передаточные числа рядов и главных пар

Какое оптимальное передаточное число коробки передач?

Практически любая коробка передач в современных автомобилях состоит из набора шестерен, которые используются для обеспечения нужного режима работы двигателя и для передачи необходимого крутящего момента на колеса через КПП. Исключением является вариатор CVT, который использует бесступенчатые технологии в своем переключении. Все остальные широко распространенные коробки применяют именно шестерни, которые имеют разные размер и могут обеспечить необходимые особенности работы машины. Одной из основных характеристик КПП является так называемое передаточное число.

Если бы в автомобиле не было коробки передач, сдвинуть его с места было бы сложной задачей. А после того, как авто тронулось бы, невозможно было бы набрать нормальную скорость, ведь двигатель очень быстро раскручивается и доходит до пика своих возможностей. Потому был придуман дополнительный блок с шестеренками, которые включаются в зависимости от скорости и режима работы автомобиля. Сегодня мы поговорим о таком моменте технических характеристик машины, как передаточные числа коробки.

Природа передаточного числа и сфера влияния данной характеристики КПП

У каждого производителя существуют собственные соображения о том, как определять оптимальное число для коробки. Природа этого значения достаточно проста — вычисляется соотношение количества зубьев ведущей и ведомой шестерни. Если ведущая шестеренка имеет 60 зубьев, а ведомая — 30, то передаточное число будет равно 2 (60:30). Если же наоборот, ведущая шестеренка будет обладать 30 зубьями, а ведомая — 60, то передаточное число будет равно 0.5 (30:60).

Сфера влияния этого фактора достаточно серьезная. Если передаточное число коробки подобрано на заводе не слишком хорошо, автомобиль будет крайне сложно эксплуатировать. Потому концерны стараются максимально точно настраивать качественную работу КПП в этом аспекте. В современных условиях наиболее распространенные диапазоны передаточных чисел для стандартной и популярной 5-ступенчатой механической коробки следующие:

• первая передача зачастую обладает числом от 3 до 4;
• вторая передача обладает передаточным числом от 2 до 2.9;
• третья передача от 1.2 до 1.9;
• четвертая передача от 0.9 до 1.2;
• пятая передача от 0.7 до 0.9;
• передача заднего хода от 3 до 4.

Для автоматических коробок передач зачастую используют более длинные диапазоны, чтобы получить плавную и эластичную работу агрегата в различных режимах. С помощью передаточного число определяется длина передач, что серьезно влияет на качество и комфорт поездки водителя за рулем. Если передаточные числа настроены неудачно, ездить на машине с механической коробкой будет страшно неудобно. А на автомате с плохой настройкой будут проявляться постоянные рывки, расход топлива будет значительно завышен.

Вот такие особенности определяет передаточное число коробки передач. Главной задачей правильной настройки этого механизма является обеспечение нормальной работы двигателя в различных режимах. Именно после определения передаточных чисел и прочих особенностей коробки производитель создает рекомендации по скоростным режимам и оборотам для переключения передач. А также в связи с этой информацией и ее особенностями настраиваются прочие механизмы автомобиля.

Каким должно быть оптимальное передаточное число в коробке?

Говорить про оптимальные показатели в данном случае невозможно. Передаточное число коробки переда подбирается на заводе при изготовлении автомобиля, оно является неотъемлемой характеристикой конкретной коробки передач. Потому говорить о каких-либо цифровых значениях в данной связи невозможно. Это то самое, что говорить о превосходстве зимней резины над летней. Они просто разные, потому их эксплуатируют в различные сезоны. С передаточным числом все несколько иначе, ведь его особенности влияют на повадки машины.

Но для каждого водителя идеальные повадки автомобиля также разные, потому сложно определить оптимальное передаточное число. Также зависит удобство управления авто с конкретным передаточным числом от мощности двигателя, его способности тянуть с самых низов. Иначе водителю придется постоянно переключать передачи, а автоматическая коробка будет постоянно задействовать быстро выходящие из строя механизмы. Важно подобрать правильное передаточное число КПП, чтобы обеспечить следующие важные аспекты:

• удобная эксплуатация автомобиля без чрезмерного количества переключения передач на механике или автомате;
• нормальная динамика автомобиля, которая определяется именно настройками каждой отдельной передачи;
• отличная работа в комплексе всех передач, отсутствие выхода из общего строя одного из режимов поездки;
• обеспечение нормального расхода топлива при обычной эксплуатации автомобиля и отсутствие перегазовок;
• наличие длинной последней передачи, которая может разогнать авто до максимальной скорости;
• обеспечение эластичных условий эксплуатации силового агрегата, а также самого модуля КПП;
• полная совместимость разработанного двигателя с передаточными числами трансмиссии в автомобиле.

Именно по этим причинам для каждого отдельного двигателя производитель разрабатывает коробку с определенными передаточными числами. Мало того, установка неродной коробки на автомобиль чревата серьезными последствиями. Если вы решите поставить на ваше авто коробку передач от более мощной модификации того самого двигателя, то обеспечите серьезные нарушения в эксплуатации авто. Придется задуматься о большом износе двигателя и не слишком удобных вариантах переключения передач.

При установке на двигатель коробки передач с менее мощного силового агрегата вы украдете у себя часть потенциала машины. Коробка не будет раскрывать весь потенциал агрегата, а также заставит тратить больше топлива на поездку. Это самые главные причины, которые заставляют автомобильных производителей изготавливать постоянно новые коробки с более универсальными и хорошими для эксплуатации настройками. Передаточные числа также сильно зависят от предназначения машины.

Если вы хотите получить больше сведений и технических моментов о коробке передач, ее характеристиках и конструкции, смотрите следующее видео:

Подводим итоги

Очень важный аспект передаточных чисел трансмиссии является одной из самых главных характеристик этого узла вашего автомобиля. Крайне важно, чтобы ваша машина обладала родной коробкой передач, потому как двигатель не сможет долго полноценно работать под управлением другой трансмиссии с измененными передаточными числами. Часто установка новых шестерен становится объектом тюнинга автомобилей. Задумайтесь, хотите ли вы вдвое уменьшить ресурс двигателя, получив пару дополнительных лошадиных сил.

Вопрос настройки передаточных чисел сегодня является одной из главных проблем слабых в инженерном плане компаний-производителей автомобильного транспорта. Именно из-за неудачных решений в конструкции коробки передач вышло так, что некоторые авто совершенно не могут выполнять свои задачи и реализовывать потенциал мощных и неплохих силовых агрегатов. Если у вас есть, чем дополнить рассказ о передаточных числах трансмиссии автомобиля, расскажите свое мнение в комментариях к записи.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей . В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример из дворника.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Механический одометр — это еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен.Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую проблему. Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково.Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни. Обычное место, где требуется возможность такой же оси, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи ( планет ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи.Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная. Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно — это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных редукторов заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход — солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи обернулось вокруг солнечной шестерни один раз в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример из дворника.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Механический одометр — это еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей .Планетарные передачи решают следующую проблему. Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни.Обычное место, где требуется возможность такой же оси, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи ( планет ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная.Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно — это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных редукторов заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход — солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи обернулось вокруг солнечной шестерни один раз в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример из дворника.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Механический одометр — это еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей .Планетарные передачи решают следующую проблему. Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни.Обычное место, где требуется возможность такой же оси, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи ( планет ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная.Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно — это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных редукторов заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход — солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи обернулось вокруг солнечной шестерни один раз в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример из дворника.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Механический одометр — это еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей .Планетарные передачи решают следующую проблему. Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число — использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни.Обычное место, где требуется возможность такой же оси, — это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи ( планет ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная.Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно — это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных редукторов заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход — солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи обернулось вокруг солнечной шестерни один раз в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Как рассчитать передаточное число? — х-инженер.org

Шестерни являются жизненно важным компонентом машин, робототехники, транспортных средств, аэрокосмической продукции и так далее. Наверное, все, что движется, в каждой машине есть хотя бы одна шестерня.

Самым простым применением является редуктор . Это машина, оборудование, которое преобразует входную скорость и крутящий момент в выходную скорость и крутящий момент. Под преобразованием мы понимаем амплификацию или редукцию . Уровень трансформации задается передаточным числом .

Редуктор — это коробка передач только с одной передачей. Передаточное число получается за счет зацепления двух цилиндрических зубчатых колес .

Изображение: Анимация редуктора (щелкните изображение для анимации)

Редуктор обычно используется в качестве усилителя крутящего момента . Например, вам нужно привести в действие гидравлический насос, которому требуется большой крутящий момент. Ваш источник энергии — это, скажем, электродвигатель. Между мотором и насосом устанавливаем шестеренчатый редуктор.

Как рассчитать передаточное число?

Если вам необходимо увеличить крутящий момент двигателя в 3 раза, то вам понадобится редуктор с коэффициентом 3.0 Передаточное число . Чтобы рассчитать передаточное число двух зубчатых колес с зацеплением, нам необходимо знать:

• количество зубьев как входной, так и выходной шестерни
• базовый диаметр или радиус как входной, так и выходной шестерни

Изображение: Схема сил зубчатой ​​сетки

В таблице ниже у нас есть все физические значения, которые мы собираемся использовать в наших расчетах. Со знаком вопроса (?) У нас есть все переменные, которые нам нужно вычислить.

Под вводом понимается источник энергии, в нашем случае это может быть электродвигатель.Под мощностью мы подразумеваем, где подается мощность (например, гидравлический насос).

Передаточное число i можно рассчитать двумя способами:

• как отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубцов ведущей шестерни

• как отношение между базовым радиусом выходной шестерни и базовым радиусом входной шестерни

Базовый радиус измеряется от центра вращения шестерни до точки контакта зубьев.Тот же результат достигается при использовании внешнего радиуса, который проходит от центра шестерни до вершины зубьев.

Заменяя математические выражения на фактическое количество зубьев и радиус, мы получаем передаточное число i :

Связь между выходным крутящим моментом и входным крутящим моментом следующая:

Зубчатый редуктор будет усиливать входной крутящий момент в количестве, равном передаточному отношению:

Соотношение между выходной скоростью и входной скоростью следующее:

Редуктор уменьшит входную скорость в несколько раз равно передаточному отношению:

Теперь мы собираемся продемонстрировать, почему значение выходного крутящего момента — это входной крутящий момент, умноженный на передаточное число.Кто придумал эту формулу?

В точке контакта между зубьями шестерен возникает касательная сила. Эта касательная сила может быть вычислена функцией входной шестерни и функцией выходной шестерни.

Мы знаем, что крутящий момент — это произведение прилагаемой силы на длину плеча рычага. В нашем случае сила — это тангенциальная сила между зубьями, а рычаг — это радиус шестерни.

Отсюда мы извлеките касательную силу:

Такая же сила действует на выходную шестерню:

Соединяя два математических выражения тангенциальной силы, мы получаем:

Теперь давайте продемонстрируем влияние передаточного числа на выходную скорость.Мы используем то же изображение, что и выше, но с обозначениями скорости вместо сил.

Изображения: Схема скоростей зубчатого зацепления

Тангенциальная скорость одинакова в точке контакта двух шестерен. В качестве тангенциальной силы мы можем записать функцию тангенциальной скорости входной шестерни и выходной шестерни:

Мы знаем, что тангенциальная скорость — это произведение между радиусом и скоростью вращения.

Такая же скорость применяется на выходной шестерне:

Соединяя два математических выражения тангенциальной скорости, мы получаем:

К концу этого урока вы должны знать, как рассчитать функцию передаточного числа шестерен, а также влияние шестерни. соотношение по крутящему моменту и скорости.

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Калькулятор передаточного числа

Этот калькулятор передаточного числа определяет механическое преимущество, которое двухступенчатая установка дает в машине. Передаточное число дает нам представление о том, насколько выходная шестерня ускоряется или замедляется, или сколько крутящего момента теряется или увеличивается в системе. Мы снабдили этот калькулятор уравнением передаточного числа и уравнением редуктора, чтобы вы могли быстро определить передаточное число ваших шестерен.Чтобы узнать больше о расчете передаточного числа и о том, как это важно при создании простых (и даже сложных) машин, продолжайте читать.

Но сначала: что такое шестерня?

Шестерня представляет собой зубчатое колесо, которое может изменять направление, крутящий момент и скорость вращательного движения, приложенного к нему. Шестерни бывают разных форм и размеров, и эти различия описывают поступление или передачу вращательного движения. Передача движения происходит, когда две или более шестерен в системе сцепляются вместе во время движения.Мы называем эту систему шестерен зубчатая передача .

В зубчатой ​​передаче поворот одной шестерни также приводит к вращению других шестерен. Шестерня, которая изначально принимает крутящее усилие либо от мотора с приводом, либо вручную (или ногой в случае велосипеда), называется входной шестерней . Мы также можем назвать это ведущей шестерней, поскольку она инициирует движение всех других шестерен в зубчатой ​​передаче. Последняя шестерня, на которую влияет входная шестерня, известна как выходная шестерня .В двухступенчатой ​​системе мы можем назвать эти шестерни ведущей шестерней и ведомой шестерней соответственно.

Результирующее движение выходной шестерни может происходить в том же направлении, что и входная шестерня, но это может быть другое направление или оси вращения в зависимости от типа шестерен в зубчатой ​​передаче. Чтобы помочь вам это наглядно представить, вот иллюстрация различных типов шестерен и их взаимосвязей между входами и выходами:

Что такое передаточное число и как его рассчитать

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 входной шестерни на окружность выходной шестерни. Мы можем определить окружность конкретной шестерни так же, как 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 рассматривать только диаметр или радиус шестерен:

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

Точно так же 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 ведущей шестерни * (толщина шестерни + расстояние между зубьями)) / (количество зубьев ведомой 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 делитель.
• десятичное число — выражение передаточного числа в виде десятичного числа дает нам быстрое представление о том, насколько необходимо 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 ​​системы.

Понимание передаточного числа и значений механического преимущества

Передаточные числа довольно легко понять, и теперь, когда мы знаем, как рассчитать передаточное число, не лучше ли узнать, как оно влияет на сами шестерни? Чтобы лучше объяснить передаточные числа, давайте рассмотрим систему из двух шестерен, в которой входная и выходная шестерни имеют десять и сорок зубьев соответственно:

Следуя нашему уравнению передаточного числа, мы можем сказать, что эта зубчатая передача имеет передаточное число 10:40, 10/40 или просто 1/4 (или 0.25). Это передаточное число означает, что выходная шестерня будет вращаться только на 1/4 полного оборота после того, как входная шестерня совершит полный оборот. Продолжая в том же духе и сохраняя постоянную входную скорость, мы видим, что выходная шестерня также составляет 1/4 скорости входной скорости. Другими словами, скорость входной шестерни в четыре раза превышает скорость выходной шестерни, как показано на анимированном изображении ниже:

В то время как эта установка демонстрирует редуктор с точки зрения скорости, в свою очередь, он дает нам выход, который имеет на больше крутящего момента по сравнению с входом.Обратное передаточное число составляет 4/1, поэтому мы можем сказать, что мы получаем в четыре раза больше механического преимущества, когда дело касается крутящего момента.

Важное примечание о промежуточных шестернях

Прямозубая цилиндрическая шестерня с любым числом зубцов между входной и выходной шестернями не изменяет общее передаточное число зубчатой ​​передачи. Однако эта шестерня (или шестерни) может изменять направление выходной шестерни. Мы называем эту промежуточную шестерню промежуточной шестерней. В качестве примера приведем редукторную систему 1: 2,5 с дополнительной промежуточной шестерней:

Без промежуточной шестерни — та же зубчатая передача.Обратите внимание, что направление выходной шестерни обратное:

Реальные простые машины с шестернями

Мы видим шестерни в повседневной жизни, и, чтобы лучше понять передаточные числа, вот несколько реальных примеров простых машин с шестернями в них:

Механическое преимущество по скорости