Для механізму передачі T1 є моментом рушійних сил, а T2 - моментом сил корисного опору. Усередині передачі рух від ланки до ланки передають взаємно врівноважені сили взаємодії ланок. У кінематичних парах, утворених рухливими ланками між собою і з нерухомим ланкою - стійкою виникають сили тертя. Разом з опором перемішування масла і опором повітря вони складають сили шкідливого опору. У сталому режимі руху механізму робота рушійних сил
де AП.С - робота сил або моментів корисного опору;
AВ.С - робота сил або моментів шкідливого опору.
Ставлення роботи сил корисного опору AПС до роботи рушійних сил AД називається коефіцієнтом корисної дії # 951 ;. Замість відносини робіт можна взяти відношення середніх потужностей за час t. Загальний ККД передачі
У проектних розрахунках загальний ККД передачі визначають за формулою
де # 951; - ККД власне передачі, наприклад, зубчастого зачеплення, вибирають за довідником в залежності від типу передачі, ступеня точності її виготовлення і умов змащення;
# 951; П - ККД пари підшипників, на які спирається вал, приймають (0,99 ... 0,995) для пари підшипників кочення і (0,98 ... 0,99) для пари підшипників ковзання;
n - число послідовно розташованих пар підшипників (валів) передавального механізму.
ККД механізму завжди менше одиниці, тому що в реальних умовах робота сил шкідливих опорів не може бути рівною нулю. ККД передачі і механізму в цілому дорівнює нулю в режимі холостого ходу, тому що при цьому АП.С = 0.
Малюнок 4.1 - Позначення параметрів передач
Геометричні, кінематичні, силові та енергетичні параметри передачі взаємопов'язані. Щоб однозначно задати кінематичну і силову характеристику передачі, досить вказати чотири незалежних параметра. Наприклад, потужність на вході Р1. кВт, частоту обертання вхідного ланки n1. об / хв, передавальне відношення i. ККД # 951; ПРО. (Значення ККД можна знайти за довідником, знаючи тип передачі і підшипників).
Тоді кінематичний і силовий розрахунок передачі проводиться в такому порядку:
знаходять частоту обертання веденого вала, хв -1,
Зубчасті прості: циліндричні (рисунок 4.9 а-г), конічні (рисунок 4.9 е -з). Зубчасті планетарні (рисунок 4.5). Зубчасті хвильові (рисунок 4.6, 4.7). Черв'ячні (рисунок 4.8, а). Гвинтові і гіпоїдні (рисунок 4.8, б. В)
Ланцюгові (рисунок 4.4, а) Зубчатоременние (рисунок 4.4, б)
Передавальне число фрикційної передачі
де D1. D2 - діаметри ковзанок, e - коефіцієнт ковзання, v1. v2 - лінійні швидкості в точці контакту.
Принцип передачі руху силами тертя дозволяє створювати варіатори - передачі з безступінчатим (плавним) регулюванням швидкості. Приклад - на рис. 4.2 (б) - лобовий варіатор. У варіатора i - величина змінна, і їх характеристикою є діапазон регулювання
Фрикційні передачі розраховують на міцність по контактним напруженням (Формули 3.27 - 3.32).
Малюнок 4.2 - Передачі тертям з безпосереднім контактом:
а) - фрикційна з умовно постійним передавальним відношенням; б) - фрикційна із змінним передавальним відношенням і реверсированием; в) - хвильова фрикційна
Малюнок 4.3 - Передача клиновими ременями (Кліноременная)
Малюнок 4.4 - Передачі зачепленням з гнучким зв'язком: а) - ланцюгова; б) - зубчатоременная
За характером руху розрізняють передачі з нерухомими осями коліс, і планетарні (рисунок 4.5), в яких є колеса (сателіти), що обертаються подібно планетам одночасно навколо своєї геометричної рухомий осі і разом з нею - навколо нерухомої осі центрального колеса.
Малюнок 4.5 - Зубчаста планетарна передача:
a. b - центральні колеса: a - сонячне, b - опорна - з внутрішнім зачепленням; g - сателіти; h - водило - обертається ланка, на якому закріплені осі сателітів; O - центральна вісь обертання; # 969; a. # 969; g. # 969; h - кутові швидкості обертання центрального колеса, сателіта і водила; za. zg. zh - числа їх зубів
Механізми з планетарними передачами можуть використовуватися як диференціали. які мають два ступені рухливості. Наприклад, в передачі, зображеної на малюнку 3.5, можна зробити обертовим колесо b. Диференціальні передачі використовують коли необхідно підсумувати два руху або розподіляти рух на два ведених вала в певному відношенні.
Переваги планетарних передач при наявності двох і більше сателітів: менші габаритні розміри і маса, тому що крутний момент передається за кількома потокам; великі передавальні відносини в одному щаблі; менші поперечні сили діють на вали.
Недоліки: потрібна підвищена точність виготовлення і збірки; при великих передавальних відносинах знижується ККД.
У хвильової передачі одне з коліс виконано у вигляді пружного тонкостінного склянки із зовнішніми зубами. Воно знаходиться всередині іншого зубчастого колеса - жорсткого з внутрішніми зубами. Крок зубів на цих колесах однаковий, але число зубів гнучкого колеса менше, ніж жорсткого, на 1, 2, 3 або 4. Щоб забезпечити зачеплення, гнучке колесо деформують генератором хвиль, утворюючи кількість областей зачеплення дорівнює або кратне різниці чисел зубів. Найчастіше використовують передачі з різницею чисел зубів, що дорівнює двом, і таким же числом хвиль (рисунок 4.6). Генератор хвиль може бути виконаний як водило, на кінцях якого вмонтовані два шарикопідшипники (рисунок 4.6), або як профільований кулачок з гнучким підшипником. Обертаючись, генератор хвиль послідовно вводить зуби в зачеплення. Після одного обороту генератора хвиль даний зуб гнучкого колеса входить не в ту ж западину зубів жорсткого колеса, а в западину, що знаходиться на відстані двох кроків зубів в сторону, протилежну напрямку обертання генератора хвиль. Таким чином, гнучке колесо (з числом зубів zg = 160 ... 600) повертається щодо жорсткого колеса набагато повільніше, ніж генератор хвиль.
Малюнок 4.6 - Схема зубчастої хвильової передачі:
# 969; 1 - кутова швидкість ведучого ланки - генератора хвиль; # 969; 2 - кутова швидкість веденого ланки - гнучкого колеса
Переваги хвильових передач: великі передавальні числа (80 ... 300) при малих габаритах і масі, висока кінематична точність, малі навантаження на вали, можливість передачі руху в герметизоване простір без додаткових ущільнень (рисунок 4.7).
Недоліки: складність виготовлення і недостатня довговічність гнучкого колеса.
Малюнок 4.7 - Зубчаста хвилева герметична передача:
А, Б - два середовища, розділені герметично; 1 - провідний вал; 2 - стінка; 3 - гнучке колесо у вигляді глухого склянки, нерухомо і герметично прикріпленого до стінки 2; 4 - жорстке колесо; 5 - генератор хвиль; 6 - ведений вал, з'єднаний з жорстким колесом 4.
Хвильові передачі широко застосовуються в приводах короткочасної дії в хімічній, атомній та космічній техніці, в механізмах промислових роботів і приладів, різних зразках будівельної техніки.
З передач з перехресними осями (рисунок 4.8) найбільшого поширення набули черв'ячні передачі. Гвинтові передачі застосовують переважно в приладах, а гіпоїдні - в тракторах.
Малюнок 4.8 - Передачі з перехресними осями обертання (гіперболоїдних): а) - черв'ячна; б) - гвинтова; в) - гипоидная
За характером зміни швидкості передачі ділять на знижують і підвищують.
По взаємному розташуванню вхідного і вихідного валів передачі обертального руху можуть бути з паралельними, пересічними, перехресними або співвісно розташованими осями обертання.
За конструктивним оформленням передачі можуть бути відкриті (що не мають загального закриває їх корпусу) і закриті (ув'язнені в загальний корпус, що забезпечує захист від пилу і постійну мастило передачі).
За кількістю ступенів, тобто окремих передач, послідовно перетворюють механічну енергію, розрізняють одноступінчасті і багатоступінчасті передачі.
Передача, в якій енергія з вхідного на вихідну ланку передається через кілька паралельно розташованих механізмів, називається багатопотокової передачею. До таких передач належать також розгалужені передачі - приводи від одного двигуна кількох виконавчих механізмів.
Редуктором називають агрегат (механізм, укладений в корпус), що містить передачі зачепленням з постійним передавальним відношенням і призначений для зниження швидкості обертання і збільшення крутного моменту.
Такий же агрегат, але з'єднаний тихохідним валом з двигуном, називають мультиплікатором.
У сучасному машинобудуванні та приладобудуванні найбільш поширеним типом механічних передач є зубчасті передачі. У цих передачах рух передається за допомогою зачеплення пари зубчастих коліс (рисунок 4.9). Менше з зубчастих коліс зчіпною пари називається шестернею, а більше - колесом. Термін «зубчасте колесо» відноситься як до шестерні, так і до колеса. З усіх видів передач зубчасті мають найменші габаритні розміри і втрати на тертя. Зубчасті передачі використовують при потужностях, починаючи від мізерно малих (в приладах) до вимірюваних десятками тисяч кіловат. На малюнку 4.9 (а - г) - циліндричні, (д) - рейкова, (е -з) - конічні зубчасті передачі. У циліндричних передач осі коліс паралельні, у конічних - перетинаються (зазвичай під прямим кутом).
Для валів з перехресними осями застосовують зубчатовінтовие (гіперболоїдних) передачі (див. Рисунок 4.8).
Залежно від форми профілю зуба передачі бувають евольвентні. циклоїдальні і з зачепленням Новікова.
До переваг зубчастих передач відноситься:
1. Висока надійність роботи в широкому діапазоні швидкостей і навантажень.
2. Малі габаритні розміри.
3. Велика довговічність (до 30 - 40 тис. Годин).
4. Високий ККД (До 0,97 - 0,98).
5. Порівняно малі навантаження на вали і підшипники.
6. Сталість передавального відношення.
7. Простота обслуговування.
До недоліків зубчастих передач відноситься:
1. Відносно високі вимоги до точності виготовлення і монтажу.
2. Неможливість плавної зміни передавального відношення.
3. Шум при підвищених швидкостях.
4. Велика жорсткість, що не дозволяє компенсувати динамічні навантаження
Малюнок 4.9 - Зубчасті передачі. Циліндричні передачі з зовнішнім зачепленням: прямозубая (а); косозубая (б); шевронна (в). Циліндрична передача з внутрішнім зачепленням (г). Рейкова передача (д). Конічні передачі: прямозубая (е); косозубая (ж); з круговим зубом (з)