Принцип работы дифференциальных механизмов

Замкнутый зубчатый дифференциал

Для исключения неопределенности движения выходных звеньев схему разделяющего дифференциала как бы «замыкают». Для образования замкнутой схемы необходимо функционально связать между собой выходные звенья. Полученный таким образом механизм называется замкнутым дифференциалом.

Замкнутый зубчатый дифференциал – это дифференциальный механизм, в котором выходные звенья соединены друг с другом замыкающей передачей с неподвижными осями вращения колес.

Замкнутые дифференциалы являются многопоточными механизмами, что позволяет реализовать большие передаточные числа при высоком КПД. Замкнутые дифференциальные зубчатые механизмы имеют более сложную структуру и относятся к механизмам с подвижностью, равной единице.

Принцип работы дифференциальных механизмов

Принцип ппп

Колеса, оси которых не могут перемещаться, называются центральными, или солнечными, колесами дифференциальной передачи. Перемещающиеся колеса называются планетными колесами, или сателлитами. Звено, несущее подшипники подвижного колеса, называется водилом, или поводком.

Рисунок 25 – дифференциальный зубчатый механизм

1 и 4— центральные колёса (с не­подвижными осями),

2 и 3 — сателлиты (колёса с подвиж­ными осями),

Н — водило (рычаг, несущий подшип­ники сателлитов).

Число степеней свободы дифференци­ального механизма по формуле Чебышева:

W= 3·n - 2·p1 -p₂ = 3·4 -2·4-2 = 2,

где n = 4 - число подвижных звеньев, p1 = 4 - число одноподвижных кине­матических пар (1-0,4-0, Н-0,23-Н), p2 = 2 - число двухподвижных кине­матических пар (1-2, 3-4).

Зависимость между угловыми скоростями звеньев дифференциаль­ного зубчатого механизма определяется формулой Виллиса (англ. 1841 г.)

ω_n - угловая скорость звена n,

ω_k - угловая скорость звена k,

ω_H - угловая скорость водила Н,

U^Hnk - передаточное отношение обращённого механизма (с непод­вижным водилом).

Дифференциальные механизмы практически используются для сложения нескольких движений или для разложения движения на слагаемые.

При определении чисел оборотов и передаточных чисел в дифференциальном механизме большое значение имеет направление вращения.

Если ведущее и ведомое колеса при остановившемся поводке вращаются в одном направлении, то передаточное число считается положительным (+), если направление вращения их различно, то передаточное число считается отрицательным (-).

Для определения числа оборотов пользуются способом расчленения, а затем сложения отдельных дви­жений передачи. Сначала мысленно представляют два колеса прикрепленными к поводку, делающему n-ое количество оборотов в минуту. В этом случае весь дифференциальный механизм будет вращаться как одно целое, как муфта, соединяющая ведущий и ведомый валы, и число оборотов всех колес будет равно n-ому количеству оборотов. После этого мысленно освобождают все колеса механизма от связи с поводком, приводят их к нормальному состоянию. Механизм теперь рассматривается как простая зубчатая передача при остановленном поводке.

Пример. На фиг.111 изображена схема расточной головки расточного станка. Головка построена по принципу дифференциальной зубчатой передачи. Дифференциальный механизм состоит из центральной шестерни z₁ = 17, двух шестерен-сателлитов z₂ = 17 и поводка s, который вращается через вал с числом оборотов n₀ = 200 об/мин. Этот вал вращает также шестерню перебора z₃ = 33, передающую самостоятельное вращение центральной шестерне, т. е. получает самостоятельное вращение через перебор z₃; z₄; z₅; z₆.

Сателлиты вращают винты, служащие для передвижения расточной головки в продольном направлении (для подачи). Необходимо определить число оборотов винтов и величину подачи головки на один ее оборот, если шаг винта t = 12 мм.

Сначала определяется число оборотов n₁ центральной шестерни z₁

Число оборотов винтов, приводимых в движение от сателлитов z₂ и одновременно от поводка, определяется по преобразованной формуле Виллиса

Передаточное число в формулу войдет со знаком (-) так как вращение вала, ведущего солнечную шестерню, и сателлита происходит в разные стороны:

Подача на один оборот составит 17,3 мм.

Планетарные механизмы

Планетарным называется дифференциальный механизм, если в нем одно из звеньев неподвижно. Планетарные механизмы используются:

1) в планетарных редукторах;

2) в планетарных механизмах включения и выключения;

3) в планетарных реверсивных механизмах;

4) в планетарных коробках передач;

5) в планетарных вариаторах, обеспечивающих бесступенчатое изменение величины передаточного отношения в больших пределах. Все эти механизмы надежны и легко управляемы, создают широкие возможности для их использования.

Например, планетарным редуктором можно уменьшить число оборотов в 10000 раз при передаточных числах i = 10, эти редукторы имеют высокий к. п. д. и малые размеры. Планетарные механизмы включения в отличие от простых фрикционных муфт могут обеспечить одновременно с включением и выключением изменение чисел оборотов. Планетарные реверсивные механизмы в отличие от обычных могут изменять не только направление вращения, но и передаточное число передачи. Планетарные коробки передач при большой компактности конструкции дают возможность производить ступенчатое изменение скоростей в более широких пределах при помощи фрикционных муфт и тормозов.

Расчеты чисел оборотов и передаточных чисел в планетарных ме­ханизмах производятся по тем же принципам, что и для дифференциальных механизмов.

Дата добавления: 2015-08-09