Курс: «Физика и механика», модуль «Простые модели»
Урок «Зубчатая передача»
Зубчатую передачу образуют зубчатые колеса, входящие в зацепление и способные эффективно передавать силу и движение.
Механические часы
Самые точные из механических часов в мире, носящие название «Ольсен», изготовлены были для ратуши Копенгагена. Их рождение датируется декабрем 1955 года. На их производство ушло 10 лет и 14 тыс. деталей. Часовые детали способны работать в 570 тыс. разных режимов. Так, полный круг хода полюса мира, к примеру, будет завершен через 25753 лет. Поэтому, этот механизм считают самым медленным в мире.
Урок «Зубчатая передача»
Ведущим зубчатым колесом называется колесо, вращающееся под воздействием внешней силы, например, руки или двигателя.
Ведущее колесо передает внешнюю силу на ведомое колесо, которое тоже начинает вращаться. При помощи зубчатых передач можно изменять скорость, направление движения и силу. Но при этом всегда в чем-то получается выигрыш, а в чем-то – проигрыш. Так, нельзя одновременно увеличить и силу, и скорость вращения.
Чтобы получить значение передаточного отношения двух шестерней, находящихся в зацеплении, нужно разделить количество зубьев на ведомой шестерне на количество зубьев на ведущей. Если у ведомой шестерни 24 зуба и ее приводит в движение шестерня с 48 зубьями, то передаточное отношение составляет 1:2. Это значит, что ведомое колесо будет вращаться вдвое быстрее, чем ведущее.
Зубчатые передачи есть во многих машинах и механизмах, где необходимо контролировать скорость вращательного движения и вращающую силу. Наиболее распространенные примеры: электрический инструмент, автомобиль, взбивалка для яиц!
G1
В данной модели реализуется передаточное отношение 1:1. Ведущее и ведомое колеса вращаются с одинаковой скоростью, потому что у них одинаковое количество зубьев, но в противоположных направлениях.
G2
Данная модель демонстрирует повышающую передачу. Большее ведущее колесо вращает меньшее ведомое, в результате на выходе скорость возрастает, а сила уменьшается.
G3
В данной модели показана понижающая передача. Меньшее ведущее колесо вращает большее ведомое, в результате на выходе скорость уменьшается, а сила возрастает.
G4
В данной модели показано промежуточное, или паразитное, зубчатое колесо. Паразитным здесь является малое колесо. Оно не влияет на скорость и усилие на выходе ведущего и ведомого колес, которые вращаются с одинаковой скоростью и в одном направлении.
G5
Данная модель – пример сложной зубчатой передачи. Она устроена таким образом, что скорость вращения значительно снижается, но при этом существенно увеличивается передаваемое усилие. Меньшее ведущее колесо медленно вращает большее ведомое колесо. Меньшее колесо, расположенное на той же оси, что и ведомое колесо, тоже начинает медленно вращаться и поворачивает второе большое ведомое колесо, заставляя его вращаться еще медленнее.
G6
В данной модели представлена зубчатая передача, настроенная на периодическое движение, то есть ведомое колесо вращается в течение короткого промежутка времени, а затем на какой-то момент останавливается. Скорость здесь достаточно низкая, поскольку движение происходит только тогда, когда ведомое колесо находится в зацеплении с одним из двух ведущих колес.
G7
В данной модели показана коническая зубчатая передача. Два конических зубчатых колеса, находящиеся в зацеплении, передают скорость и усилие без изменения, но под углом 90º.
G8
В данной модели представлен дифференциал. Входное усилие превращается на выходе в два усилия, составляющие угол в 90º. Если на выходе остановить одну ось, скорость другой оси увеличится в два раза, а если блокировать обе оси, то ручку будет невозможно провернуть.
G9
Данная модель демонстрирует червячную передачу. Она значительно понижает скорость, поскольку червячному колесу необходимо сделать один полный оборот, чтобы передвинуть расположенную над ним шестеренку на один зубец, а также меняет направление движения на 90º. Передаваемое усилие значительно увеличивается. Червячные колеса могут использоваться только как ведущие.
G10
В данной модели представлена зубчато-реечная передача. В отличие от предыдущих передач с помощью зубчато- реечной передачи получается только поступательное движение, а не вращательное. При повороте ручки зубчатая рейка двигается вперед или назад в зависимости от направления вращения маленького зубчатого колеса.
Made on
Tilda