет практическую значимость для преподавателей робототехники на любой ступени обучения. Мы рекомендуем пользоваться представленными демонстрационными упражнениями учителям при проведении занятий по робототехнике в начальных классах, ученикам при самостоятельной работе с конструкторами, позволяющими собирать модели с зубчатыми передачами, и родителям учеников, занимающихся со своими детьми конструированием.

При проведении занятий по робототехнике в начальной школе особое внимание надо уделять принципам работы конструктивных элементов модели. Используя данные упражнения, демонстрирующие работу зубчатой передачи, можно объяснить учащимся начальной школы, что такое шестерёнка, её устройство и назначение, использование шестерёнок в зубчатых передачах для передачи движения, изменения скорости и направления движения. Овладев этими знаниями учащийся сможет учитывать особенности работы зубчатых передач при конструировании своих моделей. Также учащийся сможет объяснить работу зубчатой передачи в собранных моделях и, при необходимости, модернизировать их под решение поставленной задачи.

 Approaches to the explanation of gears in the classroom robotics in the elementary grades

A.B. Abushkin,
D.V. Guseva,
D.A. Kozlova,
A.S. Rusinov,
undergraduates 2 courses GAOU VO MGPU, Moscow

Abstract. With the aim of expanding knowledge on the topic of gears, as the students and teachers were considered the main idea and purpose of gears. In addition, the principles of rotation of the gears and their speed and direction. These points are very important, as many, when working with the gears not understand many things or I just can’t explain them. What would the robotics training was really useful and productive it is necessary to pay attention to things that may seem obvious or simple adults.

Keywords: gears, robotics, robotcontroller, gear.

Механика коловращения

Одна из главных причин появления зубчатых колёс со сложным профилем — борьба с шумом. Лязг и грохот в заводском цехе — дело обычное, связанное с работой трансмиссий многочисленных станков. У прямозубых колёс, плоскость вращения которых перпендикулярна плоскости зацепления, контакт зубьев происходит сразу по всей ширине зуба. А что делают металлические детали, на большой скорости стукаясь друг о друга? Правильно, лязгают. Не помогает даже обильная смазка вязкими маслами.

Выходов из «шумного» тупика несколько. Первый — применять эластичные материалы типа пластмасс, способные работать без смазки. Но за малошумность приходится платить прочностью, поэтому сфера их применения ограничивается некритичными и сравнительно несложными механизмами типа приводов CD- и DVD-проигрывателей, кухонной и бытовой техники, игрушек и т. п.

Шевронные колеса

Второй способ заключается в изменении характера контакта зубьев: вместо мгновенного зацепления по всей боковой поверхности их заставляют «накатываться» друг на друга. Для этого зубья нарезают не перпендикулярно к плоскости колеса, а под небольшим углом, так что они образуют отрезок спирали. Общая площадь контакта у косозубых шестерёнок больше, следовательно, и передаваемый крутящий момент выше, к тому же и зацепление происходит тише и плавнее.

Однако у «неправильных» зубчатых колёс не всё гладко: увеличенная площадь соприкосновения вызывает больший износ и нагрев, предъявляя повышенные требования к надёжности смазочной системы. Но хуже всего паразитная осевая сила, прямо пропорциональная величине крутящего момента. Поэтому косозубые шестерни нуждаются в жёсткой фиксации на вале — например, упорными подшипниками.

Проблему осевой силы решили шевронные колёса Андре Ситроена, увековеченные в логотипе его фирмы. Впрочем, настоящим автором идеи объединения двух косозубых шестерёнок, образующих зубья в виде буквы V, был безвестный польский эмигрант, механик-самоучка, продавший патент французскому инженеру. Осевые силы половинок «шеврона» компенсируются, и необходимость в упорных подшипниках отпадает.

Двойной шеврон стан символом и логотипом компании Citroën

Зубчатые передачи за столетия эволюции и технического прогресса не раз доказывали своё превосходство в соревновании как с древними фрикционами и ремнями, так и с современными гидравлическими и электрическими трансмиссиями. «Простота, надёжность и эффективность» — этот девиз достоин быть выгравирован на каждой шестерёнке, работающей в мириадах и мириадах механизмов. Недаром Декарт, один из величайших умов в истории человечества, считал Вселенную огромной машиной, приводимой в движение божественными шестерёнками. И так ли уж он неправ?

ASRock установила на Z590 Taichi электромотор

ASRock использовала шестерёнки в оформлении своих флагманских материнских плат Taichi на протяжении нескольких поколений. А в новой версии материнской платы на базе Z590 шестерёнка снабжена двигателем и может вращаться.

Как показало китайское издание XFastest в обзоре Z590 Taichi, шестерёнка на крышке блока ввода-вывода вращается по часовой стрелке. ASRock даже добавила специальную опцию в прошивку материнской платы, которая позволяет управлять интервалом вращения. Удивительно, но ASRock не делает акцент на эту маленькую деталь дизайна на странице Z590 Taichi — быть может, это особая версия платы специально для обзора?

Насколько можно судить, этот конструктивный элемент служит исключительно эстетическим целям, не имеет практического смысла и уж точно не поможет достичь более высоких результатов разгона. Так или иначе, радует, что ASRock пытается думать нестандартно и делает что-то отличное от привычного добавления рождественских гирлянд на материнскую плату. Z590 Taichi также имеет набор шестерёнок на пассивном радиаторе системной логики — возможно, в будущих платах они тоже превратятся в активный механический элемент.

Новая плата Z590 Taichi имеет несколько улучшений по сравнению с моделью Z490. Хотя Z590 Taichi потерял фазу в подсистеме питания (14 фаз против 15), новые силовые дроссели рассчитаны на 90 А вместо 60 А, как было у Z490 Taichi. Это должно помочь при разгоне. На Z590 Taichi также имеются порты PCIe 4.0 M.2, слоты расширения PCIe x16 и обновлённые модули Wi-Fi 6E и Bluetooth 5.2, которых нет у Z490 Taichi.

Плата Z590 Taichi ещё не поступила в розничную продажу, так как процессоры Intel Core 11-го поколения Rocket Lake-S пока тоже не продаются. Тем не менее, ожидается, что Z590 Taichi будет стоить $429,99 в США. Для сравнения: стоимость Z490 Taichi составляет $369,99. Учитывая набор новшеств, надбавка в $60 не выглядит большой для платы такого класса. А вращающаяся шестерня может привлечь энтузиастов, которые любят выставлять напоказ внутренности своих систем.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Систему шестерен превратили в метаматериал

Гексагональная система шестерен: «мягкая», деформирующаяся часть показана слева.

Credit: Leiden Institute of Physics

Ученые Лейденского университета создали новый метаматериал из шестеренок: полученная конструкция допускает деформацию с одной стороны и жестко держит структуру с другой, причем эти свойства сохраняются даже при наличии производственных дефектов компонентов системы. Работа опубликована в журнале Physical Review X.

По словам ученых, на создание нового метаматериала их вдохновила работа об электронных топологических изоляторах (отмеченная Нобелевской премией по физике за 2016 год), которые обеспечивают электропроводность на поверхности, но изолированы изнутри. Вместо электрических свойств ученые обратили внимание на механические свойства — жесткость и подвижность, и фактически получили механический аналог нобелевского топологического изолятора.

Если две шестеренки соединить друг с другом, то вращение одной из них по часовой стрелке будет вызывать вращение другой против часовой. А если к ним добавить еще одну шестеренку, то полученная система станет неподвижной — шестеренки не смогут вращаться ни в одном из направлений. Лейденские физики Анн Миуссен и Джейсон Паулюс разработали сложную конструкцию из шестеренок, которая допускает подвижность с одной стороны, но жестко зафиксирована с другой: на видео ниже видно, что с одной стороны систему можно «смять», в то время как внутри и с другой стороны она сохраняет жесткость.


Credit: Anne S. Meeussen, Jayson Paulose, and Vincenzo Vitelli / Universiteit Leiden

Механические системы с похожими свойствами рассматривались и раньше, однако, они были неустойчивыми к внешним воздействиям. В отличие от них, структура из шестеренок, состоящая из шестигранных ячеек, оказалась стабильна: степени свободы вращения и сдвига каждого узла обеспечивают систему топологическими характеристиками, которые допускают деформацию только с одной стороны решетки.

Ученые считают, что новый материал может использоваться во многих механических устройствах, например в часах (и удешевить таким образом их производство) или спутниковых трекерах, которые имеют в своей основе шестереночные механизмы.

Надежда Бессонова

Машина из 100 шестерен наглядно показывает «гугол» – число всех атомов во Вселенной

Энтузиаст и ютубер Даниэль де Брюин недавно отпраздновал необычную дату – с момента его рождения прошло более 1 000 000 000 секунд. То есть, чуть больше 30 лет, хотя точность здесь не очень важна. В честь этого события он спроектировал и построил «гуголдемонстратор» – систему передач, которую нужно активировать большее количество раз, чем насчитывается атомов во Вселенной, чтобы получить единственный оборот на выходе.

Число гугол очень простое – это 1 со ста нулями. И в то же время оно настолько велико, что его негде применить, кроме математических парадоксов. Считается, что количество атомов в каждой звезде, планете, астероиде, межзвездной пыли и других космических объектах, как уже открытых астрономами, так и пока еще неизвестных, хоть и очень велико, но меньше гугола. Но мы не можем на самом деле пересчитать все эти атомы, а вот показать гугол «вживую» – можем.

Машина да Брюина предельно проста – фактически, это набор шестерен, которые соединены друг с другом для работы с коэффициентом 1:10 между каждой парой. Это значит, что если провернуть первую шестерню 10 раз, то прикрепленная в ней вторая сделает ровно один оборот. Если повернем первую 100 раз, вторая совершит 10 оборотов и передаст третьей усилие для выполнения 1 оборота. А дальше простые расчеты показывают, что при количестве шестерней в 100 штук, нужно провернуть первую в ряду гугол раз, чтобы самая последняя сделала единственный оборот.

При всей изящности решения у такой установки есть фундаментальный недостаток – никто и никогда не увидит результатов ее работы. Даже если бы сам де Брюин всю жизнь от момента рождения (1 млрд секунд) вращал механизм, по 1 обороту в секунду, он бы привел в движение только 9-ый уровень шестерней в своей машине. Это за 30 лет без еды, сна и личной жизни. Само собой напрашивается решение в виде скоростного мотора, выдающего тысячи, а лучше миллионы оборотов секунду. Но тогда велика вероятность, что шестерни просто износятся и сотрутся в пыль, прежде чем отсчитают заветный гугол.

Выявление инженерных навыков — пройти тест

Тест Беннета (он же тест на инженера) ориентирован на выявление технических способностей.  С его помощью Вы можете оценить есть ли у Вас инженерное мышление и выбрать будущую специальность.
Вам будет предложено 70 заданий технического характера, к которым даны варианты ответов. На выполнение всех заданий отводится 30 минут. Время засекайте самостоятельно — Вы проверяете себя, а не мы Вас :-).

1.

Если левая шестерня поворачивается в указанном стрелкой направлении, то в каком направлении будет поворачиваться правая шестерня?

В направлении стрелки А;

В направлении стрелки В;

Не знаю.

2.

Какая гусеница должна двигаться быстрее, чтобы трактор поворачивался в указанном стрелкой направлении?

Гусеница А

Гусеница В

Не знаю

3.

Если верхнее колесо вращается в направлении, указанном стрелкой, то в каком направлении вращается нижнее колесо?

В направлении А

В обоих направлениях

В направлении В

4.

В каком направлении будет двигаться зубчатое колесо, если ручку слева двигать вниз и вверх в направлении пунктирных стрелок?

Вперед-назад по стрелкам А-В

В направлении стрелки А

В направлении стрелки В

5.

Если на круглый диск, указанный на рисунке, действуют одновременно две одинаковые силы 1 и 2, то в каком направлении будет двигаться диск?

В направлении, указанном стрелкой А

В направлении стрелки В

В направлении стрелки С

6.

Нужны ли обе цепи, изображенные на рисунке, для поддержки груза, или достаточно только одной? Какой?

Достаточно цепи А

Достаточно цепи В

Нужны обе цепи

7.

В речке, где вода течет в направлении, указанном стрелкой, установлены три турбины. Из труб над ними падает вода. Какая из турбин будет вращаться быстрее?

Турбина А

Турбина В

Турбина С

8.

Какое из колес, А или В, будет вращаться в том же направлении, что и колесо X?

Колесо А

Колесо В

Оба колеса

9.

Какая цепь нужна для поддержки груза?

Цепь А

Цепь В

Цепь С

10.

Какая из шестерен вращается в том же направлении, что и ведущая шестерня? А может быть, в этом направлении не вращается ни одна из шестерен?

Шестерня А

Шестерня В

Не вращается ни одна

11.

Какая из осей, А или В, вращается быстрее или обе оси вращаются с одинаковой скоростью?

Ось А вращается быстрее

Ось В вращается быстрее

Обе оси вращаются с одинаковой скоростью

12.

Если нижнее колесо вращается в направлении, указанном стрелкой, то в каком направлении будет вращаться ось X?

В направлении стрелки А

В направлении стрелки В

В том и другом направлениях

13.

Какая из машин с жидкостью в бочке тормозит?

Машина А

Машина Б

Машина В

14.

В каком направлении будет вращаться вертушка, приспособленная для полива, если в нее пустить воду под напором?

В обе стороны

В направлении стрелки А

В направлении стрелки В

15.

Какая из рукояток будет держаться под напряжением пружины?

Не будут держаться обе

Будет держаться рукоятка А

Будет держаться рукоятка В

16.

В каком направлении передвигали кровать в последний раз?

В направлении стрелки А

В направлении стрелки В

Не знаю

17.

Колесо и тормозная колодка изготовлены из одного и того же материала. Что быстрее износится: колесо или колодка?

Колесо износится быстрее

Колодка износится быстрее

И колесо, и колодка наносятся одинаково

18.

И колесо, и колодка наносятся одинаково

Обе жидкости одинаковые по плотности

Жидкость А плотнее

Жидкость B плотнее

19.

В каком направлении будет вращаться вентилятор под напором воздуха?

В направлении стрелки А

В направлении стрелки B

В том и другом направлениях

20.

В каком положении остановится диск после свободного движения по указанной линии?

В каком угодно

В положении А

В положении B

21.

Какими ножницами легче резать лист железа?

Ножницами А

Ножницами B

Ножницами C

22.

Какое колесо кресла-коляски вращается быстрее при движении коляски?

Колесо А вращается быстрее

Оба колеса вращаются с одинаковой скоростью

Колесо В вращается быстрее

23.

Как будет изменяться форма запаянной тонкостенной жестяной банки, если ее нагревать?

Как показано на рисунке А

Как показано на рисунке B

Как показано на рисунке C

24.

Какая из шестерен вращается быстрее?

Шестерня А

Шестерня B

Шестерня C

25.

С каким шариком столкнется шарик X, если его ударить о преграду в направлении, указанном сплошной стрелкой?

С шариком А

С шариком B

С шариком C

26.

Допустим, что нарисованные колеса изготовлены из резины, В каком направлении нужно вращать ведущее колесо (левое), чтобы колесо Х вращалось в направлении, указанном пунктирной стрелкой?

В направлении стрелки А

В направлении стрелки В

Направление не имеет значения

27.

Если первая шестерня вращается в направлении, указанном стрелкой, то в каком направлении вращается верхняя шестерня?

В направлении стрелки А

В направлении стрелки B

Не знаю

28.

Вес фигур А, В и С одинаковый. Какую из них труднее опрокинуть?

Фигуру А

Фигуру B

Фигуру C

29.

Какими кусочками льда можно быстрее охладить стакан воды?

Куском на картинке А

Кусочками на картинке В

Куском на картинке C

30.

На какой картинке правильно изображено падение бомбы из самолета?

На картинке А

На картинке В

На картинке С

31.

В какую сторону занесет эту машину, движущуюся по стрелке, на повороте?

В любую сторону

В сторону А

В сторону В

32.

В емкости находится лед. Как изменится уровень воды по сравнению с уровнем льда после его таяния?

Уровень повысится

Уровень понизится

Уровень не изменится

33.

Какой из камней, А или В, легче двигать?

Камень А

Усилия должны быть одинаковыми

Камень В

34.

Какая из осей вращается медленнее?

Ось А

Ось В

Ось С

35.

Одинаков ли вес обоих ящиков или один из них легче?

Ящик А легче

Ящик В легче

Ящики одинакового веса

36.

Бруски А и В имеют одинаковые сечения и изготовлены из одного и того же материала. Какой из брусков может выдержать больший вес?

Оба выдержат одинаковую нагрузку

Брусок А

Брусок В

37.

На какую высоту поднимется вода из шланга, если ее выпустить из резервуаров А и В, заполненных доверху?

Как показано на рисунке А

Как показано на рисунке В

До высоты резервуаров

38.

Какой из этих цельнометаллических предметов охладится быстрее, если их вынести горячими на воздух?

Предмет А

Предмет В

Предмет С

39.

В каком положении остановится деревянный диск со вставленным в него металлическим кружком, если диск катнуть?

В положении А

В положении В

В любом положении

40.

В каком месте переломится палка, если резко нажать на ее конец слева?

В месте А

В месте В

В месте С

41.

На какой емкости правильно нанесены риски, обозначающие равные объемы?

На емкости А

На емкости В

На емкости С

42.

На каком из рисунков правильно изображена вода, выливающаяся из отверстий сосуда?

На рисунке А

На рисунке В

На рисунке С

43.

В каком пакете мороженое растает быстрее?

В пакете А

В пакете В

Одинаково

44.

Как будет двигаться подвешенный груз, если верхнее колесо вращается в направлении стрелки?

Прерывисто вниз

Прерывисто вверх

Непрерывно вверх

45.

Какое из колес, изготовленных из одинакового материала, будет вращаться дольше, если их раскрутить до одинаковой скорости?

Колесо А

Колесо В

Колесо С

46.

Каким способом легче везти камень по гладкой дороге?

Способом А

Способом В

Способом С

47.

В каком направлении будет двигаться вода в системе шестерёнчатого насоса, если его шестерня вращается в направлении стрелок?

В сторону А

В сторону В

В обе стороны

48.

При каком виде передачи подъем в гору на велосипед тяжелее?

При передаче типа А

При передаче типа В

При передаче типа С

49.

На дне емкости находится песок. Поверх него — галька (камешки). Как изменится уровень насыпки в емкости, если гальку и песок перемешать?

Уровень повысится

Уровень понизится

Уровень останется прежним

50.

Зубчатая рейка Х двигается полметра в указанном стрелкой направлении. На какое расстояние при этом переместится центр шестерни?

На 0,16м;

На 0,25м

На 0,5 м

51.

Какая из шестерен, А или В, вращается медленнее, или они вращаются с одинаковой скоростью?

Шестерня А вращается медленнее

Обе шестерни вращаются с одинаковой скоростью

Шестерня В вращается медленнее

52.

Какая из лошадок должна бежать на повороте быстрее для того, чтобы ее не обогнала другая?

Лошадка А

Обе должны бежать с одинаковой скоростью

Лошадка В

53.

Из какого крана сильнее должна бить струя воды, если их открыть одновременно?

Из крана А

Из крана В

Из обоих одинаково

54.

В каком случае легче поднять одинаковый по весу груз?

В случае А

В случае В

В обоих случаях одинаково

55.

Эти тела сделаны из одного и того же материала. Какое из них имеет меньший вес?

Тело А

Тело В

Оба тела одинаковы по весу

56.

В какой точке шарик двигается быстрее?

В обоих точках, А и В, скорость одинаковая

В точке А скорость больше

В точке В скорость больше

57.

Какой из двух рельсов должен быть выше на повороте?

Рельс А

Рельс В

Оба рельса должны быть одинаковыми по высоте

58.

Как распределяется вес между крюками А и В?

Сила тяжести на обоих крюках одинаковая

На крюке А сила тяжести больше

На крюке В сила тяжести больше

59.

Клапаны какого насоса находятся в правильном положении?

Насоса А

Насоса В

Насоса С

60.

Какая из осей вращается медленнее?

Ось А

Ось В

Ось С

61.

Материал и сечения тросов А и В одинаковые. Какой из них выдержит большую нагрузку?

Трос А

Трос В

Оба троса выдержат одинаковую нагрузку

62.

Какой из тракторов должен отъехать дальше для того, чтобы лодки остановились у берега?

Трактор А

Трактор В

Оба трактора должны отъехать на одинаковое расстояние

63.

У какой из калиток трос поддержки закреплен лучше?

У обоих калиток закреплен одинаково хорошо

У калитки А закреплен лучше

У калитки В закреплен лучше

64.

Какой талью легче поднять груз?

Талью А

Талью В

Обеими талями одинаково

65.

На оси Х находится ведущее колесо, вращающее конусы. Какой из них будет вращаться быстрее?

Конус А

Оба конуса будут вращаться одинаково

Конус В

66.

Если маленькое колесо будет вращаться в направлении, указанном стрелкой, то как будет вращаться большое колесо?

В направлении стрелки А

В обе стороны

В направлении стрелки В

67.

Какой из тросов удерживает столб надежнее?

Трос А

Трос В

Трос С

68.

Какой из лебедок труднее поднимать груз?

Лебедкой А

Обеими лебедками одинаково

Лебедкой В

69.

Если необходимо поддержать стальным тросом построенный через реку мост, то как целесообразнее закрепить трос?

Как показано на рис. А

Как показано на рис. В

Как показано на рис. С

70.

Какая из цепей менее напряжена?

Цепь А

Цепь В

Обе цепи напряжены одинаково

71. Ваш пол?

Мужской

Женский

Спонсор плагина: Тесты для девочек

Типичные неисправности и их устранение

ПРИНЦИП РАБОТЫ И АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ ВОЗДУШНОЙ СИСТЕМЫ

      Переключение  передачи  в демультипликатора КПП с двумя промежуточными валами управлено воздушной системой регулировки давления.

В воздушную систему включаются воздушный фильтр-регулятор, воздушный клапан двойного H, цилиндр переключения демультипликатора и трубопровод для соединения.

Дефекты воздушной системы может вызвать неправильное функционирование, замедление  переключения передачи или порчу деталей и узлов КПП. Узнать принцип работы воздушной системы, и совершить простую проверку позволяет обнаружить проблемы и своевременно их разрешить.

 Принцип работы:

Сжатый воздух из воздушного цилиндра автомобиля урегулирован воздущным фильтром-регулятором, через регулирование воздушное давления сжатого воздуха составляет до 0. 41-0.44 Мпа. Сжатый воздух через воздухопровод входит в входное отверстие воздушного клапана двойного H. При включении низкой передачи, контакт воздушного клапана двойного H выходит, и в данный момент соединена воздушная линия низкой передачи, сжатый воздух через воздухопровод низкой передачи воздушного клапана входит в входное отверстие низкой передачи цилиндра переключения передачи, в результате этого толкует поршень цилиндра переключения передачи идти назад. Вал вилки цилиндра переключения передачи приводит скользящую зубчатую втулку синхронизатора демультипликатора в сооединение со внутренними соединительными зубцами редукционной шестерни демультипликатора, КПП находится в положении  низкой передачи; При включении высокой передачи, контакт воздушного клапана двойного H сжимают, и в данный момент соединена воздушная линия высокой передачи, сжатый воздух через воздухопровод высокой передачи воздушного клапана входит в входное отверстие высокой передачи цилиндра переключения передачи, в результате этого толкует поршень цилиндра переключения передачи идти вперед. Вал вилки цилиндра переключения передачи приводит скользящую зубчатую втулку синхронизатора демультипликатора в сооединение со внутренними соединительными зубцами приводной шестерни демультипликатора, КПП находится в положении  высокой передачи. Во время переключения рычагом скоростей с высокой передачи на низкую или наоборот, остаточный воздух в цилиндра выхлопывается из выхлопного отверстия воздушного клапана двойного H через воздухопровод.

пневматическая линия механизма переключения двойного Н:

проверка дефектов воздушной системы:

1)      Проверку воздушной системы надо делать во время заглохания двигателя, и при максимальном номинальном значении воздушного давления автомобиля.

2)      Проверить установку воздухопроводов, устранить пересечение.

3)      Проверить, чтобы устранить просачивание в стыках всех воздухопроводов.

4)      Проверить, чтобы устранить трещины на всех воздухопроводах. Проверить, чтобы обеспечить проход воздушного потока путем устранения зажимания другими деталями.

Проверка воздушного фильтр-регулятора:

1)      проверить, чтобы устранить дефекты и просачивание.

2)      В случае, если воздушное давление составляет 0.7-0.8Мпа, на выходе установить барометр на выход, чтобы наблюдать и обеспечить регулировать воздушное давлеине до  0.41~0.44 Мпа. Если отсчет не удовлетворяет требование, надо его заменить.

Проверка воздушного клапана двойного H:

1)      проверить для устранения дефектов.

2)      Проверить рычаг переключения передачи для обеспечения его свободного движения, для устранения его серьезного износа.

3)      Проверить во время, как рычаг переключения передачи находится в первоначальном положении, чтобы уточнить выход сжатого воздуха только из выходного отверстия 4; Проверить во время, как рычаг переключения передачи находится в низшем положении, чтобы уточнить выход сжатого воздуха только из выходного отверстия 2. Если так, то воздушный клапан явлется годным к применению, во противном случае надо его заменить.

Проверка цилиндра переключения передачи демультипликатора:

Если после вышеуказанной проверки еще существуют проблемы с переключением передачи, то могут быть дефекты у О-образной манжеты и других уплотняющих деталей на поршне цилиндра.

Конструкция цилиндра нейтральной передачи:

Анализ дефектов:

1)      воздушное отверстие диапазона низкой передачи: задней передачи, низкой передачи, 1—4 передач.

2)      воздушное отверстие диапазона высокой передачи: 5-8 передач.

3)      Поршень.

4)      Просачивание О-образного манжеты вызывает невозможное включение передачи низкого диапазона, и повышать давление КПП.

5)      Вал вилки.

6)      Просачивание О-образного манжеты вызывает невозможное включение передачи диапазона низкого или высокого. И это будет вызывает продолжительное просачивание вентиляционной пробки воздушного клапана двойного H.

7)      Проблема прокладки вызывает замедленное включение передачи высокого диапазона.

БОЛЬШОЙ ШУМ КПП

При нормальной работе КПП может возникать определенный шум. Но если шум слишком большой или аномальный, например: возникает гул, визг и другие проблемы, то КПП не нормально работает. Такой шум может быть вызван самой КПП, или из-за того, что шум от других позиций передан до КПП и увелечен.

Шум, вызван самой КПП:

  1. шум постукивания

(1)       Происходит из-за стука поверхностей зуба шестерен в КПП. Может это провериться по питтингу после сильного шлифования поверхности зуба. В общем при выдержки нагрузки шум становится погромче. Если возникает шум при включении передачи, то существует проблема с шестерней данной передачи. Такой стук может быть ликвидирован путем шлифования точилом или шлифовальным кругом.

(2)       Если сломаны шарики или ролики подшипника, в желобе создается питтинг или отсаивание, то при низком вращении каждой передачи может возникать шум.

(3)       Если после выдержки ударной нагрузки в процессе монтаже на шестерне возникает трещина, во время включении низкой передачи может возникать шум постукивания, а во время включения высокой передачи может возникать визжание.

  1. визжание

(1) возникает из-за нормального износа шестерни. В том числе и возникновение питтинга после долговременной эксплуатации, которое может вызвать визжание перед выходом из строя.

(2) возникает из-за неправильного зубчатого зацепления. Это может провериться по равномерности износа на поверхности зуба.

(3) После предварительного натягивания подшипника, чересчур маленький осевой и радиальный зазор также может вызвать визжание.

3. грохот

Это происходит из-за погрешности шестеренчатого соответствия. При перемонтаже КПП произведено неправильное шестеренчатое соответствие или неправильное шестеренчатое соответствие из-за того, что шестерни вращают на промежуточных валах, может вызвать возникновение грохота.

4. шум столкновения

Если между промежуточным валом и шпинделем существует чересчур большой осевой зазор, то при изменении направления крутящего момента может вызвать возникновение шума столкновения. Чересчур большой радиальный зазор подшипника промежуточного вала может вызвать увеличение межцентрового расстояния вала, так приводит к тому, что головка зуба переносит нагрузку и далее может вызвать перелом зуба.

 

Шум, возникающий в других позициях автомобиля

  1. нестабильное вращение на холостом ходу двигателя;
  2. шум от двигателя;
  3. потеря демпфирующей способности из-за износ и перелома пружин или резинового блока ведомого диска сцепления.
  4. небалансированное состояние приводного вала
  5. неравенство рабочего угла кардана
  6. износ перекрестной оси кардана
  7. ослабление или износ промежуточного опорного подшипника приводного вала
  8. существует питтинг или износ поверхности зуба спиральной конической шестерни приводного моста, сломан шестерня заднего моста.
  9. небалансированное состояние колес
  10. ослабление стремянки
  11. небалансирующее состояние или коробление тормозной ступицы

ПЕРЕГРЕВ КПП

Температура длительной работы нельзя превышать 120℃. Если выше 120℃, будет приводить к перерождению смазочного масла, и далее влияет на ресурс КПП.

Из-за фрикции действующих компонентов, повышена температура в КПП. Нормальная рабочая температура выше температуры окружающей среды на 38℃. Отвод тепла происходит путем корпуса КПП, если отвод тепла ненормально, то вызывает перегрев.

До поиска причины перегрева необходимо проверить термометр для проверки смазочного масла и датчик смазочного масла, чтобы обеспечить правильность отсчета термометра.

В общем, перегрев вызван такими факторами, как:

(1) негодное смазывание. Чересчур высокий или низкий уровень масла, ошибочная марка, или рабочий угол КПП выше 12°.

(2) скорость хода автомобиля ниже 32Km/h.

(3) чересчур скорое вращение двигателя.

(4) из-за того, что КПП окружают рама, пол, топливной бак, и установлена среди буфера в сборе, воздушный поток окружающий КПП становится удержан.

(5) выхлопная система двигателя чересчур близка к КПП.

(6) чересчур высокая температура окружающей среды.

(7) идти сверхскоростно с перегрузкой.

СРЫВ ПЕРЕДАЧИ ИЛИ ТРУДНОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ

Срыв передачи КПП

При зацеплении скользящей муфты с шестерней шпинделя, зацепленные зубцами должны быть параллельными. Если при соединительных зубцах возникает конусность или износ, в время вращения может быть отделение зубчатой муфты от шестерни шпинделя, в определенных условиях может вызвать сры передачи.

Причина сры передачи:

(1) разноцентренность входного вала с направляющим подшипником внутри маховика двигателя.

(2) яростное столкновение шестерен в случае переключения передачи вызывает износ торец соединительных зубцов.

(3)ослабление или порча блокирующей пружины вызвать нехватку давления на фиксирующий шарик вала вилки.

(4) повышенный износ фиксирующего паза вала вилки

(5) неправильное регулирование шатуна механизма дистанционного переключения и управления вызывает неполное зацепление соединительных зубцов шестерни с зубчатой муфтой.

(6) при тяге в полной мощности или толкании с нагрузкой, в случае уменьшения скорости может возникать срыв передачи.

(7) во время хода на неровной дороге качание чересчур длинныого или тяжелого рычага  скоростей может вызвать преодоление давления пружиной , и далее вызвать срыв передачи.

 

Срыв передачи демультипликатора

Сры передачи может быть причинен износом, возникновением конусности или неполным зацеплением приводной шестерней демультипликатора и соединительных зубцов зубчатой муфты синхронизатора.

Такие дефекты может быть причинены нормальным износом после столкновения переключения передачи и долговременной эксплуатации.

Срыв передачи может быть причинен вибрацией и нехваткой давления воздушной линии из-за неправильной установки передаточного вала.

   

Трудное переключение передачи

Во время переключения передачи КПП, усилие, данное разным передачам, является неодинаковым. Но ненормольно, если усилие для переключения передачи дано чересчур большой.

Трудное переключение передачи во многом времени возникает на механизме дистанционного управления, в этой связи при проверке трудного переключения передачи КПП, необходимо первую очередь проверить соединительный шток механизма дистанционного управления. Износ, фальцеваниек, неправильное регулирование или механическая помеха может ограничить свободное движение рычага, и далее вызвать возникновение проблем соединительного штока.

Чтобы уточнить возникновение переключения передачи, вызванное самой КПП, надо снять рычаг скоростей или соединительный шток с КПП, потом передвинуть ломом или отверткой направляющий блок переключения передачи, чтобы его зацеплять с разными передачами. Если вал вилки скользует свободно, то показывает, что дефекты существуют вне КПП; в противном случае дефекты существуют внутри КПП.

Если дефекты внутри КПП, то в общем причинены следующими факторами:

(1) шлицы зубчатой муфты второго вала зафиксированы на шпиндель. Это причинено деформацией, изгибом вилки или шлицев шпинделя.

(2) вал вилки зафиксирован в корпусе верхней крышки. Это из-за того, что разрыв корпуса, чересчур большой крутящий момент стопорного винта на вале переключения передачи приводит к изгибу вала вилки и столкновению поверхности вала вилки.

(3) ослабление стопорного винта на вале переключения передачи.

ПОРЧА ШЕСТЕРНИ

Порча соединительного зубцов шестерни

При переключении передачи столкновение шестерен приводит к порче соединительного зубцов, это обычные проблемы для КПП без синхронизатора. Яростное столкновение соединительных зубцов до синхронности может вызвать серьезную порчу.

Порча соединительных зубцов причинена следующими факторами:

(1) неправильное управление при переключении передачи. Водителю не хорошо знакомы положения разных передач, или не хорошо знаком диапазон изменение скорости вращения между разными передачами.

(2) в случае запуска при включении 1-ой передачи или задней передачи, из-за нехватки или неполного выключения сцепления, может возникать столкновение.

 

Порча зубцов

1. нормальный износ

Износ шестерни возникает из-за того, что в процессе зацепления зубцы шестерен проводят относительное скольжение. Такой нормальный износ является стабильным и медленным. При тяжелых условиях износ поверхности зуба ускорен, и далее ресурс шестерни укорочен.

2. перелом зубцов шестерни

Это очень серьезная порча. Как обычно, обломки зубцов могут вызвать серьезную порчу других деталей.

Во многом времени такой перелом причинен сильной ударной нагрузкой. Перелом после кракосрочной работы называется «переломом при ударении» или «хрупким разрывом», а перелом после многократного цикла работы называется «усталостным разрушением».

3. питтинг и отслаивание

После долговременной и перегрузочной работы на шестерне может возникать питтинг и отслаивание. Использование смазочного масла неправильной марки или нечистого смазочного масла также может вызвать такую порчу поверхности зуба. Если такие шестерни продолжают работать, усталостое разрушение будет.

4. задирание и вязкость

Задирание и вязкость причинены прямым контактом поверхностей зубцов.

Главной причиной возникновения задирания и вязкости является использование некачественное смазочное масло или временно дефицит смазочного масла.

ДЕФОРМАЦИЯ И ПЕРЕЛОМ ВАЛА

В время, как крутящий момент или изгибающий момент, выдержанный валом КПП, вал может быть деформированным или переломным. Причины возникновения деформации или перелома следующие:

1. неправильный способ переключения передачи

2. запуск при выключении чересчур высокой передачи

3. яростное буксирование

4. испытание запуска автомобиля без освобождения тормоза

5. несоответствие режимов работы КПП с правилам проектирования

6. столкновение конца автомобиля с другими вещами при заднем ходу

7. перелом усталостный или перелом при ударе

ДЕФЕКТЫ ПОДШИПНИКА

Усталость

Спецификой усталости подшипника является отслаивание беговой дорожки подшипника или поверхности ролика подшипника. После отслаивания поверхность беговой дорожки или ролика подшипника становится неровной, и может вызвать шум и вибрацию. После того, что работа подшипника при нормальной нагрузке и рабочих условиях превысила свой ресурс работы, может возникать нормальная усталостная порча. После вновь вставки втулки в отверстие под подшипник, если отверстие под подшипник является чересчур маленьким по размеру или некруглым, может возникать ранняя усталостная порча. Склонная расточка отверстия на корпусе может вызвать установочную ошибку вала, и далее также может приводить к ранней усталостной порче.

Нехорошее смазывание

Спецификой порчи подшипника, приченной нехорошим смазыванием, является выцветание деталей подшипника или отслаивание беговой дорожки, или порча стойки.

Причиной порчи подшипника может быть чересчур низкий уровень масла, содержание примеси в смазочном масле или использование смешанного масла разных марок.  

СПРАВОЧНИК  ДЕФЕКТОВ

Основной порядок диагноза дефектов КПП

(1) предварительно проверить

① наблюдение и проверка: поиск отпечатка порчи, обращение внимание на ключевые узлы, например установочный пункт, разъем или опору. Проверка воздушной линии.

② запросить владелеца автомобиля или водителя: собирание связанных информаций, например ситуации работы, истории дефектов и др.

③ создать архива: в том числе и период обслуживания и смазывания, возникнувшиеся дефекты, пробег и время эксплуатации.

(2) разбирать КПП

① сохранить образец масла для проверки доли содержания примеси при необходимости.

② в процессе разборки проверить правильность установки деталей, проверить, чтобы ликвидировать пропуск установки и использование подделок.

③ тщательно очищать и проверять каждый деталь.

(3) определить характер неисправности.

(4) определить причины неисправности и ее устранить.

 

Таблица диагноза дефектов:

Дефекты, возможные причины и метод устранения см. на таблицу:

 

 Неисправности         возможные причины                методы устранения 

Срыв передачи     1. дефект клапана регулирования давления          ②

высокой и низкой   2. ослабление воздухотрубки или разъема           ⑨

передач демульти-  3. зажимание воздухотрубки или разъема            ⑩

пликатора         4. шестерня отходит от положения                  ② ④

шестеренчатого соответствия                 

5. существование конусности 

                   соединительных зубцов                         ②          

срыв или скачок    1. износ вилки                                  ②

передачи КПП      2. ослабление или пропуск установки              ②⑦

стопорной пружины

                  3. шестерня отходит от положения                 ②④

шестеренчатого соответствия 

4. существование конусности                      ②

соединительных зубцов

5. износ вилочного паза зубчатой муфты            ②

6. несвободное движение шатуна                  ⑩

7. неправильное регулирование шатуна             ⑧

8. порча опоры двигателя                         ②

                   9. несоосность двигателя и КПП                   ②⑥        

 

Несвободное переключение   1. дефект клапана регулирования давления   ②

передачи или невозможное    2. ослабление воздухотрубки или разъема    ⑨

переключение передачи      3. зажимание воздухотрубки                ⑩

                           4. задержка плунжера воздушного

клапана двойного H                      12

                           5. порча О-образной манжеты              12 ②

цилиндра переключения передачи

6.ослабление гайки поршня цилиндра      ⑨12

7. разрыв поршня цилиндра               ②13

8. порча пружины синхронизатора         ②④

9. порча синхронизатора                 

10. отсутствие смазочного средства        ②

на О-образной манжете цилиндра

11. излишек смазочного средства          13

на О-образной манжете цилиндра

                                                                              

Трудное переключение        1. изгиб вала вилки                       ②③

или невозможное

переключение               2. грат-заусенец вала вилки                 ⑤

передачи КПП               3. чересчур жесткая стопорная пружина     ②

                           4. разрыв корпуса механизма               ②

переключения передачи

                           5. шестерня отходит от положения          ②④

 шестеренчатого соответствия

                           6. деформация шпинделя                  ②

                           7. неиспользование сцепления              ①④

                           8. несвободное движение шатуна            ⑩

                           9. неправильное регулирование сцепления    ⑥

                           10. порча опоры двигателя                  ②④

                                                                                  

 

Невозможное           1. пропуск установки взаимозамыкающих шариков  ②

взаимозамыкание       2. пропуск установки взаимозамыкающих пальцев   ②

                                                                                   

 

стук при переваричивании      1. порча вилки                         ②

рычага переключения передачи  2. шестерня отходит от положения       ②④

шестеренчатого соответствия

                             3. неработа тормоза промежуточного вала  ②⑨⑧

                             4. несвободное движение шатуна         ⑩

                             5. неправильное регулирование шатуна    ⑥

                             6. порча гильзи в корпусе механизма       ②

переключения передачи

                             7. неправильное регулирование сцепления  ⑥

                                

                                                                                      

Невозможное выключение       1. деформация шпинделя                ②

передачи                      2. несвободное движение шатуна         ⑩

                              3. неправильное регулирование шатуна    ⑥

 

                                                                                

Большой шум             1. шестерня отходит от положения             ②④

шестеренчатого соответствия                

                         2. трещина на шестерни или                  ⑤ ②

грат-заусенец на зубце

                         3. чересчур большой допуск                  ⑧

для шестерни шпинделя

                         4. выпадение внутреннего кольца              ⑦

переднего подшипника промежуточного

вала демультипликатора

                          5. порча подшипника                       ②

                          6. чересчур низкий уровень масла            ②④

                          7. некачественное смазочное масло           ②④

                          8. несвоевременная замена масла             ②④

                          9. использование смешанного масла          ②

                                                                                    

Шум шестерни    1.чересчур большой допуск шестерни шпинделя         ⑥

на холостом ходу    2. стабильная работа двигателя                      ⑥

                                                                                     

Сильная вибрация     1. порча опоры двигателя                         ②

                     2. нехватка момента затяжки гайки выходного вала   ⑥

                     3. неправильная установка передаточного вала       ⑥

                     4. износ подвески                               ② ⑥

                                                                                

Перегорание прокладки шпинделя   1. чересчур низкий уровень масла      ②④⑥

                                 2. неправильное буксирование        ②④⑥

и скольжение автомобиля

                                                                                  

Порча или износ шлицев  1. запуск при включении чересчур высокой передачи  ①②

входного вала            2. ударная нагрузка                              ①②

                        3. неправильное регулирование сцепление          ② ⑥

                        4. дефекты сцепления                           ② ⑥

                        5. несоосность двигателя и КПП                  ⑥ ②

                        6. неправильная установка передаточного вала       ⑥

      

                                                                                 

Порча корпуса сцепления  1. порча опоры двигателя                         ②

                        2. несоосность двигателя и КПП                   ②

                        3. отсутствие установки вспомогательной           ⑦

опоры КПП

      

                                                                                   

Порча синхронизатора     1. дефекты клапана регулирования давления        ②

                        2. установка вилки наоборот                      ②⑧

                         3. порча пружины синхронизатора                ②⑦

                         4. некачественное смазочное малсо               ②⑧

                         5. использование смешанного масла              ⑧⑥

                         6. неправильная операция и эксплуатация          ①

                                                                                 

Перегрев               1. шестерня отходит от положения                 ②④

 шестеренчатого соответствия                 

                       2. порча подшипника                             ②

                       3.выпадение внутреннего кольца                   ②

                       переднего подшипника промежуточного

вала демультипликатора

                       4. чересчур низкий уровень масла                  ⑧④

                       5. чересчур высокий уровень масла                 ⑧④

                       6. некачественное смазочное малсо                 ②⑥

                       7. чересчур большой угол наклона работы КПП       ②⑥

                       8. несвоевременная замена масла                   ②⑥

                       9. использование смешанного масла                 ②⑥

                                                                                    

Деформация шпинделя   1. запуск при включении чересчур высокой передачи ①②

                       2. чересчур сильная ударная нагрузка              ①②

                                                                                  

Перегорание подшипника   1. выпадение внутреннего кольца               ②

переднего подшипника промежуточного        ②④⑥

вала демультипликатора

                         2. чересчур низкий уровень масла             ②④⑥

                         3. некачественное смазочное малсо           ②④⑥

                         4. несвоевременная замена масла             ②④⑧

                         5. использование смешанного масла          ②④⑥

                                                                                  

Просачивание малсла      1. засорение вентиляционного отверстия       ⑩

                         2. чересчур высокий уровень масла           ⑥

                         3. дефекты отливки корпуса                 ②④

                         4. порча заднего сальника                   ②④

                         5. ослабление фиксирующего болта           ⑥⑦⑩

или износ резьбы болта

                                                                                   

 

обозначение кодов:

① руководить водителем, чтобы правильно управлять     ② заменять детали и узлы   ③ ослабление фиксирующего болта, вновь его затягивать годным крутящим моментом  

④ искать порчу, возникающую из-за него   ⑤ шлифовать поверхность шкуркой 

⑥ перерегулировать по установлению     ⑦ установить детали, которые пропускают установить    ⑧ проверить воздушную трубку   ⑨ зафиксировать детали

⑩ устранить помехи, выдержанные деталями и узлами  11вновь проверить шестеренчатое соответствие    12 очищать деталей

13 мазать тоньким слоем силиконового смазочного средства

14мазать уплотнительным клеем

Знать о направлениях и числе вращения шестерен

1. Функции редуктора

Вот список функций передач для конструкций механизмов. (Таблица 2-1)

Таблица 1-2 Функции редуктора
Характерные функции шестерен Объяснение
Изменить направление вращающегося вала (уже объяснено)
Преобразование вращательного движения в линейное движение (уже объяснено)
Изменить направление вращения (по часовой стрелке / против часовой стрелки) См. Эту главу
Изменение количества оборотов (увеличение / уменьшение скорости) См. Эту главу
Изменить усилие поворота (увеличить / уменьшить крутящий момент)

Вы можете изменить направление и количество оборотов входного и выходного валов, зацепив несколько шестерен.Позвольте мне объяснить это на примере часто используемых цилиндрических шестерен.

2. Определение направления вращения

Как правило, двигатель используется в качестве источника энергии при использовании зубчатых колес при проектировании механизмов изделий мехатроники. Направление вращения двигателя определяется вращением вала, если смотреть со стороны, выступающей наружу. (Рисунок 2-1)
Между прочим, вращение вправо обычно обозначается сокращенно как CW (по часовой стрелке), а вращение влево как CCW (против часовой стрелки).


Рисунок 2-1: Определение направления вращения двигателя

Инженеры-конструкторы должны передавать информацию о направлении вращения двигателя инженерам-электрикам и разработчикам программного обеспечения.
В отличие от двигателей, направление вращения шестерен может определяться по-разному в зависимости от направления взгляда. Следовательно, при отображении движения механизма с помощью изображений направления взгляда должны быть согласованными (Рисунок 2-2).


Рисунок 2-2: Определение направления вращения шестерен, если смотреть с заданного направления обзора


«CW и CCW — часто встречающиеся слова при разработке продуктов мехатроники и, следовательно, их важно помнить!»

3.

Передаточное число (отношение увеличения / уменьшения скорости)

Целью конструкции механизма с шестернями является получение необходимого числа оборотов путем совмещения нескольких шестерен.
Скорость вращения выходного вала уменьшена, увеличена или сделана такой же по сравнению с частотой вращения входного вала в зависимости от цели применения.
Крутящий момент становится меньше при увеличении скорости и становится больше при уменьшении. (Этот момент будет объяснен в следующей главе.) Следовательно, скорость небольшой выходной мощности двигателя уменьшается с помощью шестерен, чтобы в большинстве случаев получить больший крутящий момент. Многие мотор-редукторы используются в автомобильных деталях, бытовой технике и двигателях промышленных машин.
Мотор-редуктор — это электрическая часть, состоящая из небольшого двигателя и коробки передач, предназначенная для создания большего крутящего момента, а не для снижения скорости вращения двигателя. (Рисунок 2-3)


Рисунок 2-3: Механизм мотор-редуктора

4.

Расчет передаточного числа одноступенчатой ​​зубчатой ​​передачи

Число оборотов шестерен полностью зависит от числа зубьев зацепляющих шестерен и передается рассчитанным образом.
Зубчатая передача, которая входит в зацепление в одной плоскости, называется «одноступенчатой ​​передачей», и к ней применимы следующие формулы: (Рисунок 2-4)

Когда шестерня A вращается на число оборотов NA, число вращения передачи B NB замедляется до:

NB = (ZA / ZB) × NA

Когда шестерня B вращается с числом вращения NB, число вращения NA передачи A увеличивает скорость.

NA = (ZB / ZA) × NB

Рисунок 2-4: Формулы передаточного числа одноступенчатой ​​передачи

Задача упражнения на передаточные числа (1)

Рассчитайте число оборотов и направление вращения ведомой шестерни (шестерня A). Символ
на рис. 2-5 представляет ведущую шестерню.
* об / мин: оборот в минуту: количество оборотов в минуту. Кстати, оборот в секунду — это «об / с».

[Состояние]
Количество зубьев: ZA = 20, ZB = 40
Число оборотов ведущей шестерни: NB = 125 об / мин
Направление вращения ведущей шестерни: CCW

[Ответ]
Число оборотов шестерни A
NA = (ZB / ZA) × NB = (40/20) × 125 = 250 об / мин
Направление вращения шестерни A: CW

Рисунок 2-5: Задача упражнения для передаточных чисел одноступенчатой ​​шестерни (1)

Задача упражнения на передаточные числа (2)

Рассчитайте число оборотов и направление вращения ведомой шестерни (шестерня B).Символ
на рис. 2-6 представляет ведущую шестерню.

[Состояние]
Количество зубьев: ZA = 17, ZB = 51
Число оборотов ведущей шестерни: NA = 1800 об / мин
Направление вращения ведущей шестерни: CCW

[Ответ]
Число оборотов шестерни B
NB = (ZA / ZB) × NA = (17/51) × 1800 = 600 об / мин
Направление вращения шестерни B: CW

Рисунок 2-6: Задача упражнения для передаточных чисел одноступенчатой ​​передачи (2)

Задача упражнения на передаточные числа (3)

Рассчитайте число оборотов и направление вращения ведомой шестерни (шестерня C). Символ
на рис. 2-7 представляет ведущую шестерню.

[Состояние]
Число зубьев: ZA = 20, ZB = 30, ZC = 20
Число оборотов ведущей шестерни: NA = 90 об / мин
Направление вращения ведущей шестерни: CCW

[Ответ]
Число оборотов шестерни B:
NB = (ZA / ZB) × NA = (20/30) × 90 ≈ 60 об / мин
Направление вращения шестерни B: CW
NC = (ZB / ZC) × NB = ( 30/20) × 60 = 90 об / мин
Направление вращения шестерни C: против часовой стрелки

Рисунок 2-7: Задача упражнения для передаточного числа одноступенчатой ​​передачи (3)

Эти расчеты становятся все более громоздкими по мере увеличения числа передач.(Рисунок 2-8)

Рисунок 2-8: Расчет передаточного числа одноступенчатой ​​передачи

Нет проблем!
Если несколько шестерен входят в зацепление в одноступенчатой ​​шестерне, число оборотов определяется количеством зубцов входной и выходной шестерен независимо от количества шестерен и зубьев в середине.
Следовательно, число оборотов шестерни E рассчитывается следующим образом:

NE = (ZA / ZE) × NA


«Расчет одноступенчатой ​​передачи выполняется легко, даже если количество зацепляющих шестерен увеличивается!»

5.Расчет передаточного числа многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи

Зубчатая передача, которая входит в зацепление более чем в одной плоскости, называется «многоступенчатой ​​передачей». (Рисунок 2-9)

Рисунок 2-9: Пример многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи (двухступенчатой)

В этом случае вам необходимо рассчитать передаточное число для каждой пары зацепления.

Задача упражнения на передаточные числа (4)

Рассчитайте число оборотов и направление вращения ведомой шестерни (шестерня D).Обозначение
на рис. 2-10 обозначает ведущую шестерню.


[Состояние]
Количество зубьев: ZA = 20, ZB = 40, ZC = 20, ZD = 30
Число оборотов ведущей шестерни: NA = 120 об / мин
Направление вращения ведущей шестерни: CCW

[Ответ]
Число оборотов шестерни B:
NB = (ZA / ZB) × NA = (20/40) × 120 = 60 об / мин
Направление вращения шестерни B: CW

NC = NB = 60 об / мин (на одном валу)
Направление вращения шестерни C: CW

ND = (ZC / ZD) × NC = (20/30) × 60 ≈ 40 об / мин
Направление вращения шестерни D: против часовой стрелки

Рисунок 2-10: Расчет передаточного числа многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи

По мере увеличения отношения уменьшения / увеличения скорости одна шестерня должна быть больше, и не будет много места, если вы используете одноступенчатую передачу. Следовательно, становится необходимым использовать многоступенчатые шестерни, чтобы эффективно использовать пространство.

Мы обсуждали, что число оборотов шестерни рассчитывается из количества зубьев в этом разделе.

Далее мы объясним передачу крутящего момента, один из важнейших элементов при проектировании механизмов с зубчатыми колесами. (Продолжение следует…)

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Целью написания этой статьи было ознакомить читателей с элементарным уровнем зубчатой ​​техники.
Мы надеемся, что фактическое проектирование и производство шестерен и механизмов, в которых используются шестерни, выполняются с достаточными техническими и специализированными соображениями и под полную ответственность пользователя.
Мы отказываемся от какой-либо ответственности и не будем компенсировать прямой или косвенный ущерб, причиненный механизмами, разработанными пользователями, которые прочитали эту статью.

Базовые зубчатые механизмы: 21 ступень (с изображениями)

Как я уже упоминал ранее, зубчатые колеса могут использоваться для уменьшения или увеличения скорости или крутящего момента приводного вала. Чтобы приводить выходной вал на желаемую скорость, вам необходимо использовать систему передач с определенным передаточным числом для вывода этой скорости.

Передаточное число системы — это соотношение между скоростью вращения входного вала и скоростью вращения выходного вала. Есть несколько способов рассчитать это в системе с двумя передачами. Первый — по количеству зубьев (N) на каждой шестерне. Для расчета передаточного числа (R) уравнение выглядит следующим образом:

R = N2 N1

Где N2 относится к числу зубьев шестерни, соединенной с выходным валом, а N1 относится к то же самое на первичном валу.Левая шестерня на первом изображении выше имеет 16 зубьев, а правая шестерня — 32 зуба. Если левая передача — это первичный вал. тогда соотношение 32:16, которое можно упростить до 2: 1. Это означает, что за каждые 2 оборота левой шестерни правая шестерня совершает один оборот.

Передаточное число также может быть рассчитано с использованием делительного диаметра (или даже радиуса) по тому же уравнению:

R = D2 D1

Где D2 — это делительный диаметр выходной шестерни, и D1 — это делительный диаметр входной шестерни.

Передаточное число также может использоваться для определения выходного крутящего момента системы. Крутящий момент определяется как тенденция объекта вращаться вокруг своей оси; в основном, вращающая сила вала. Вал с большим крутящим моментом может вращать более крупные предметы. Передаточное число R также равно отношению крутящего момента выходного вала к крутящему моменту входного вала. В приведенном выше примере, хотя шестерня с 32 зубьями вращается медленнее, она выдает вдвое большую мощность вращения, чем входной вал.

В более крупной системе шестерен с несколькими шестернями и валами общее передаточное число системы по-прежнему является отношением скоростей входного и выходного валов, только между ними больше валов.Чтобы рассчитать общее передаточное число, проще всего начать с определения передаточного числа каждого набора. Затем, начиная с набора, приводящего выходной вал, и работая в обратном направлении, вы можете умножить первое значение передаточного числа (скорость входного вала) на значения, соответствующие передаточному отношению следующего набора шестерен, и использовать значение, полученное из входного скорость вала после умножения в качестве новой входной скорости для чистого передаточного числа. Это может немного сбивать с толку, поэтому ниже приведен пример.

Допустим, у вас есть зубчатая передача, состоящая из трех комплектов шестерен, одна из которых исходит от двигателя с передаточным числом 2: 1, а другая — от выходного вала первого комплекта с передаточным числом 3: 2, а следующая установить управляющий выход системы с другим соотношением 2: 1.Чтобы рассчитать передаточное число всей системы, вы должны начать с последнего передаточного числа 2: 1. Поскольку меньшая шестерня на наборе 3: 2 и большая шестерня на наборе 2: 1 в настоящее время «равны» из-за передаточных чисел, отношение входного вала второго набора шестерен к выходному валу всей системы составляет 3 : 1. Мы делаем это снова, умножая передаточное отношение первой установленной передачи на 3 (чтобы получить 6: 3) и комбинируя его с нашим чистым передаточным числом (в настоящее время 3: 1), чтобы получить общее передаточное число системы, 6: 1.

Технология Gr9

Вы также посмотрите на другие типы шестерни, а именно конические шестерни, реечные зубчатые передачи и червячные системы. Эти другие типы зубчатых передач делают его можно изменить направление вращения таким образом, чтобы шестерни не могут.

Рисунок 1 Рисунок 2

Направление вращения прямозубых шестерен

Противовращение и промежуточные шестерни

    1. Сколько зубцов у каждой из этих шестерен?


    2. Черная шестеренка поворачивается по часовой стрелке, пока желтая точка не достигнет положение, показанное на рисунке 4. Нарисуйте стрелки рядом с рисунком 4, чтобы покажите, где будут синие и красные точки.

      Рисунок 3
    3. В чем направление поворота синей шестеренки?


      Рисунок 4
    4. Через который часть полного оборота каждый оборот шестерни?


Две синие и черные шестеренки на изображении выше ситуация разворачивается в противоположные стороны. Это может также можно описать, сказав, что две шестерни противовращение .

  1. Темно-синяя шестеренка слева внизу повернут на две трети против часовой стрелки полного оборота. Укажите стрелками, где каждая из желтых точки будут потом.

    Рисунок 5
  2. Если красная шестерня ниже повернут против часовой стрелки, в каком направлении будет серый шестерня поворот?


    Рисунок 6: Противовращение
  3. В положении ниже красная шестеренка приводит в движение синюю шестеренку, а синяя шестеренка ведет серую шестерню. Если красная шестеренка повернута по часовой стрелке, в в каком направлении повернется серая шестеренка?


    Рисунок 7: A синяя промежуточная шестерня
  4. Если красная передача в указанная выше система делает один полный оборот, сколько оборотов будет делает синюю шестерню, а сколько оборотов сделает серая шестерня?


Число оборотов ведущей и ведомой шестерен

Предположим, что Красная шестерня на Рисунке 8 приводит в движение маленькую серую шестеренку.Красная шестерня имеет 18 зубьев, а серая шестерня — 6 зубцов. На каждый 1 зуб в серой шестерне 3 зубца в красной шестерне.

Рисунок 8

Когда шестерня сделала полный оборот, вы можете сказать это совершил один полный оборот .

  1. Если красный драйвер шестерня делает один полный оборот против часовой стрелки, сколько оборотов будет делать серая ведомая шестерня, и в которой направление?


  2. Если красный драйвер шестерня делает 8 полных оборотов, сколько оборотов сделает серая ведомая шестерня делает?


  3. Сколько оборотов, если красная шестерня сделает за серую шестерню, 12 оборотов?


  4. В другом наборе шестерен, ведущая шестерня имеет 20 зубьев, а ведомая шестерня имеет 80 зубов. Сколько полных оборотов сделает ведомая шестерня если ведущая шестерня делает 20 полных оборотов?


Скорость вращения ведущей и ведомой шестерен

Предположим, что Маленькая шестерня на рисунке 9 приводит в движение большую шестерню. Маленькая шестеренка имеет 20 зубьев, а у большой шестерни 40 зубьев.

  1. Если малая ведущая шестерня делает 12 оборотов за одну минуту, сколько оборотов сделает ведомая шестерня за одно и то же время?


    Рисунок 9
  2. Если маленькая приводная шестерня на Рисунке 9 совершает 40 оборотов за один минуту, сколько оборотов сделает ведомая шестерня в то же время?


    Если шестерня совершает 40 оборотов за одну минуту, мы скажем, шестерня вращается со скоростью 40 оборотов в минута .Аббревиатура об / мин часто используется для обозначения «число оборотов в минуту».

  3. Посмотрите на ситуация на Рисунке 9 снова. Если ведущая шестерня с 20 зубьями оборотов при 80 об / мин, с какой скоростью будет ведомая шестерня при 40 зубы поворачиваются?


  4. Если вам нужен ведомая шестерня на Рисунке 9, чтобы вращаться со скоростью 120 об / мин, как быстро следует включить приводную шестерню?


Передаточное число, частота вращения и сила вращения

Рисунок 10: Дорожный каток Рисунок 11: Спортивный автомобиль

Дорожный каток имеет двигатель большей мощности, чем спортивный автомобиль, но движется намного медленнее.

Чтобы привести в движение тяжелый дорожный каток, к колесам необходимо прикладывать большое усилие поворота. Если выходная скорость вращения колес намного меньше, чем входная частота вращения двигателя, затем выходная вращательная сила будет намного больше, чем входная вращательная сила сила. Дорожный каток использует набор шестерен, которые быстро меняют скорость вращения двигателя в очень медленное вращение скорость колес, так что сила вращения на колесах достаточно силен, чтобы перемещать тяжелый дорожный каток.

Со спортивным автомобилем, гораздо меньшим вращающая сила необходима на колесах, потому что автомобиль свет. Набор шестерен, с помощью которых также можно трогать спортивный автомобиль. изменяет высокую скорость вращения двигателя на более медленную скорость вращения колес, но не такая медленная, как у Дорожный каток. Так что у спортивного автомобиля колеса поворачиваются быстрее, но с меньшим усилием поворота, чем у дорожного катка.

  1. Посмотрите на набор шестерен на рисунке 12.Шестерня водителя имеет 20 зубья и ведомая шестерня имеет 80 зубьев?

    Is эта зубчатая система увеличивает вращающую силу или уменьшает Это? Поясните свой ответ.

    Рисунок 12

Повторение того, что вы узнали о шестернях в классе 8

Посмотрите на набор шестерен справа. Большая шестерня — это входная шестерня, а малая шестерня — выходная шестерня.

Рисунок 13

Каждая шестерня прикреплен к оси, и ось приводит в движение вентилятор.Скорость с который вращает вентилятор, называется скоростью вращения ось.

Когда шестерня с большим количеством зубьев приводит в движение шестерню с меньшим числом зубьев, ведомая шестерня вращается быстрее, но с меньшим усилием поворота, чем шестерня водителя.

Когда шестерня с несколькими зубьями вращает шестерня с большим количеством зубьев, ведомая шестерня вращается медленнее, но с большее усилие поворота, чем ведущая шестерня.

Передаточное число определяется как следует:

  1. Рассчитайте Передаточное число комплекта шестерен на рисунке 12.


    Передаточное число и Передаточное число — это одно и то же. Его также можно назвать «соотношением скоростей».

    Вы можете записать передаточное число в разными способами, например «2 к 1», «2: 1» или просто «2»,

    Сила поворота также называется крутящий момент .

  2. На рисунке 12, если входная ось вращается со скоростью 120 об / мин, на какой скорости выходная ось вращается?


  3. На рисунке 12, который ось будет вращаться с наибольшим усилием, водитель или ведомая ось?


Сравнение сил поворота на входной и выходной осях

Посмотрите на Рисунок 14 ниже. В входная (ведущая) шестерня имеет 9 зубьев, а выходная (ведомая) шестерня имеет 18 зубов. На каждую ось наматывается веревка.

Примечание: Вы будете рассматривать только оси с одинаковым диаметром в этой главе. Когда диаметры осей, на которые наматываются тросы, составляют разные, об этом тоже нужно подумать, чтобы сравнивать поворачивающие силы.

Рисунок 14
  1. Что такое передаточное число?


  2. Для один полный оборот входной шестерни, сколько оборотов будет выходная шестерня?


  3. Если вы тянете входной тросик вниз на 2 см, насколько далеко будет выходная веревку натянуть? Нарисуйте вертикальную часть выходного троса в часть «положение в конце» на рис. 14, чтобы показать, где выходной трос будет после того, как вы потянете входной трос на 2 см.


  4. Будет сила прилагаемая к выходному тросу быть больше или меньше силы применяется к входному тросу? Насколько больше или меньше?

    Подсказка: подумайте о ситуация, как если бы это была система шкивов. Вы уже знаете соотношение между входным расстоянием и выходом расстояние.


  5. Если вы потянете вниз с усилием 3 кг на входной стороне, насколько тяжелый груз можно поднять на выходной стороне? Напишите это ниже, а также на рисунке 15.


    Рисунок 15
  • Использование формула выше, чтобы проверить свой ответ на вопрос 5.


  • Рассмотрим другие наборы шестерен с тросами вокруг осей, как вы это делали на предыдущая страница:

    1. В определенной система, входная шестерня имеет 6 зубьев, а выходная шестерня — 18 зубы. Если приложить к входному тросу усилие 4 кг, что самый тяжелый груз, который можно поднять с помощью выходного троса?


    2. В определенной система, входная шестерня имеет 12 зубьев, а выходная шестерня — 30 зубы.Если вы хотите поднять на выходном тросе груз весом 75 кг, с какой силой в килограммах нужно тянуть входной тросик?


    3. Определенный человек может тянуть только с максимальной силой 25 кг. Тот человек необходимо поднимать грузы до 150 кг. Разработайте систему передач, которая позволит этому человеку поднимать тяжелые грузы. В других словами, сколько зубов должно быть на входной и выходной шестернях имеют?


  • Рисунок 16: Две прямозубые шестерни с валами параллельно Рисунок 17: Две конические шестерни с валами на 90 ° друг к другу параллельно, но валы две шестерни на рисунке 17 справа расположены под прямым углом друг к другу.Шестерни на рисунке 17 также имеют форму, отличную от обычной. прямозубые шестерни, чтобы они лучше работали под прямым углом к ​​каждому Другой. Называются они , конические шестерни . Рисунок 18: Ручная дрель Рисунок 19: Еда смеситель
  • Как вы думаете, фаска шестерни тоже можно использовать для изменения скорости вращения? Объясните ответь и приведи примеры.


  • Почему быстро вращение необходимо для правильного взбивания яиц?


  • В частности коническая зубчатая передача, передаточное число от 1 до 12.

    1. Шестерня ведомая в этой зубчатой ​​передаче восемь зубьев. Сколько зубов у водительское снаряжение есть?


    2. Сколько оборотов будет делать ведущая шестерня, если ведомая шестерня сделает 60 оборотов?


    3. Как быстро следует ведущая шестерня повернет так, чтобы ведомая шестерня повернулась на 36 об / мин?


  • Рисунок 20: Реечная шестерня в ворота безопасности
  • Что вы думаете находится внутри структуры оболочки на рисунке 20, и почему Там?


  • В котором направление движения ворот при повороте шестерни по часовой стрелке (если смотреть изнутри ворот), на рисунке 20?

  • Шестерня называется ведущая шестерня .

    Брус прямой с зубьями называется стойкой шестерня .

    Когда что-то движется и круглый, как колесо, движение называется круговым движением или вращение .

    Когда что-то движется в прямая, как камень падающий, движение называется линейным движение .

    Рисунок 21

    Рисунок 22: Реечная шестерня

    Шестерня называется зубчатой. ведущая шестерня .

    Брус прямой с зубьями называется стойкой шестерня .

  • Какая часть зубчатая рейка вращается?


  • Какая часть зубчатая рейка движется по прямой?


  • Если расстояние между двумя зубцами на стойке составляет 3 см, а шестерня имеет 18 зубьев, как далеко переместится рейка, если шестерня делает один полный оборот?


    Рисунок 23
    1. Сколько зубов ведущая шестерня рулевой системы на Рисунке 24 имеют?


    2. какая разница сделает ли это водителю автомобиля, если шестерня будет заменена с шестерней большего размера с 27 зубьями?


    Рисунок 25: Комплект червячной передачи

    Рисунок 26
  • Если колесо в На рисунке 26 32 зуба, сколько оборотов будет у червяка заставить колесо сделать один полный оборот?


  • Зубчатый колесо поворачивается быстрее или медленнее червяка?


  • Если есть 18 зубья на колесе, а червяк крутится на 6 об / мин, сколько потребуется, чтобы зубчатое колесо сделало одно полное революция?


  • Есть еще одно полезное вещь о червячных передачах: червяк может вращать червячное колесо, но червячное колесо не может повернуть червя.Вот почему червячные передачи используются для лифтов.

    Представьте, что вы находитесь в лифт, который поднимается с помощью обычного цилиндрического зубчатого колеса и питание отключается.

    Объясните, что произойдет и почему.

    Вы узнали о гидравлике автомобильные домкраты в главе 6. Есть и другие виды автомобилей. домкраты. В пространстве ниже нарисуйте грубый набросок того, как реечная система в сочетании с храповым механизмом Систему можно использовать для изготовления автомобильного домкрата.

    EML2322L — Шестерни и зубчатые зацепления

    Шестерни / шестерни

    Шестерни используются в тысячах механических устройств, начиная с от точных наручных часов до автомобильных трансмиссий. Основное назначение шестерен — обмен скорость для крутящего момента или наоборот. Это это важно, потому что часто небольшой быстро вращающийся мотор может обеспечить достаточно мощности для устройство, но не хватает крутящего момента.Например, электрическая отвертка имеет очень большая передача уменьшение, потому что для поворота винтов требуется большой крутящий момент, но двигатель создает только небольшой крутящий момент на высокой скорости. С редуктором выходная скорость может уменьшаться при увеличении крутящего момента.

    Шестерни еще и регулируют направление вращение. Например, в дифференциал между задними колесами вашего автомобиля, мощность передается вал, который проходит по центру автомобиля, а дифференциал вращается, сила 90 градусов, чтобы применить его к колесам. [Источник: Как Stuff Works]

    На большинстве зубчатых передач передаточное число определяется количеством зубьев каждой шестерни. Например, в устройстве с двумя передачами, если одна шестерня имеет в два раза больше зубьев по сравнению с другой, передаточное отношение будет 2: 1.

    Один из самых примитивных видов шестерни, на которые мы могли бы смотреть, были бы колесо с торчащими из него деревянными колышками. Проблема с этим типом снаряжения: что расстояние от центра каждой шестерни до точки контакта изменяется при вращении шестерен.Это означает, что передаточное число изменяется при повороте шестерни, а это означает, что выходная скорость также изменения. Если вы использовали такую ​​передачу в свой автомобиль, было бы невозможно поддерживать постоянную скорость — вы бы постоянно ускоряется и замедляется.

    Практически все современные шестерни используют специальный профиль зуба, называемый эвольвентой . Этот профиль имеет важное свойство поддержание постоянного передаточного числа между двумя передачами. Как и в случае с колышком выше, точка контакта движется, но форма зуба эвольвентной шестерни компенсирует это движение.

    Теперь давайте посмотрим на некоторые из различных типов шестерен.

    Цилиндрические зубчатые колеса:

    Шпора шестерни являются самый распространенный тип шестерен. Они имеют с прямыми зубьями и устанавливаются на параллельных валах, как показано на рис. 1. Иногда на один раз, чтобы создать очень большие редукторы.Цилиндрические зубчатые колеса используются во многих устройствах, таких как электрическая отвертка, колебательный спринклер, заводной будильник, стиральная машина и сушилка для одежды. Однако вы не найдете многих в твоя машина. Это потому, что прямозубая шестерня может быть довольно шумным при передаче мощности на высоких скоростях. Каждый раз, когда зуб шестерни входит в зацепление с зубом на на другой шестерне зубья сталкиваются, и этот удар производит шум. Это также увеличивает нагрузку на шестерню. зубы.

    Рисунок 1: Шпора шестерни

    Винтовые шестерни:

    Чтобы уменьшить шум и нагрузку на шестерни, большинство шестерен в ваша машина винтовая.Зубы на косозубые шестерни нарезаны под углом к лицевой стороне шестерни, как показано на рисунке 2. Когда два зубца косозубой шестерни входят в зацепление, контакт начинается в один конец зуба и постепенно расширяется по мере вращения шестерен, пока два зуба полностью заняты. Это постепенное зацепление делает косозубые шестерни работать более плавно и тише, чем прямозубые шестерни. По этой причине косозубые шестерни используются практически во всех трансмиссиях автомобилей. Из-за угла зубьев косозубых шестерен они создают тягу. нагрузка на шестерню, когда они зацепляются.Устройства которые используют косозубые шестерни, имеют подшипники, которые может выдержать эту осевую нагрузку.

    Рисунок 2: Винтовой шестерни

    Одна интересная вещь о косозубые шестерни в том, что если углы зубьев шестерни правильные, их можно устанавливается на перпендикулярных валах, регулируя угол поворота на 90 градусов. Это показано на рисунке. 3.

    Рисунок 3: Перечеркнутый косозубые шестерни

    Конические шестерни:

    Конические шестерни полезны, когда направление вращения вала нужно изменить.Они обычно установлен на валах, разнесенных на 90 градусов, но может быть сконструирован для работы на другие углы тоже.

    Зубья конических шестерен могут быть прямыми, спиральными или гипоидными. Зубья прямой конической шестерни одинаковые проблема с зубьями прямой прямозубой шестерни — каждый зуб зацепляется, соответствующий зуб все сразу. An пример конических зубчатых колес показан на рисунке 4 ниже.

    Рисунок 4: Фаска шестерни

    Просто как и в случае прямозубых шестерен, решение этой проблемы состоит в том, чтобы зубы.Эти спиральные зубцы зацепляются за как косозубые зубья: контакт начинается на одном конце шестерни и постепенно распространяется по всему зубу, как показано на рисунке 5.

    Рисунок 5: Спираль конические шестерни

    Вкл. прямые и спирально-конические шестерни, валы должны быть перпендикулярны каждому другое, но они также должны находиться в одной плоскости. Если бы вы выдвинули два вала за шестерни, они бы пересекаются.Гипоидная передача , с другой стороны, может взаимодействовать с топорами в разных плоскостях. Эта функция используется во многих автомобильных дифференциалах. Кольцевая шестерня дифференциал и ведущая шестерня являются гипоидными. Это позволяет установить ведущую шестерню ниже. чем ось зубчатого венца. На рис. 6 показана ведущая шестерня, входящая в зацепление с коронной шестерней дифференциал. Поскольку карданный вал автомобиль подключен к входной шестерне, это соответственно снижает карданный вал.Это означает, что карданный вал не так сильно вторгается в салон автомобиля, освобождая больше места для людей и груза.

    Рисунок 6: Гипоидный конические шестерни в дифференциале автомобиля

    Червячные передачи:

    Червь шестерни используются когда необходимы большие редукторы.Червячные передачи обычно имеют уменьшение до 20: 1 и даже до 300: 1 или больше.

    Многие червячные передачи имеют интересную свойство, которого нет ни в одной другой зубчатой ​​передаче: червяк может легко вращать шестерню, но шестерня не может повернуть червяк. Это потому что угол на червяке настолько мал, что когда шестерня пытается вращаться это, трение между шестерней и червяком удерживает червяк на месте.

    Эта функция полезна для таких машин, как конвейерные системы, в который блокирующий элемент может действовать как тормоз конвейера, когда двигатель не поворачивая.Набор червячной передачи показан на рисунок 7 ниже.

    Рисунок 7: Червь шестерня

    Реечная и шестерня:

    Стойка и шестерни используются для преобразования вращение в поступательное движение. Идеально подходит Примером этого является система рулевого управления на многих автомобилях.Рулевое колесо вращает шестерню, которая включает стойку. Когда шестерня вращается, она толкает стойку вправо или влево, в зависимости от того, в какую сторону вы поворачиваете колесо. Реечная и ведущая шестерни также используется в некоторых гаммах для поверните циферблат, на котором отображается ваш вес. Примеры показаны ниже на Рисунке 8.

    Рисунок 8: Стойка и шестерни от весов

    Взаимосвязь скорости передачи и крутящего момента:

    Когда две шестерни находятся в контакте, соотношение между скорость и крутящий момент можно легко вычислить.Окружная скорость (V) в точке контакта должна быть эквивалентной чтобы удовлетворить условию прилипания.

    Приравнивая две скорости:

    V 1 = V 2 => ω 1 r 1 = ω 2 r 2 => ω 2 = ω 1 r 1 / п 2

    Если предположить, что одна шестерня вдвое больше другой:

    Если r 1 = 2 r 2 => ω 2 = 2 ω 1

    Наконец, балансировка сил на двух зубцах в связаться в любой момент:

    F 1 = F 2 => T 1 / r 1 = T 2 / r 2 => T 2 = T 1 r 2 / р 1

    Если r 1 = 2 r 2 => T 2 = T 1 / 2

    Видео W1: Как изготавливаются шестерни

    Видео W2: Основные сведения о Gear

    Замечательные модели в разрезе, иллюстрирующие многие из этих концепции: https: // web.archive.org/web/20150527214127/http://www.technolab.org/content/hako/en/index.php?lg=en&rg=en&cmp=hako&tpl=katalog&id=section10

    Отличное видео, описывающее, как в автомобиле работает дифференциал. функции:

    Gears — математика в контексте

    Once приводимые в движение источником энергии, шестерни могут передавать это движение на другая ось или другая плоскость, ускорение, замедление, создавать изменения крутящего момента и, как правило, контролировать скорость движения.Иногда шестерни устанавливают рядом, чтобы изменить скорость вращения. В других случаях они размещаются внутри и друг над другом, чтобы сэкономить место и сохранить ось вращения той же. Шестерни в этой конфигурации называются планетарными. Пример это можно было бы найти внутри электрической отвертки. Мотор крутит шестерню окружены другими шестернями, которые закреплены в корпусе, который сам по себе шестерня с зубьями внутри. Вот рисунок покомпонентное изображение из заявки на патент на отвертку (Soreo, Schaub, & Levine, 2002).

    Согласно к описанию в этой патентной заявке есть два набора планетарные шестерни, каждая из которых уменьшает количество оборотов в минуту электрического вал двигателя на 8: 1 для полного уменьшения примерно на 64: 1. Используя При таком передаточном числе скорости 64 оборота двигателя приводят к 1 обороту патрон. Это позволяет относительно слабому электродвигателю распределите усилие, необходимое для превращения винта в дерево, на много оборотов.

    конический шестерни, также называемые коническими шестернями, могут перемещать ось вращения на перпендикулярная плоскость.По данным сайта HowStuffWorks, примером этого может быть автомобильный дифференциал, который искажает вращение двигателя на 90 градусов для привода задних колес. Есть также интересный пример в конструкции Джозефа Уитли для велосипеда ниже (Уитли, 1897).

    Педали кажется, качать вверх и вниз. Затем движение шестерни 3 передается конические шестерни к плоскости заднего колеса, толкая велосипед.

    Другой тип шестерни, называемый червячной передачей, можно найти в электросчетчике, тип счетчика, находящегося снаружи дома, для измерения потребление электроэнергии.Червячная передача, похожая на винт с резьбой, передает вращение диска в измерителе на приемную передачу, как показано на рисунке справа внизу. Червячная передача действует как шестерня с одним зубом. Пикап имеет 100 зубы (в модели, изображенной здесь), поэтому соотношение между этими двумя шестерни 100: 1. Затем движение передается через шестерню поезд, изображенный ниже, к счетчику счетчика, который считает и отображает киловатт-часов потребляемой электроэнергии.

    Это кажется, что на каждые 100 оборотов диска приемная передача вращается один раз.Когда звукосниматель повернулся почти 14 раз, первый набор цифр (разряда единиц) вращается полностью, а следующий циферблат (разряды десятков) поворачивается на 1 цифру, регистрируя 10 киловатт-часов.
    Фактически, номер напечатано на передней панели счетчика как номер Rr (Megraw, Mumm, Roode, & Yockey, 2002), количество оборотов подборщика на полный оборот крайнего правого циферблат (вид на картинке выше — сзади). Единственный другой Число на счетчике относительно регистра киловатт — это число K h .Для этого счетчика K h = 7,2. Это число — дисковая константа, определяющая размер конкретного счетчика. к несчастью из-за небольшого размера шестерен в этом механизме и того факта, что внутри цифровых дисков есть какие-то веса, этот писатель не смог чтобы полностью разрешить передаточные числа, задействованные в этой зубчатой ​​передаче.

    зубы на шестернях велосипеда намного легче увидеть и сосчитать. Соотношение между зубьями

    , установленными на заднем колесе, и цепными звеньями, соединенными с педалями
    , позволяет водителю легче подниматься на холмы
    и увеличивайте скорость на ровных дорожках.На велосипеде Fuji M-550AX номер зубьев на задних зубьях — 13, 15, 17, 19, 21, 24 и 28, а количество зубьев на цепных кольцах — 28, 38 и 48. Поскольку каждое К каждому цепному кольцу можно прикрепить шестеренку, их 7 раз по 3 или 21 возможные передаточные числа, что дает нам 21-скоростной байк. Если 28 зубчатая шестерня соединена с цепным кольцом с 28 зубьями, каждый оборот педали дает нам 1 оборот заднего колеса.

    Так было с старые велосипеды с высокими колесами, за исключением того, что педали управляли передними рулевое колесо.Поскольку каждое вращение педали приводило к одному обороту большого колеса, этим велосипедам потребовалось бы сильное нажатие педали для движения вперед, даже на ровной поверхности.

    Ищу опять же на современном велосипеде, если цепное кольцо соединено с меньшим зубцом колесо, заднее колесо поворачивается больше при каждом повороте педалей. Всадник затем преодолевает большее расстояние за каждый поворот. Это было бы хорошо для увеличение скорости или для передвижения по легкому бездорожью. Однако, при движении вверх по склону водитель может изменить передаточное число, чтобы что с каждым поворотом педалей преодолевается меньшее расстояние.Это снижает усилие, необходимое для поворота педалей, поскольку меньше работа выполняется с каждым ходом. Использование большего зубчатого колеса позволяет распределить усилие в течение большего времени, делая педалирование более управляемый.

    Фото велосипеда с маховиком http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ordinary_bicycle01.jpg

    Прежде чем мы продолжим с велосипедом, мы более внимательно рассмотрим шестерню. соотношение.



    В На диаграмме слева зеленая шестеренка имеет диаметр, равный одному треть диаметра желтой шестерни.Это означает, что зуб на зеленая шестеренка будет вращаться в три раза быстрее, чем зуб на желтая передача. Если желтая передача ведет зеленую передачу и прикреплен к оси, вращающейся со скоростью 100 об / мин, затем ось, к которой зеленая шестеренка будет вращаться со скоростью 300 об / мин. Вращательное движение был умножен в 3 раза. Вот файл GSP чтобы увидеть это вращение. Файл также содержит шестерни в соотношении из 10: 1. Это было бы полезно, как упоминалось ранее в обсуждение электросчетчика, чтобы запустить счетчик по базе 10.Также в файле эскиза шестерни с одинаковой осью вращения в соотношение 60: 1 делает часы с секундной и минутной стрелками.

    Мы также будем использовать файл Sketchpad Geometer чтобы изучить передаточные числа велосипеда, прежде чем мы вернемся к настоящему велосипеду. В этом файле построен велосипед (заднее колесо и только педали) с двумя цепными кольцами на выбор. Мы Следует отметить, что даже если эти две шестерни связаны цепочкой, цепь фиксирует 1 зуб каждой шестерни в 1 части цепи, так что Сама цепь не влияет на передаточное число.Он служит только задайте расстояние между двумя осями вращения. Итак, вот и байки.

    В этом демонстрационном блокноте велосипеда слева есть зубец с радиусом x и цепное кольцо с радиусом 2x. Это дает передаточное число 2: 1. Но соотношение числа оборотов — это величина, обратная отношению радиусов, поэтому педаль оборотов: число оборотов зубчатого колеса 1: 2. Итак, за каждый оборот педаль, заднее колесо поворачивается дважды.Чем меньше винтик, относительно цепного кольца, тем большее расстояние можно преодолеть для каждого педаль поворота. Эта комбинация передач увеличивает вашу педаль оборотов на 2, чтобы увеличить количество оборотов заднего колеса в два раза.

    Другой велосипед имеет шестеренку с таким же кольцом цепи, радиус 2x. Соотношение звёздочки и зубьев цепи составляет 3: 1. Но соотношение обороты, цепь к шестеренке, будут 1: 3. Комбинация передач умножает количество оборотов педали на 3, чтобы получить количество оборотов заднего колеса. Количество оборотов колеса пропорционально количеству педаль поворачивается с постоянным передаточным числом.Прежде чем вернуться в настоящего велосипеда и глядя на некоторые уравнения, читатель должен открыть gsp и наблюдайте, как два велосипеда едут от начала до конца. линий.

    Здесь снова возможные отношения звена цепи к зубчатому колесу для велосипеда Fuji.

    Затем мы выберем несколько передач и используем передаточное число, чтобы получить количество оборотов колеса, которое будет результатом нескольких оборотов педали. Затем мы нанесем график результатов.

    график иллюстрирует линейную зависимость и показывает, что количество обороты колеса зависят от оборотов педали с наклоном передаточное число.Отличный урок, позволяющий студентам исследовать это линейные отношения описаны Шерил Стамп в статье в The Mathematics Teacher (2000).

    Если читатель хочет узнать больше или увидеть какие-то механизмы в действии, попробуйте LEGO.


    Спасибо компании Upson E. M. C. за предоставление двух счетчиков киловатт-часов.

    Ссылки:


    Megraw, K., Mumm, D., Roode, M., Yockey, S. (2002). Теории и моделирование счетчика киловатт-часов. Получено 5 июня
    г. с сайта http: // www.korrekt.com/energy/watt_hour_power_meter/Physics222Project.pdf

    Райан, В. (2009). Шестерни и шкивы. Получено 3 июня 2009 г. с веб-сайта http://www.technologystudent.com/gears1/geardex1.htm

    Soreo, R., Schaub, B., Levine, D. (2002). Патент на отвертку с батарейным питанием и пусковое устройство. Получено

    8 июня 2009 г. с http://www.google.com/patents/about?id=CHoQAAAAEBAJ&dq=Patent+6776069

    Stump, S. (2000). Делаем математику с передаточными числами велосипеда.Учитель математики, 93 (9), 762-765.

    Уитли, Джозеф. (1897). Патент на велосипед. Получено 8 июня 2009 г. с сайта

    http://www.google.com/patents?hl=en&lr=&vid=USPAT584200&id=U0ddAAAAEBAJ&oi=fnd&dq=Patent+584200+Joseph+Wheatley

    Gearbox

    Что такое передаточное число и как рассчитать передаточное число

    Передаточное число — это отношение длины окружности входной шестерни к окружности выходной шестерни в зубчатой ​​передаче.Передаточное число помогает нам определить количество зубьев, необходимое каждой шестерне для достижения желаемой выходной скорости / угловой скорости или крутящего момента.

    Мы вычисляем передаточное число между двумя шестернями, разделив длину окружности ведущей шестерни на окружность ведомой шестерни. Мы можем определить окружность конкретной шестерни так же, как мы вычисляем длину окружности. В форме уравнения это выглядит так:

    Передаточное число = (π * диаметр входной шестерни) / (π * диаметр выходной шестерни)

    Упрощая это уравнение, мы также можем получить передаточное число, если учитывать только диаметр или радиус шестерен:

    • Передаточное число = (π * диаметр входной шестерни) / (π * выходная шестерня)
    • Передаточное число = (диаметр входной шестерни) / (диаметр выходной шестерни)
    • передаточное число = (радиус входной шестерни) / (радиус выходной шестерни)

    Аналогичным образом мы можем рассчитать передаточное число, учитывая количество зубьев на входной и выходной шестернях.Это аналогично рассмотрению окружностей шестерен. Мы можем выразить окружность шестерни, умножив сумму толщины зуба и расстояния между зубьями на количество зубьев шестерни:

    Передаточное число = (количество зубьев первичной шестерни * (толщина шестерни + расстояние между зубьями)) / (число зубьев вторичной шестерни * (толщина шестерни + расстояние между зубьями))

    Но, поскольку толщина и расстояние между зубьями зубчатой ​​передачи должны быть одинаковыми для того, чтобы зубчатые колеса зацеплялись плавно, мы можем исключить множитель толщины зубчатой ​​передачи и шага зубьев в приведенном выше уравнении, оставив нам следующее уравнение:

    Передаточное число = количество зубьев входной шестерни / количество зубьев выходной шестерни

    Передаточное число, как и любые другие передаточные числа, может быть выражено как:

    • дробь или частное — где, если возможно, мы упрощаем дробь, разделив числитель и знаменатель на их наибольший общий множитель.
    • десятичное число — выражение передаточного числа в виде десятичного числа дает нам быстрое представление о том, сколько нужно повернуть входную шестерню, чтобы выходная шестерня совершила один полный оборот.
    • упорядоченная пара чисел , разделенных двоеточием, например 2: 5 или 1:14 . Благодаря этому мы можем увидеть наименьшее количество оборотов, необходимое для одновременного возврата как входной, так и выходной шестерен в исходное положение.

    С другой стороны, если мы возьмем обратную величину передаточного числа в дробной форме и упростим ее до десятичного числа, мы получим значение механического преимущества (или недостатка) нашей зубчатой ​​передачи или зубчатой ​​передачи.

    Шестерни — система сборки 15 мм

    Зубчатые колеса обеспечивают большую гибкость в преобразовании движения, чем звездочки и цепь, поскольку доступно большее разнообразие размеров шестерен.

    Есть много разных типов шестерен; одна из самых простых и часто используемых — это прямозубая прямозубая шестерня , которая используется в системе сборки REV 15mm Build System. Цилиндрические шестерни состоят из диска с прямыми зубьями, выступающими в радиальном направлении (наружу от центра), и эти шестерни будут правильно зацепляться с другими шестернями только в том случае, если они находятся на параллельных валах.

    Общие и важные особенности цилиндрической зубчатой ​​передачи выделены на изображении ниже.

    Число зубцов (N) — это общее количество зубьев (выступов) по всей окружности шестерни. Для шестерен с очень небольшим или очень большим количеством зубьев легко просто подсчитать количество зубьев.Однако для шестерен с большим числом зубьев или с меньшими зубьями попытка подсчета зубьев не очень практична или точна.

    Модуль (M) представляет собой величину шагового диаметра в мм на зуб. Шестерни с более высоким модулем будут иметь большие зубья. Модуль (M) можно рассчитать с использованием некоторой комбинации делительного диаметра (PD), количества зубьев (N) или внешнего диаметра (OD).

    Уравнения для вычислительного модуля:

    • M = OD / (N + 2) M = OD / (N + 2) M = OD / (N + 2)

    Для помощи в расчетах: Пластиковые шестерни REV имеют 0.75, а в REV Metal Gears — 0,8.

    Шаговый диаметр (PD) — это воображаемая окружность, которая совпадает с делительным диаметром любой другой шестерни, когда шестерни расположены правильно. Делительный диаметр всегда будет меньше внешнего диаметра шестерни.

    При создании упрощенных моделей шестерен сначала создайте окружность с диаметром деления для каждой шестерни, используемой в системе, а затем ограничьте касательные окружностей (едва касаясь друг друга) друг к другу. Диаметр шага (PD) можно рассчитать с использованием некоторой комбинации модуля (M), количества зубьев (N) или внешнего диаметра (OD).

    Уравнения для расчета среднего диаметра:

    • PD = M × NPD = M × NPD = M × N

    • PD = (OD × N) / (N + 2) PD = (OD × N ) / (N + 2) PD = (OD × N) / (N + 2)

    • PD = OD − 2MPD = OD -2MPD = OD − 2M

    Внешний диаметр (OD) — истинный внешний диаметр шестерни.Внешний диаметр всегда будет больше, чем делительный диаметр . Внешний диаметр следует использовать при проверке натяжения при размещении шестерен очень близко к другим конструкциям. Наружный диаметр (OD) можно рассчитать по формуле ниже.

    Уравнения для наружного диаметра:

    • OD = (N + 2) × MOD = (N + 2) × MOD = (N + 2) × M

    Система сборки REV 15 мм включает в себя как металлические и пластиковые шестерни.В таблице ниже приведены некоторые основные характеристики различных типов шестерен.

    † Большинство металлических шестерен REV 15 мм изготовлены из алюминия. Есть три исключения. Шестерни с 12 и 28 зубьями изготовлены из спеченной стали. Шестерня с 12 зубьями изготовлена ​​из обработанной латуни.

    Металлические и пластиковые шестерни совместимы с оборудованием M3 с шагом 8 мм.

    Все пластиковые шестерни REV Robotics имеют монтажную схему отверстия под болт M3 с шагом 8 мм.Это упрощает прямую установку кронштейнов и экструзии REV Robotics на шестерни. Конструкция с перепонками в сочетании с большой шириной поверхности и малым профилем зубьев увеличивает прочность шестерни без значительного увеличения веса. Пластиковые шестерни REV Robotics предназначены для установки на шестигранный вал диаметром 5 мм, что устраняет необходимость в специальных ступицах и установочных винтах.

    REV Metal Gears НЕ совместимы с REV Plastic Gears. Шестерни от других строительных систем могут иметь очень похожий профиль зуба, но не точное совпадение.В некоторых ситуациях можно успешно использовать две системы шестерен вместе, но это не рекомендуется.

    Metal Gears разработаны для работы с шестигранными валами REV 5 мм в условиях высоких нагрузок. Металлические шестерни REV Robotics также имеют схему отверстий M3, но этот узор фокусируется на том, чтобы шестерни можно было сдвинуть вдвое для дополнительной прочности. В общем, металлические шестерни REV имеют более высокий предел текучести, чем пластиковые шестерни REV, особенно когда металлические шестерни сдвинуты вдвое. Толщина зубьев шестерни, известная как ширина поверхности, является основным компонентом прочности шестерни.

    На лицевой стороне REV Metal Gears отображается количество зубьев шестерни, что помогает в расчетах!

    Все шестерни REV Metal Gear уже, чем пластиковые шестерни, что позволяет использовать компактные трансмиссии и коробки передач в пределах той же ширины 15 мм, что и у экструзионных и пробивных трубок (REV-41-1453).

    Соединение двух или более шестерен вместе известно как зубчатая передача . Выбор шестерен в зубчатой ​​передаче как большего или меньшего размера относительно входной шестерни может либо увеличить выходную скорость , либо увеличить выходной крутящий момент , но это не влияет на общую мощность .

    Физические концепции, такие как скорость и мощность, находят множество применений в системе сборки REV 15mm Build System. Щелкните здесь, чтобы узнать о них больше.

    Передаточное число — это соотношение размеров двух шестерен. Например, на изображении ниже входная шестерня представляет собой шестерню с 15 зубьями, а выходная шестерня — с 72 зубьями. Итак, передаточное число составляет 15 зуб: 72 зуба. Передаточное число размером от входной (ведущей) шестерни к выходной (ведомой) шестерне определяет, будет ли выходной сигнал более быстрым (меньший крутящий момент) или большим крутящим моментом (медленнее).Передаточное число пропорционально изменению скорости и крутящего момента между ними.

    Чтобы узнать больше о передаточных числах и их влиянии на скорость и крутящий момент, ознакомьтесь с разделом Передаточное число

    На изображении выше входная шестерня с 15 зубьями вращается по часовой стрелке. Когда входная шестерня вращается, она давит на выходную шестерню в месте зацепления зубьев. Это действие передает движение на ведомую шестерню, но заставляет ведомую шестерню вращаться в направлении, противоположном входному.

    Один из способов изменить направление вращения зубчатой ​​передачи — добавить ролики . Ролики находятся между входной и выходной шестернями в зубчатой ​​передаче и могут помочь вам управлять вращением выходной шестерни. Чтобы узнать больше о натяжных роликах, ознакомьтесь с разделом Ролик

    Если вы используете шестерни для передачи движения на большие расстояния, например, в трансмиссии, пожалуйста, ознакомьтесь с разделом зубчатой ​​передачи, чтобы узнать больше о том, как правильно использовать это своего рода механизм.

    Как упоминалось в разделе «Технические характеристики», шестерни REV работают с шестигранным валом 5 мм для управления движением зубчатой ​​передачи. Чтобы узнать больше об использовании шестигранных валов и правильной поддержки и ограничения движения, посетите страницы, ссылки на которые приведены ниже:

    Чтобы шестерни работали эффективно и не повреждались, важно правильно отрегулировать межцентровое расстояние . Шестерни, обозначенные ДЕТАЛЯМИ А на рисунке ниже, могут работать при очень небольшой нагрузке, но они определенно не будут работать и будут пропускать работу при любой значительной нагрузке.Шестерни в этом примере слишком далеко друг от друга, поэтому зубья каждой шестерни почти не касаются друг друга. Шестерни в ДЕТАЛИ B правильно расположены и обеспечивают плавную и надежную работу.

    Иногда в конструкции может быть желательно штабелировать вместе несколько одинаковых шестерен на валу, чтобы увеличить грузоподъемность шестерен.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *