Шестерни представляют собой зубчатые механические компоненты, которые могут сцепляться друг с другом, и их применение в механических трансмиссиях и во всем машиностроении чрезвычайно широко распространено. Прочитав сегодняшнюю статью, вы получите представление о прошлом и настоящем передач.
Еще в 350 году до нашей эры знаменитый древнегреческий философ Аристотель записал в своих документах шестерни. Около 250 г. до н. э. математик Архимед также описал в своей литературе использование подъемной машины с червяком-тюрбаном. Механизмы до нашей эры до сих пор сохранились в руинах Хатры на территории современного Ирака.
История зубчатых колес в Китае также давняя. Согласно историческим данным, шестерни уже использовались в древнем Китае между 400 и 200 годами до нашей эры. Бронзовые шестерни, обнаруженные в Шаньси, Китай, являются самыми старыми шестернями, обнаруженными на сегодняшний день. , который отражает научные и технологические достижения древних времен и сосредоточен вокруг зубчатого механизма, является ярким примером. Во второй половине XV века, в эпоху итальянского Возрождения, знаменитый эрудит Леонардо да Винчи оставил неизгладимый след в истории зубчатой техники, а также в культуре и искусстве. Спустя более чем 500 лет сегодняшние шестерни все еще сохраняют прототип его эскизов.
Лишь в конце 17 века люди начали изучать формы зубьев шестерен, способных правильно передавать движение. В 18 веке, после Европейской промышленной революции, применение зубчатых передач становилось все более распространенным; сначала с циклоидальными передачами, затем с эвольвентными передачами, пока в начале 20 века эвольвентные передачи не заняли доминирующее положение в приложениях. Впоследствии были разработаны различные другие типы зубчатых колес, такие как переключаемые шестерни, круговые зубчатые колеса, конические шестерни и косозубые шестерни.
Современная зубчатая технология достигла следующих вех: модуль зубчатой передачи от 0.004 до 100 миллиметров; диаметр шестерен от 1 миллиметра до 150 метров; мощность передачи электроэнергии до 100,000 киловатт; скорость вращения до 100,000 оборотов в минуту; и самая высокая окружная скорость, достигающая 300 метров в секунду.
Во всем мире устройства передачи мощности развиваются в сторону миниатюризации, высокой скорости и стандартизации. Применение специальных зубчатых передач, разработка планетарных зубчатых передач, а также исследование и разработка малошумных зубчатых передач с низким уровнем вибрации и шума — вот некоторые из характеристик конструкции зубчатых передач.
Существует много типов шестерен, и наиболее распространенный метод классификации основан на оси шестерен. Обычно их делят на три типа: параллельная ось, пересекающаяся ось и 交错轴.
Шестерни с параллельными осями: включая прямозубые, косозубые, внутренние шестерни, рейки, косозубые рейки и т. д.
Шестерни с пересекающимися осями: включая прямоконические шестерни, спирально-конические шестерни, конические шестерни с нулевым углом наклона и т. д.
Пересекающиеся оси: включая гипоидные передачи, червячные передачи, коническо-винтовые передачи и т. д.
Зацепление пар зубчатых колес с параллельными и пересекающимися осями по сути является вращательным с очень небольшим относительным скольжением, поэтому эффективность высока. Косозубые и червячные передачи с пересекающимися осями, которые обеспечивают вращение за счет относительного скольжения для передачи мощности, сильно подвержены трению, и их эффективность передачи ниже по сравнению с другими передачами. КПД зубчатых передач относится к КПД трансмиссии при нормальных условиях сборки. При неправильной установке, особенно при неправильном монтажном расстоянии конических шестерен, приводящем к ошибкам в точке пересечения конусов, их эффективность существенно снизится.
01 Шестерни с параллельной осью
Прямозубые шестерни
Цилиндрические шестерни с зубьями, параллельными оси. Поскольку их легко изготовить, они наиболее широко используются в передаче энергии.
Стеллажи
Линейные зубья шестерни, которые входят в зацепление с прямозубыми шестернями. Можно считать частным случаем, когда диаметр делительной окружности прямозубой шестерни становится бесконечно большим.
Внутренние шестерни
Шестерни с зубьями, выточенными на внутренней стороне кольца, входят в зацепление с прямозубыми шестернями. В основном используется в механизмах планетарных передач и зубчатых муфтах.
Косозубые шестерни
Цилиндрические шестерни с зубьями в форме спирали. Поскольку они имеют более высокую прочность и более плавную работу, чем прямозубые, они широко используются. Осевое усилие создается во время передачи.
Винтовые рейки Ленточные шестерни, которые входят в зацепление с косозубыми шестернями. косозубые шестерни с бесконечно большим делительным диаметром.
Шестерни «елочка» Шестерни, состоящие из двух косозубых шестерен с комбинированной левой и правой резьбой. Их преимущество заключается в том, что они не создают тягу в осевом направлении.
Прямые конические шестерни Конические шестерни с зубьями, параллельными образующей делительного конуса. Среди конических передач они относительно просты в изготовлении и поэтому имеют широкий спектр применения в трансмиссии.
Спиральные конические шестерни Конические шестерни с изогнутыми зубьями и углом спирали. Хотя их сложнее изготовить, чем прямоконические шестерни, они также широко используются в качестве высокопрочных и малошумных передач.
Конические шестерни Zerol
Криволинейные конические шестерни с углом винтовой линии ноль градусов. Поскольку они имеют характеристики как прямых, так и криволинейных конических шестерен, сила, действующая на поверхность зуба, такая же, как и у прямых конических шестерен.
Цилиндрические червячные передачи Цилиндрические червячные передачи представляют собой комбинацию цилиндрического червяка и червячной передачи, которая сцепляется с ним. Их основными особенностями являются плавность работы и возможность достижения большого передаточного числа с помощью одной пары, но у них есть недостаток – низкий КПД.
Косозубые шестерни с пересекающимися осями Название цилиндрических червячных передач при передаче между пересекающимися осями. Их можно использовать в ситуациях с парами косозубых шестерен или косозубыми шестернями с прямозубыми шестернями. Работают плавно, но подходят только для легких нагрузок.
Торцевые шестерни Дискообразные шестерни, которые могут зацепляться с прямозубыми или косозубыми шестернями. Используется для передачи между перпендикулярными и пересекающимися осями.
Барабанные червячные передачи Комбинация червяка барабанной формы и червячной передачи, которая сцепляется с ним. Хотя изготовление более сложное, они могут передавать большие нагрузки по сравнению с цилиндрическими червячными передачами.
Гипоидные передачи Конические передачи для передачи между пересекающимися осями. И большие, и малые шестерни обрабатываются эксцентрично, подобно спирально-коническим шестерням, а принцип зацепления очень сложен.
