Механизм вращения шестерни

Всегда ли меньшая шестерня (шестерня) установлена ​​на входном валу, когда она соединена с большей шестерней, установленной на выходном валу? Есть ли места, где большая передача приводит в движение меньшую передачу?

Два зубчатых колеса используются для передачи вращательного привода между двумя валами.
Относительные скорости вращения обратно пропорциональны количеству зубьев на каждой передаче. Это -

$$\text{Input}_{\text{RPM}} / \text{Output}_{\text{Rpm}} = \text{Output gear}_{\text{teeth}} / \text{Input gear}_{\text{teeth}}$$

Таким образом, если желательно, чтобы выходной вал вращался медленнее, чем входной вал, то выходная шестерня больше. Но если желательно, чтобы выходной вал вращался быстрее, чем входной вал, то выходная шестерня меньше.

Причина указанных выше отношений становится очевидной «по результатам проверки».

При расположении, показанном ниже, для каждого полного (на 360 градусов) вращения малой шестерни большая шестерня вращается только на часть оборота. Большая передача имеет более низкую частоту вращения, чем маленькая передача.

Если бы маленькая шестерня была шестерней ПРИВОДА или ВХОДА, то большая шестерня ПРИВОДА или ВЫХОДА будет вращаться медленнее.

Но

Если бы большая шестерня была ДВИЖУЩЕЙСЯ или ВХОДНОЙ шестерней, то маленькая шестерня ПРИВОДА или ВЫХОДА будет вращаться быстрее

Какой механизм используется, зависит от того, требуется ли увеличение или уменьшение числа оборотов в минуту.

Крутящий момент или «крутящая сила» обратно пропорциональна скорости.
То есть более медленный поворотный вал будет иметь пропорционально больший крутящий момент.

Диаграмма из Википедии - Передаточное число

---

Посмотрите на приведенные ниже примеры, и вы увидите, как размер шестерни соотносится с относительной частотой вращения вала:

Несколько анимированных примеров

3 сетчатых механизма анимированный пример

Анимированный пример 2 к 1 скорости

---

Пример 1: 1 и 1: 2 из принципиально не связанного вопроса биологии обмена стека

Есть много примеров передачи с низкой входной скоростью на высокую выходную скорость:

• кухня "салатный прядильщик"
• старомодная сирена с ручным заводом
• электрический генератор, подключенный к ВОМ трактора (отбора мощности) - также ветряные генераторы
• шестерня повышенной передачи в любой трансмиссии транспортного средства
• регулятор скорости на паровом двигателе или во многих видах часовых механизмов

Действительно, любой вид пружинных или весовых часов работает именно так. Пружина или груз используется для приложения крутящего момента к медленнейшей передаче в механизме, а спуск (например, балансировочное колесо или маятник) на другом конце системы передач регулирует скорость.

В некоторых случаях более эффективно использовать ременную передачу для такого изменения скорости. Например, старомодное «прялка» для изготовления ниток.

Любые механические часы или часы полагаются на движущую силу, прилагаемую к большой передаче («колесо»), которая приводит в движение меньшую («шестерню»). Таким образом, вес в длинных часах подвешен на тросе, веревке или цепи от «большого колеса» (обычно совершая вращение каждые 12 часов), а скорость вращения зависит от запасного колеса (которое часто имеет секундную стрелку). установлен на нем).

Обратите внимание, что форма зуба при зацеплении обычно отличается: трение критически важно в часах, передача больших сил обычно меньше (и это обычно достигается за счет того, что большое колесо толще, чем другие). Таким образом, зубы обычно имеют циклоидальную форму, где глубокая часть прорези в зубе приблизительно прямоугольная, что означает, что основание зубца шестерни подрезано. Это принципиально более слабая форма зубьев, тем более что шестерни могут иметь всего 6 зубьев, но свободно вращаются с небольшим трением и нулевым углом давления (см. Ниже).

Например

(с этой страницы )

Крайний случай - шестерня фонаря

(с этой страницы ), где зубец шестерни полностью подрезан!

Вы никогда не смазываете зубья часов или колесных часов: это только увеличивает вязкость (то есть трение), приводит к напрасной трате мощности и никак не влияет на износ. Это связано с тем, что контактные поверхности зубцов переворачиваются друг на друга, и при этом не происходит скольжения. (Шарниры, если они не работают в балластах, требуют смазки. Джон Харрисон использовал балласты для прототипа морского хронометра).

В отличие от этого, в то время как скорость переключения также включает в себя контактные поверхности, катящиеся друг над другом, обычно целью является усиление усилия, и для этого требуется наименьшее количество материала, требуется более прочная форма зуба. Обычно это эвольвентная форма зуба , где каждый зуб шире у основания, как клин.

Это означает, что зубья давят друг на друга, а также поворачивают друг друга под углом, известным как угол давления (в современных передачах обычно 20 градусов, ранее 14,5 градусов). Таким образом, оси раздвигаются, увеличивая трение на осях и требуя более сильной коробки передач. (Анимация на странице Википедии преувеличивает угол давления). Традиционно эвольвентные зубчатые валики вырезаются только до 12 зубцов, при этом 20-градусный ПА обеспечивает большее трение, но более крепкие зубы с более широкими корнями.

Итак: да, зубчатая передача может использоваться для увеличения скорости вращения, но обычно для этого требуется другая форма зуба, в противном случае она теряет большую мощность при трении.