一、 Tipos y funciones de engranajes

1.0. Tipos de engranajes
Hay numerosos tipos de engranajes. El método de clasificación más común se basa en el eje de engranaje. En general, se dividen en tres tipos: paralelo - eje, intersección - eje,y el eje transversalLos engranajes de eje paralelo incluyen engranajes espinosos, engranajes helicoidales, engranajes internos, bastidores y bastidores helicoidales, etc. Los engranajes de eje intersectado incluyen engranajes cónicos rectos, engranajes cónicos en espiral,engranajes cónicos de cero grados, etc. Los engranajes de eje cruzado incluyen engranajes helicoidales cruzados, ruedas de gusano y gusano, engranajes hipóides, etc.

(Clasificación y tipos de engranajes).

Las eficiencias enumeradas en este cuadro son las eficiencias de transmisión y no incluyen las pérdidas de los rodamientos, la lubricación por agitación, etc.La malla de los pares de engranajes en ejes paralelos y ejes que se cruzan es básicamente rodante, y el deslizamiento relativo es muy pequeño, por lo que la eficiencia es alta. Para los engranajes helicoidales de eje cruzado y el gusano y la rueda de gusano y otros pares de engranajes de eje cruzado,ya que la rotación se genera mediante deslizamiento relativo para lograr la transmisión de potencia, la influencia de la fricción es muy grande, y la eficiencia de la transmisión disminuye en comparación con otros engranajes.La eficiencia de un equipo es la eficiencia de transmisión del equipo en condiciones normales de montaje.. Si hay una instalación incorrecta, especialmente cuando la distancia de montaje del engranaje cónico es incorrecta y hay un error en el punto de intersección cónico, su eficiencia disminuirá significativamente.

2.0 El papel de los engranajes Los engranajes

Los engranajes deben usarse en parejas para ser efectivos

2.1 Transmitir la potencia del movimiento mecánico:Hay muchos engranajes en muchos automóviles. Estos engranajes pueden ayudar al funcionamiento de automóviles o varias otras máquinas. Por ejemplo, como el dispositivo de cambio en automóviles y cajas de reducción industriales, etc.Con el papel de engranajes, pueden funcionar normalmente.

2.2 Cambiar la dirección del movimiento:
La siguiente figura muestra la ley de cambio de dirección de movimiento por diferentes combinaciones de engranajes.

2.3 Cambiar la velocidad de movimiento:Instalar la combinación de engranajes grandes y pequeños en la máquina puede hacer que la máquina acelere o desacelere rápidamente, como cajas de reducción y dispositivos de aceleración.

2.4 Cambiar el par o la torsión:La combinación de engranajes grandes y pequeños cambiará el par de salida de los engranajes; (Hay una explicación detallada en el tercer punto a continuación.)

二、Relaciones de transmisión y direcciones de rotación de los trenes de engranajes
La relación de transmisión es la relación de las velocidades angulares de dos componentes giratorios en un mecanismo, también conocida como la relación de velocidad.La relación de transmisión del componente a y del componente b es i = ωa/ωb = na/nb, donde ωa y ωb son las velocidades angulares de los componentes a y b respectivamente (radianes por segundo); na y nb son las velocidades de rotación de los componentes a y b respectivamente (revoluciones por minuto).

1.Mecanismo de engranaje de una sola etapa:Un tren de engranajes formado después de que un par de engranajes se entrelazan se llama un mecanismo de engranajes de una sola etapa.

El número de dientes del engranaje de accionamiento del mecanismo de engranaje de un solo paso sea z1, el número de revoluciones sea n1, el número de dientes del engranaje accionado sea z2,y el número de revoluciones será n2La ecuación de cálculo de la relación de transmisión es la siguiente:
La relación de transmisión = z2/z1 = n1/n2
De acuerdo con el valor de la relación de transmisión, el mecanismo de transmisión de una sola etapa se puede dividir en tres categorías:
La relación de transmisión < 1, el mecanismo de engranaje de aumento de velocidad, n1 < n2
La relación de transmisión = 1, mecanismo de velocidad constante, n1 = n2
La relación de transmisión > 1, mecanismo de reducción de velocidad, n1 > n2
2.0 Mecanismo de transmisión de dos etapas:El mecanismo de engranajes de dos etapas está compuesto por dos conjuntos de mecanismos de engranajes de una sola etapa.
La figura siguiente muestra la estructura del mecanismo de engranajes de dos etapas.

La relación de transmisión = z2/z1 * z4/z3 = n1/n2 * n3/n4.

El siguiente es un ejemplo de cálculo de la relación de transmisión de un mecanismo de engranajes de dos etapas.

三、Relación entre par, potencia y velocidad de rotación
Veamos primero algunas fórmulas y entendamos paso a paso.
a. En física, el momento de fuerza, momento de fuerza = fuerza × brazo de palanca (línea recta). La fórmula para calcular el momento de fuerza es M = L × F. La unidad de momento de fuerza es Newton - metro,simplemente llamado N - m, con el símbolo N*m.

El brazo de palanca OA × fuerza Fa = brazo de palanca OB × fuerza Fb.

b. En estado de rotación, el par (momento especial de fuerza) = F (fuerza) × r (radio de rotación), es decir,el producto de la fuerza tangencial y el radio del círculo desde la fuerza hasta el punto de acciónLa fórmula para calcular el par es: M = F*r.

c. La relación entre el par y la velocidad de rotación: T = 9550P / n, P = T * n / 9550; P es la potencia en kilovatios (kW); T es el par en Newton - metros (N·m);n es la velocidad de rotación en revoluciones por minuto (r / min).9550 es una constante.
d. Relación entre potencia y par y velocidad de rotación: potencia (kW) P = par (N·m) T × velocidad de rotación (RPM) n/9550, es decir, P = T*n/9550,que puede entenderse con la siguiente figura.

Como se puede ver en el diagrama de rotación de engranajes, la potencia permanece sin cambios (sin tener en cuenta las pérdidas de transmisión), pero la velocidad de rotación se reduce.Según la potencia = par × velocidad de rotación (*constante), el número de veces que se reduce la velocidad de rotación en el extremo de la rueda es el mismo que el número de veces que se incrementa el par en el extremo de la rueda - esto es lo que se llama el "par de la rueda".
e. La relación entre potencia y par y velocidad angular: Potencia P = par T × velocidad angular ω.
Porque la potencia P = trabajo W ÷ tiempo t, y el trabajo W = fuerza F × distancia s, por lo que P = F × s / t = F × velocidad lineal v. Aquí v es la velocidad lineal.velocidad lineal v del cigüeñal = velocidad angular ω del cigüeñal × radio r del cigüeñal.
La sustitución en la fórmula anterior da: potencia P = fuerza F × radio r × velocidad angular ω. Y la fuerza F × radio r = par. Por lo tanto,puede concluirse que la potencia P = par × velocidad angular ωAsí que la potencia de un motor se puede calcular a partir del par y la velocidad de rotación.

Ejemplos gráficos.

Relaciones complementarias: Las siguientes son para el movimiento circular uniforme.

1Velocidad lineal V = s/t = 2πR/T.

2.Velocidad angular ω = Φ/t = 2π/T = 2πf.

3La relación entre velocidad lineal y velocidad angular: velocidad lineal = velocidad angular × radio, V = ωR.

4La relación entre la velocidad angular y la velocidad de rotación ω = 2πn (aquí la frecuencia y la velocidad de rotación tienen el mismo significado).

5.Periodo y frecuencia T = 1/f.
Las principales cantidades y unidades físicas: longitud del arco (S): metro (m); ángulo (Φ): radiano (rad); frecuencia (f): hertz (Hz); período (T): segundo (s); velocidad de rotación (n): r/s; radio (R): metro (m);velocidad lineal (V): m/s; velocidad angular (ω): rad/s.