4.2. Характеристика передаточных механизмов

Одним из основных элементов машины является передаточный механизм, установленный между двигателем и исполнительным органом. Передаточный механизм должен обеспечивать с заданной степенью точности передачу движения и его преобразование, быть экономичным и безопасным в работе.

Выбор типа передаточного механизма зависит от его назначения, режима и условий его работы.

В табл. 4.4 приведена сравнительная характеристика передач.

Таблица 4.4

Преимущества и недостатки основных типов передач

Тип передач	Преимущества	Недостатки
Зубчатая: цилиндрическая прямозубая, косозубая, коническая Червячная Планетарная зубчатая Волновая зубчатая Винт-гайка с трением качения	Высокий КПД Постоянство передаточного отношения из-за отсутствия скольжения (U=26). Большое передаточное число в одной ступени. Возможность самоторможения. Плавность и бесшумность (U=1040) Малые габариты и масса (U=3100) Большое передаточное число в одной ступени. Меньше масса и габариты. Возможность передачи движения в герметичное пространство. Высокая демпфирующая способность (U=80300). Высокий КПД (до 0.9)	Малое передаточное число в одной ступени. Шум при работе со значительными скоростями Низкий КПД Использование цветных металлов Большее число деталей. Сложность сборки. Требования большой точности изготовления и высокого качества материала гибкого колеса. Ограниченная частота вращения ведущего вала генератора волн деформации во избежании усталостного разрушения гибкого колеса Сложность изготовления. Требование хорошей защиты от загрязнений. Необеспеченность точного и постоянного передаточного отношения.

Все передачи можно разбить по способу передачи движения на три группы:

• передачи вращения;

• передачи, для преобразования вращательного движения в поступательное;

• передачи, для преобразования движения по заданному закону.

Наиболее широкое распространение в технике получило вращательное движение, так как оно может быть осуществлено наиболее простыми способами.

Передачи используются как для понижения (редукции), так и для повышения угловой скорости двигателя до заданной угловой скорости рабочего звена (органа) машины. В зубчатых передачах первые, называются редукторами, а вторые – мультипликаторами.

Необходимость применения передач, располагаемых между двигателем и исполнительным механизмом машины обусловлена следующими причинами:

а) скорости движения исполнительных органов машины чаще всего отличны от скоростей стандартных двигателей;

б) в процессе эксплуатации машины необходимо регулировать скорости исполнительного механизма и соответственно вращающие моменты вероятнее всего в пределах, не осуществляемых непосредственно двигателем из-за неэкономичности или невозможности;

в) характер и законы движения, обеспечиваемые двигателем, отличаются от предусматриваемых для исполнительного механизма;

г) одним двигателем необходимо привести в движение несколько исполнительных механизмов с различными скоростями;

д) непосредственно из-за больших расстояний между двигателем и исполнительным механизмом или по соображениям безопасности, удобства обслуживания или габаритов машины.

По способу передачи вращательного движения от ведущего вала к ведомому различают передачи трением и зацеплением; непосредственного касания (фрикционные, зубчатые, червячные, глобоидные, гипоидные, спироидные, волновые, винтовые) и с гибкой связью (ременные, зубчатоременные, цепные); по назначению – кинематические и силовые; по характеру изменения передаточного отношения – с постоянным и изменяющимся передаточным отношением (ступенчато и бесступенчато); по относительному движению валов – обыкновенные и сателлитные; по взаимному расположению валов в пространстве – между параллельными, пересекающимися, перекрещивающимися и соосными осями валов. Выбор того или иного типа передачи обуславливается габаритами, массой и компоновочной схемой машины, режимом ее работы, частотой и направлением вращения ведущего и ведомого валов, пределами и условиями регулирования их скорости.

Передачами для преобразования вращательного движения в поступательное могут служить винтовые механизмы скольжения, шариковинтовые и планетарновинтовые механизмы.

Для преобразования закона движения используются следующие передаточные механизмы: рычажные, кулачковые, мальтийские и т. д.

Передаточный механизм должен обеспечивать с заданной степенью точности передачу движения и его преобразование, быть экономичным и безопасным в работе.

Выбор типа передаточного механизма зависит от его назначения, режима и условий его работы.

Важнейшей характеристикой передач вращательного движения является передаточное отношение, которое показывает, во сколько раз угловая скорость  (или частота вращения n) одного звена больше или меньше угловой скорости (частоты вращения) другого. Для схемы передачи (рис.9) получим

, (4.2)

где ₁ – угловая скорость ведущего звена;

₅ – угловая скорость ведомого звена.

Привод может включать несколько передаточных механизмов (ступеней). При этом значение общего передаточного отношения определяется произведением передаточных отношений отдельных кинематических ступеней привода

(4.3)

Рис.4.6. Пример привода вращательного движения: 1- электродвигатель; 2- ременная передача; 3- -зубчатый редуктор; 4 – цепная передача

При разбивке общего передаточного отношения следует руководствоваться кинематическими возможностями отдельных передач (см. табл. 4.5). Заметим, что в этой таблице приведены рекомендуемые интервалы передаточных чисел.

Если к ведущему валу передачи подвести мощность Р₁, то с ведомого можно будет отобрать мощность Р₂, которая несколько меньше затраченной Р₁ (следствие потерь на трение и др. сопротивления). Эти потери выражаются коэффициентом полезного действия:

 = Р₂/ Р₁ (4.4)