I. Введение
А. Что такое зубчатая передача?
Основное определение зубчатая передача это механическая система, которая передает механическую энергию от одного вращающегося вала к другому посредством зацепления зубьев шестерен. Система зубчатой передачи облегчает передачу мощности и движения, обеспечивая соприкосновение зубьев шестерен, что позволяет преобразовывать скорость вращения, направление и крутящий момент.

Б. Цель настоящей статьи
Целью данной статьи является изучение основных типов систем зубчатых передач и методов расчета передаточных чисел. Рассматривая различные передачи, такие как прямозубые, косозубые, планетарные и червячные, мы поймем, как эти передачи способствуют эффективной передаче механической энергии в различных конфигурациях. Кроме того, понимание расчета передаточных чисел имеет решающее значение, поскольку помогает инженерам оптимизировать конструкцию и подбор редукторов для конкретных применений.
II. Основные типы зубчатых передач в малой коробке передач
Структура зубчатых передач внутри небольшого редуктора включает в себя прямозубые, планетарные, червячные и косозубые передачи. Каждый тип предлагает уникальные преимущества для различных применений благодаря своим специфическим структурным особенностям. Анализ этих типов передач помогает нам понять их основные роли в конструкции небольшого редуктора, повышая общую эффективность и устойчивость механических систем.
Тип передачи | Преимущества | Недостатки |
---|---|---|
Прямозубая зубчатая передача | Простая конструкция, простота изготовления | Шумный на высоких скоростях, ограниченная грузоподъемность |
Планетарная передача | Высокая плотность крутящего момента, компактная конструкция | Сложная конструкция, высокая стоимость |
Червячная передача | Высокие передаточные числа, возможность самоблокировки | Низкая эффективность, высокое трение, |


А. Прямозубые шестерни
1. Что такое прямозубая шестерня?
Профиль зуба прямозубой шестерни параллелен оси шестерни. При зацеплении двух прямозубых шестерен передача мощности и движения осуществляется посредством контакта поверхностей зубьев. Прямозубая передача обычно используется для передачи между параллельными осями.
2. Принцип работы цилиндрической зубчатой передачи
- М₁: Ведущая шестерня (входная шестерня)
- М₂: Ведомая шестерня (выходная шестерня)
- W₁: Скорость ведущей шестерни (входная скорость)
- Т₁: Крутящий момент ведущей шестерни (входной крутящий момент)
- W₂: Скорость ведомой шестерни (скорость выходного вала)
- Т₂: Крутящий момент ведомой шестерни (выходной крутящий момент)
- р₁: Радиус приводной шестерни
- р₂: Радиус ведомой шестерни

Угловая скорость ведущей шестерни (Вт1) и его крутящий момент (Т1) передаются на ведомую шестерню (Вт2, Т2) через передаточное отношение. В зависимости от количества зубьев на шестернях можно изменять выходной крутящий момент и скорость.
Математически эту связь можно выразить следующим образом:
$$W_1 \cdot T_1 = W_2 \cdot T_2$$
3. Как рассчитать передаточное отношение цилиндрической зубчатой передачи

Формула
$$\text{Общее передаточное отношение} = \frac{\text{Количество зубьев на шестерне 1}}{\text{Количество зубьев на шестерне 2}} \times \frac{\text{Количество зубьев на шестерне 2}}{\text{Количество зубьев на шестерне 3}}$$
Приведенные данные
Данные для расчета следующие:
- Передача 1 (Ведущая шестерня): 80 зубьев
- Передача 2 (Ведомая шестерня 1 и ведущая шестерня 2): 40 зубьев
- Передача 3 (Ведомая шестерня 2): 20 зубьев
Передаточное отношение первой ступени
$$R_1 = \frac{\text{Количество зубьев на шестерне 1}}{\text{Количество зубьев на шестерне 2}} = \frac{80}{40} = 2:1$$
Передаточное отношение второй ступени
$$R_2 = \frac{\text{Количество зубьев на шестерне 2}}{\text{Количество зубьев на шестерне 3}} = \frac{40}{20} = 2:1$$
Общее передаточное отношение
$$R_{\text{итого}} = R_1 \times R_2 = 2 \times 2 = 4:1$$
Б. Планетарные передачи
1. Что такое планетарная передача?
Планетарная система передач состоит из солнечная шестерня в центре один или несколько планетарные передачи которые вращаются вокруг него, и неподвижная коронная шестерня (внешняя шестерня), с которой одновременно зацепляются планетарные шестерни.
2. Принцип работы планетарной передачи
- Зс: Солнечная шестерня
- Зп: Планетарная передача
- Зг: Кольцевая шестерня
- Ф1: Сила между солнечной шестерней и планетарной шестерней
- Ф2: Сила между планетарной шестерней и коронной шестерней

3. Как рассчитать передаточное отношение планетарной передачи
Формула
$$i = \frac{Z_r}{Z_s}$$
Приведенные данные
- Фиксированный компонент: Планетный перевозчик
- Солнечная шестерня (Zs): 20 зубов
- Зубчатый венец (Zr): 74 зуба
Передаточное отношение
$$i = \frac{Z_r}{Z_s} = \frac{74}{20} = 3,7$$
Внимание!
Общее передаточное отношение многоступенчатой планетарной системы передач равно произведению передаточных чисел каждой ступени.
$$i_{\text{итого}} = i_1 \times i_2 \times i_3 \dots$$
• C. Червячные передачи
1. Что такое червячная передача?
Червячная передача представляет собой передаточное устройство, состоящее из червячное колесо и а червь. Принцип его работы заключается в приведении во вращение червячного колеса посредством вращения червяка, тем самым достигая снижения скорости и изменения направления передачи крутящего момента.
2. Принцип работы червячной передачи
- Зколесо: Количество зубьев на червячной передаче
- Зчервь: Количество нитей (головок) на черве (обычно 1 или 2, но может быть и больше)

Формула
$$i = \frac{z_{\text{червячное колесо}}}{z_{\text{червяк}}}$$
Приведенные данные
Предполагать:
- зколесо: Количество зубьев червячной передачи = 40
- зчервь: Количество нитей на червяке = 1
Передаточное отношение
$$i = \frac{z_{\text{червь}}}{z_{\text{колесо}}} = \frac{1}{40} = 40:1$$