Шестеренка, что это такое, шестерня

Виды и принципы работы зубчатых передач

Большинство механических передач включает в себя зубчатые зацепления. Зубчатые передачи используются для изменения скоростей вращательного движения, направлений вращения и моментов. Они служат для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот, для изменения пространственного расположения элементов трансмиссии и осуществления многих других функций, необходимых для работы машин и механизмов.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

1. Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

Форма зуба

Зацепления различаются по профилю и типу зубьев. По форме зуба различают эвольвентные, круговые и циклоидальные зацепления. Наиболее часто используемыми являются эвольвентные зацепления. Они имеют технологическое превосходство. Нарезка зубьев может производиться простым реечным инструментом. Эти зацепления характеризуются постоянным передаточным отношением, не зависящим от смещения межцентрового расстояния. Но при больших мощностях проявляются недостатки, связанные с небольшим пятном контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Это может приводить к поверхностным разрушениям и выкрашиванию материала поверхностей.

В круговых зацеплениях выпуклые зубья шестерни сцепляются с вогнутыми колесами и пятно контакта значительно увеличивается. Недостатком этих передач является то, что появляется трение в колёсных парах. Виды зубчатых колёс:

1. Прямозубые. Это наиболее часто используемый вид колёсных пар. Контактная линия у них параллельна оси вала. Прямозубые колёса сравнительно дешевы, но максимальный передаваемый момент у них меньше, чем у косозубых и шевронных колёс.
2. Косозубые. Рекомендуется применять при больших частотах вращения, они обеспечивают более плавный ход и уменьшение шума. Недостатком является повышенная нагрузка на подшипники из-за возникновения осевых усилий.
3. Шевронные. Обладают преимуществами косозубых колёсных пар и не нагружают подшипники осевыми силами, так как силы направлены в разные стороны.
4. Криволинейные. Применяются при больших передаточных отношениях. Менее шумные и лучше работают на изгиб.

Прямозубые колёсные пары имеют наибольшее распространение. Их легко проектировать, изготавливать и эксплуатировать.

Материалы для изготовления

Основной материал для изготовления колёсных пар — это сталь. Шестерня должна иметь более высокие прочностные характеристики, поэтому колёса часто изготавливают из разных материалов и подвергают разной термической или химико-термической обработке. Шестерни, изготовленные из легированной стали, подвергают поверхностному упрочнению методом азотирования, цементации или цианирования. Для углеродистых сталей используется поверхностная закалка.

Зубья должны обладать высокой поверхностной прочностью, а также более мягкой и вязкой сердцевиной. Это предохранит их от излома и износа поверхности. Колёсные пары тихоходных машин могут быть изготовлены из чугуна. В различных производствах применяются также бронза, латунь и различные пластики.

Способы обработки

Зубчатые колёса изготавливаются из штампованных или литых заготовок методом нарезания зубьев. Нарезание производится методами копирования и обкатки. Обкатка позволяет одним инструментом вырезать зубья различной конфигурации. Инструментами для нарезания могут быть долбяки, червячные фрезы или рейки. Для нарезания методом копирования используются пальцевые фрезы. Термообработка производится после нарезки, но для высокоточных зацеплений после термообработки применяется ещё шлифовка или обкатка.

Обслуживание и расчёт

Техобслуживание заключается в осмотре механизма, проверке целостности зубьев и отсутствия сколов. Проверка правильности зацепления производится при помощи краски, наносимой на зубья. Изучается величина пятна контакта и его расположение по высоте зуба. Регулировка производится установкой прокладок в подшипниковых узлах.

Сначала надо определиться с кинематическими и силовыми характеристиками, необходимыми для работы механизма. Выбирается вид передачи, допустимые нагрузки и габариты, затем подбираются материалы и термообработка. Расчёт включает в себя выбор модуля зацепления, после этого подбираются величины смещений, число зубьев шестерни и колеса, межосевое расстояние, ширина венцов. Все значения можно выбирать по таблицам или использовать специальные компьютерные программы.

Главными условиями, необходимыми для длительной работы зубчатых передач, являются износостойкость контактных поверхностей зубьев и их прочность на изгиб.

Достижению хороших характеристик и уделяется основное внимание при проектировании и изготовлении зубчатых механизмов.

Чем отличается шестерня от колеса

О том, какова разница между шестерней и зубчатым колесом, стараются узнать далеко не многие любители автомобилей, а порой многие даже путают данные понятия. В действительности, шестерня и зубчатое колесо во многом похожи между собой, однако принципиальных отличий все же больше.

Что представляет собой шестерня

Шестерня – это небольшое колесико с зубьями, которое крепится к специальной вращающейся оси. Поверхность у шестеренки в данном случае может быть как конической, так и цилиндрической.

Шестеренчатые передачи также имеют свою классификацию:

1. Прямозубые. Наиболее распространенный вид шестеренок, у которых зубья зачастую располагаются в радиальных плоскостях.
2. Скошенные. По-другому этот тип называется еще косозубым, а его использование в ходу у бензо- и электрических инструментов. По отношению к вращающейся оси они находятся под определенным углом.
3. Червячные. Их еще называют спиральными шестернями, которые используются преимущественно для рулевого управления автомобилем.
4. Винтовые. Они имеют зачастую форму цилиндра, а также расположены по всей линии винта. Располагаются такие шестеренки на валах, которые расположены перпендикулярно к вращающейся оси.

Данные разновидности являются наиболее распространенными, однако далеко не единственными, поэтому используемый вид напрямую соотносится с тем, какую функцию он должен будет выполнять.

При этом каждая шестеренка имеет определенное количество зубьев, что определяется ее назначением. Разница между количеством используемых зубьев необходима, поскольку благодаря этому фактору появляется возможность регулировать обороты вала и крутящийся момент. Шестеренки также разделяются на ведущие и ведомые. Ведущей называется та шестерня, к которой вращательный момент подводится снаружи, а ведомой – та, с которой она снимается.

Что представляет собой зубчатое колесо

Зубчатое колесо во многом напоминает шестеренку, поэтому многие механики или люди с техническим образованием формальной разницы между ними не видят, если дело не касается каких-то конкретных моментов работы.

Зубчатое колесо является колесом с небольшими зубчиками, которые выпирают в разные стороны. Основная ее задача – это придавать вращательное движение другим деталям, к которым присоединено данное зубчатое колесо. Внешне такое колесо выглядит как диск с конической или цилиндрической поверхностью, а зубчики располагаются на разном расстоянии друг от друга. Причем количество зубьев может сильно разниться, все зависит от того, чему именно служит то или иное колесо, какова его основная задача.

Использование зубчатых колес также нередко осуществляется парами, чтобы все процессы проходили максимально равномерно и спокойно. Задача любого вращательного механизма, в котором используется зубчатое колесо – это преобразование определенного количества оборотов во вращательный момент. Количество зубьев на колесе сильно влияет на то, насколько плавной будет передача, поэтому, чем их больше, тем более плавной будет скорость передачи. В том случае, если диаметр зубчатого колеса несколько больше, чем ведомая шестерня, то вращательный момент ведомого элемента может, как уменьшаться, так и увеличиваться, все зависит от скорости вращения.

В чем заключаются сходства между шестерней и зубчатым колесом

Между шестерней и зубчатым колесом можно отметить несколько схожих моментов:

• Как и шестерня, зубчатое колесо может быть как ведомым, так и ведущим элементом в общей системе.
• У шестерни и у зубчатого колеса форма может быть как цилиндрической, так и конической, все зависит от той функции, которую конкретная деталь выполняет.
• При помощи шестеренки и зубчатого колеса можно маневрировать на почве скорости вращательного элемента, либо уменьшая ее, либо увеличивая.
• Шестеренки и зубчатые колеса одинаково эффективно можно использовать на электрических и бензоинструментах, однако больше всего используют именно шестеренки, так как они обеспечивают устойчивость механизма.
• Шестеренка и зубчатое колесо могут использоваться для запуска вращательных осей.

Внешние сходства между шестеренкой и зубчатым колесом обоснованы также еще тем, что зачастую эти два элемента могут выполнять схожие функции и быть взаимозаменяемыми в определенных системах и механизмах.

В чем заключаются отличия между шестеренкой и зубчатым колесом

Между шестеренкой и зубчатым колесом при детальном рассмотрении имеются определенные различия:

1. Зубчатые колеса используются в механизмах посложнее, тогда как шестеренки – это, как говорится, мастера на все руки.
2. Используются шестеренки преимущественно парами, тогда как зубчатое колесо можно использовать в том или ином механизме в единственном экземпляре.
3. Размеры ведомых шестерен и зубчатых колес могут сильно отличаться друг от друга. Зачастую зубчатое колесо имеет больший диаметр, чем шестеренка, особенно, если используется в мощных системах.

Исходя из всех вышеприведенных фактов, можно сказать, что по своему функционалу шестеренка и зубчатое колесо является примерно одним и тем же элементом. Различия между ними могут быть заметны только в каких-то сложных механизмах, так как они по-разному воздействуют на результат, однако большинство людей, имевших с этим дело, нередко утверждают, что формальной разницы между данными элементами нет.

Мешок шестеренок для ремонта игрушек

• Цена: $1.72 (за 58шт.)

• Перейти в магазин

Приветствую! У вас есть дети? А игрушки, которым дети поломали шестеренки играя без пульта? Есть? То-то же 🙂 Тогда у меня для вас есть решение. Прошу под кат. Быстрообзор

Предыстория. Ездил я когда-то в командировку и привез сыну игрушку с Р/У. Отдал, кстати, не мало денег т.к. это какой-то бренд был. Ребенку она сильно нравилась так что он ей играл постоянно и с пультом и без. Кстати вот и она. Правда симпатичная?

В один прекрасный день сломал зуб в шестерне. Ну и просит починить. Я тут уже думал на принтере ее печатать, но как оказалось там столько нюансов, что просто жуть. Не знаю в какой момент мне пришла в голову мысль поискать на али шестеренки, но я был поражен выбору. Пришлось разобрать машинку, найти нужную шестерню, пересчитать количество зубов, собрать и отдать хозяину 🙂 Итак, пришел пакет.Вроде не так и много. Высыпаем и раскладываем. Я сделал несколько фото чтобы проще можно было разглядеть шестерни. Не получилось поймать так чтобы все было видно.
Аж в глазах рябит 🙂
Вот что написано на странице заказа:
A — Means tight Match(will small 0.05mm than standard)
B — Means loose Match(will larger 0.05mm than Standard)
Gear Diameter: (Teeth +2) * modulus = Diameter of Gear
Modulus: 0.5
Aperture 1.5/2/2.5/3
Spindle gear(9 styles): 8-1.5A 9-2A 8-2A 10-2A 12-2A 14-2A 16-2A 18-2.5A 18-3A
Crown tooth(10 styles): C20-2.5A C20-2A C20-3A C2410-2A C2410-2B C2810-2B C28-2A C3010-2B C30-3A C3610-2B
Single Gear(18 styles): 20-2A 26-2A 24-2.5A 28-2A 30-2A 36-2A 38-2A 38-3A 40-2A 42-2A 44-2A 44-2.5A 46-2.5A 48-2A 50-3A 52-2.5A 56-2A 56-3A
Double gear(18 styles): 1810-2A 4812-2.5A 2210-2B 2410-2B 2610-2B 2808-2B 4610-2B 2810-2B 3010-2B 3210-2B 3212-2B 3412-2B 3610-2B 3808-2B 4410-2B 4810-2B 5010-2B 5610-2A
Worm Gear(2 styles): 6 * 6-2A 6 * 8-2A
Pulley Gear(1 styles): 6*6-2A
Package Including:
58 styles Plastic Gears All The Module 0.5 x 1 lots

Мой вольный перевод:
A — плотная посадка (-0.05 mm от диаметра)
B — свободная посадка (+0.05 mm к диаметру)
Диаметр шестерни: (Штук зубов+2) * модуль= Диаметр шестерни
Модуль: 0.5
Внутреннее отверстие: 1.5/2/2.5/3
Шпиндельная шестерня(9 видов): 8-1.5A 9-2A 8-2A 10-2A 12-2A 14-2A 16-2A 18-2.5A 18-3A
Корончатая шестерня(10 видов): C20-2.5A C20-2A C20-3A C2410-2A C2410-2B C2810-2B C28-2A C3010-2B C30-3A C3610-2B
Одиночная шестерня(18 видов): 20-2A 26-2A 24-2.5A 28-2A 30-2A 36-2A 38-2A 38-3A 40-2A 42-2A 44-2A 44-2.5A 46-2.5A 48-2A 50-3A 52-2.5A 56-2A 56-3A
Двойная шестерня(18 видов): 1810-2A 4812-2.5A 2210-2B 2410-2B 2610-2B 2808-2B 4610-2B 2810-2B 3010-2B 3210-2B 3212-2B 3412-2B 3610-2B 3808-2B 4410-2B 4810-2B 5010-2B 5610-2A
Червячная шестерня(2 вида): 6 * 6-2A 6 * 8-2A
Шестерня-шкив(1 вид): 6*6-2A

Я не спец в названиях шестеренок, но похоже что «Шпиндельная шестерня» это под напрессовку на ось. С остальными вроде все понятно. Так что если вам лень считать зубья — меряйте диаметр и считайте на калькуляторе 🙂
Ладно, мы тут машинку собирались чинить 🙂
Переворачиваем и крутим 6 саморезов:
Открывается богатый внутренний мир, и крутим еще 6 винтов:А я то думал что шестеренки посыплются.

Отпаиваем провода и аккуратно отщелкиваем защелки. Наконец-то видим шестерни:
Минус моторчик:
А вот и та самая шестерня.
Ищем такую же новую:
Китаец не обманул — она таки есть в мешке 🙂 И похоже что только одна, судя по списку. Если есть, то смазываем техническим вазелином или консистентным силиконом шестерни. Можно попытаться соскрести немного лишнего с соседних шестеренок. Ну а дальше собираем в обратном порядке. Вот и все!

Плюсы:
— Ребенок изучил внутренний мир машинки
— Понял что лучше не возить туда-сюда машинку на Р/У
— Помог крутить винты и весело провел время
— Папа сэкономил на новой машинке 🙂
Минусы:
— не обнаружено

Подводя итог хотелось бы показать что можно не выбрасывать старые вещи, порой их ремонт не стОит дорого и приносит еще и пользу. Спасибо что дочитали, и не ломайтесь 😉

Как изготовить шестерню по образцу своими руками

Одной из самых сложных и, тем не менее, распространенных механических систем является зубчатая передача. Это отличный способ передачи механической энергии из одного места в другое и способ увеличения или уменьшения мощности (крутящего момента), а также увеличения или уменьшения скорости чего-либо.

Как сделать шестеренку своими руками? Проблема всегда заключаются в том, что для создания эффективных зубчатых колес требуется достаточно много навыков рисования и знание математики, а также умение создавать сложные детали.

Для любительского нет необходимости иметь максимальную эффективность, поэтому мы можем получить намного более легкую в изготовлении систему, даже с подручными инструментами.

Шестерня — это ряд зубьев на колесе. (Обратите внимание на диаграмму выше, они пометили неправильное количество зубьев на шестернях — извините)

Шаг 1: Формулы и расчеты

Формулы для рисования и изготовления зубьев зубчатых колес в избытке можно найти в интернете, но для новичка они кажутся очень сложными.

Я решил упростить задачу, и решение очень хорошо работает как в больших, так и в малых масштабах. В небольших масштабах это лучше всего подходит для машинной резки с помощью лазерных резаков, например, очень маленькие зубчатые колеса могут быть успешно изготовлены таким образом.

Шаг 2: Простой способ

Итак, форма зубца, если говорить просто, может представлять собой полукруг.

Шаг 3: Определяем размеры

Теперь мы можем определить параметры, чтобы сделать шестерню:

1. Насколько большими / маленькими будут зубья шестерни (диаметр) — чем меньше шестерня, тем меньше должны быть зубья.
2. Все зубья, которые собираются в сцепление (соединяются), должны быть одинакового размера, поэтому сначала нужно рассчитать меньшую шестерню.

Давайте начнем с зубьев размером 10 мм.

Я хочу шестерню с 5 зубьями, чтобы круг был 10х10 мм (в окружности) = 100 мм.

Чтобы нарисовать этот круг, мне нужно найти диаметр, поэтому я использую математику и калькулятор и делю окружность (100 мм) на Pi = 3,142.

Это дает мне диаметр 31,8 мм, и я могу нарисовать этот круг с помощью циркуля, а затем нарисовать с помощью циркуля на его окружности ровно 10 кругов диаметром 10 мм.

Если у вас есть такая возможность, то проще сделать все с помощью программного обеспечения для рисования. Если вы используете программное обеспечение, вы должны иметь возможность вращать круги зубьев вокруг основного круга, и вам нужно будет знать, как далеко повернуть каждый зуб. Это легко рассчитать: делите 360 градусов на количество кругов. Таким образом, для наших 10 кругов 360/10 = 36 градусов для каждого зуба.

Шаг 4: Делаем зубчатую форму

Удалите верхнюю часть одного круга и нижнюю часть следующего круга. Чтобы сделать это, у вас должно быть четное количество зубьев

У нас есть первая шестерня. Она может быть вырезана из дерева или металла с помощью базовых подручных инструментов, пил и напильников.

Этот процесс легко повторить для любого количества шестеренок, которое вам нужно. Держите размер круга по образцу, и они будут соответствовать друг другу.

Шаг 5: Получите шестерёнку

Поскольку такие полукруглые шестеренки легко вырезать, вы можете сделать их с помощью подручного инструмента и лобзика или пилы.

Раньше я делал шаблон из 9 или 10 зубьев на фанере и использовал его в качестве ориентира для моего ручного фрезера и без проблем вырезал шестерни.

Если у вас есть доступ к лазерному резцу, они могут быть вырезаны из акрила 3 или 5 мм толщины и быть очень маленьких размеров.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.