1.2. Кинематические характеристики передач

Кинематические исследования передач проводят для оценки кинематических характеристик и последующего решения задач динамики. Цель такого исследования – изучение движения звеньев механизмов независимо от действующих сил. При этом определяют положение элементов передачи, линейные и угловые скорости, передаточные отношения. Исходными данными служат размеры конструкции элементов.

В передачах, в которых вращательное движение преобразует во вращательное, передаточным отношением i называется отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев передачи. Его записывают с индексацией, показывающей, в каком направлении происходит движение:

.

Передаточное отношение, определяемое отношением угловых скоростей, - величина безразмерная. В случае, когда передача движения сопровождается изменением его вида, например, поступательного во вращательное или наоборот, передаточное отношение является величиной размерной.

Передаточное отношение может быть постоянным или переменным.

В общем случае передаточное отношение выражают через отношение частных производных от перемещения по обобщённой координате:

.

Это позволяет заменить отношение скоростей отношением соответствующих перемещений.

К передачам, имеющим переменное передаточное отношение, относятся синусный, тангенсный и кулачковый передачи, а также передачи, которых существует взаимодействие некруглых эллиптических колёс - такие передачи называются вариаторами.

Передачи, в которых скорость движения понижается от ведущего звена к ведомому называются редукторами; они имеют передаточное отношение больше единицы.

Передачи, в которых скорость движения повышается от ведущего звена к ведомому называются мультипликаторами; они имеют передаточное отношение меньше единицы.

1.3. Силовое исследование передач

Такое исследование проводят в целях определения сил, возникающих в элементах конструкции (инерционные, уравновешивающие, силы сопротивления).

Движущая сила, приложенная к ведущему звену передачи, совершает положительную работу. Реакции связей возникают под влиянием сил, действующих в передаче, и зависят от особенностей конструкции и расположения деталей.

Сила полезного сопротивления – сила, для преодоления которой работает конструкция.

Силы тяжести приложены в центрах тяжести соответствующих деталей. Работа силы тяжести может быть либо положительной, либо отрицательной в зависимости от направления движения.

Сила инерции возникает при движении с ускорением. Знак работы силы также зависит от направления движения.

Силы сопротивления среды, силы трения, тормозящие действие токов Фуко совершают чаще отрицательную работу. Полезную работу силы трения выполняют в фрикционных передачах, успокоителях и фиксаторах.

1.4. Динамические исследования передач

Динамические исследования передач проводятся в целях определения параметров движения передач под действием приложенных сил или моментов.

При решении задач динамики, приложенные к передаче силы и моменты заменяют приведёнными к заданной точке или оси вращения. Точку или ось приведения выбирают в соответствии с требованиями расчёта. Значение массы и моментов всех подвижных элементов приборных устройств при этом заменяют приведённым моментом инерции и динамически эквивалентной массой. Для того, чтобы определить закон движения механизма, составляют уравнение кинетической энергии, которое решают относительно искомого кинетического параметра. При полном исследовании динамику исследования передачи разбивают на три этапа: разгон, установившееся движение, торможение.