Способы соединения частей: шестеренки

Источники информации:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Зубчатое_колесо
https://zen.yandex.ru/media/inzhener_konstruktor/mehanicheskie-peredachi-vrascatelnogo-dvijeniia-harakteristiki-vidy-princip-raboty-6088259f31d7e506c0a86ae8
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D1%83%D0%B1%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0#:~:text=%D0%97%D1%83%D0%B1%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%8F%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0%20%E2%80%94%20%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%85%D0%B7%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9%20%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%20%D0%BF%D0%BE,%D0%B8%D0%BB%D0%B8%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%83%D1%8E)%20%D0%B7%D1%83%D0%B1%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%8E%20%D0%BF%D0%B0%D1%80%D1%83%20%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F.
https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.42df3290-62577716-6b45fc52-74722d776562/https/www.quora.com/Who-invented-a-gear
https://stanokcnc.ru/articles/zubchatye-peredachi-vidy-i-sfery-primeneniya-dostoinstva-i-nedostatki/
https://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/reechnaya-peredacha.html
https://stankiexpert.ru/tehnologii/izgotovlenie-zubchatykh-shesteren.html
https://infourok.ru/issledovatelskij-proekt-chem-interesno-zubchatoe-koleso-5498246.html?

Цель: изучить работу шестеренки, процесс изготовления и применение

Зубчатое колесо или шестерня, зубчатка — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.
Зубчатая передача — трехзвеньевый механизм по передаче мощности вращением, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колёсами (или зубчатым колесом и зубчатой рейкой), образующими на базе общего неподвижного звена вращательную (или поступательную) зубчатую пару зацепления.

Принцип работы зубчатой передачи
Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования крутящего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому крутящий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым.
Если диаметр ведущего колеса меньше, то крутящий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот.

Достоинства использования шестеренок
1. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.
2 .Площадь контакта увеличена по сравнению с прямозубой передачей, таким образом, предельный крутящий момент, передаваемый зубчатой парой, тоже больше.
3. Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:
4. При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
5. Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

Кто изобрел шестеренку?
Самое раннее описание шестеренок было написано в 4 веке до нашей эры Аристотелем. Он писал, что “направление вращения меняется на противоположное, когда одно зубчатое колесо приводит в движение другое зубчатое колесо”
В 3 веке до нашей эры различные греческие изобретатели использовали шестеренки в водяных колесах и часах, а позже в записных книжках Леонардо да Винчи были найдены эскизы шестеренок.

Рассмотрим виды самых часто использыемых зубчатых передач
Основа колеса имеет форму конуса. Оси в таком варианте всегда перекрещиваются. Есть и иные отличительные стороны. Как непрямые зубья.
Форму позволяет увеличить площадь соприкосновения между элементами. А угол достигает 90 градусов. Поэтому фиксация становится более надежной. Также зубья шестеренки утолщаются от основания к вершине и соскальзывание почти полностью исключается.
Коническая передача

Реечная передача
Реечная зубчатая передача получила свое название по одной из деталей – рейке. Это единственное зацепление шестерни, которое меняет не скорость и направление крутящего момента, а тип движения. Вращение привода изменяется на движение в заданной плоскости.
Отличительной особенностью реечной передачи является ее неограниченная продолжительность. Рейки укладываются в один ряд. На стыках подгоняются, чтобы выдерживался модуль.

Цилиндрическая передача
Особым типом цилиндрических зубчатых колес являются колеса с внутренним зацеплением, при котором зубья одного из колес сажаются с внутренней стороны обода. Внутреннее зацепление применяется для получения большей компактности всей передачи.
Зубчатые колеса с внутренним венцом имеют ряд преимуществ: минимизация массогабаритных характеристик механизмов; высокие передаточные отношения (например, в планетарных механизмах) при небольших габаритах редуктора; облегчение компоновки механизмов и машин.

Технология изготовления шестеренок
Заготовки для рассматриваемых изделий получаются методом ковки или литьем, в некоторых случаях при применении технологии резания. Проводится нарезание косозубых колес и других изделий при использовании двух основных технологий:
1.Метод копирования предусматривает фрезерование, при котором прорез между впадинами зубьев образуются при применении, дисковых, модульных или концевых фрез.
2.Метод обкатки сегодня встречается намного чаще. В этом случае механическая обработка предусматривает имитирование зацепления зубчатой пары, одним элементом которой становится червячная фреза.

Необходимые инструменты
1.Если изготовление зубчатых колес проводится при применении технологии обкатки, то требуется эвольвентное зубчатое колесо, изготавливаемое при применении твердого и износостойкого материала.
2.Нарезка зубьев методом копирования проводится червячной фрезой. Она характеризуется определенной геометрией, которая позволяет получить впадины с заданными параметрами.
Также может устанавливаться пальцевая модульная фреза, которая устанавливается в специальном фрезеровальном оборудовании. Можно приобрести модульные фрезы для нарезания зубчатых колес, изготавливаемые при применении износостойких материалов.

Использование шестеренок
Все механические передачи разделяют на две основные группы: передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные); передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, цепные, винтовые).
колёса.
Шевронные колёса
Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Также существуют и другие виды зубчатых передач. Зубчатые барабаны киноаппаратуры - предназначены для точного перемещения кинопленки за перфорацию.
В отличие от обычных зубчатых колес, входящих в зацепление с другими колесами или зубчатыми профилями, зубчатые барабаны киноаппаратуры имеют шаг зубьев, выбранный в соответствии с шагом перфорации. Большинство таких барабанов имеет эвольвентный профиль зубьев, изготавливаемых по тем же технологиям, что и в остальных зубчатых колесах.