6 клас 02.02.2024 (2 години) Механізми передавання та перетворення руху. Передаточне число

 6 клас    02.02.2024 (2 години)

ТЕМА: Механізми передавання та перетворення руху. Передаточне число

І. Актуалізація опорних знань

• 1. Яка передача застосовується у велосипеді?
• 2. Як називається деталь, що передає рух?
• 3. Як називається деталь, що сприймає рух?

ІІ. Пояснення нового матеріалу

Механізми призначені для передачі та перетворення руху. Усі механізми складаються з деталей.

Деталі поділяються на кілька видів.

Кріпильні (гвинти, гайки, болти тощо) призначені для з’єднання частин механізму.

Вали застосовують для передавання руху закріпленим на них деталям (шківам, зубчастим колесам, зірочкам тощо).

Осі виконують функції підтримання деталей, що обертаються на них.

Опори (підшипники) - це деталі, призначені для підтримування валів.

Деталі механізмів, що передають рух, називаються ведучими, а деталі, які сприймають цей рух, - веденими. У різноманітних механізмах широко використовується обертальний рух. Цей рух можна передавати з ведучої деталі на ведену за допомогою з’єднань, які називаються передачами.

Розрізняють передачі

·        тертям (пасові, фрикційні),

·        передачі із зачепленням (зубчасті, черв’ячні, ланцюгові, гвинтові)

·         та інші (табл. 1).

Механізми передачі обертального руху

 

            (Мал.1) Кінематична схема:1 - двигун; 2 - передавальний механізм; 3 - робочий орган 

    Складові механізму, їх зв’язок, у тому числі й механізм передачі руху, можна показати за допомогою умовних позначень на кінематичних схемах.

Кінематична схема (мал. 1) - це графічний документ, на якому за допомогою умовних позначень деталей показано послідовність передачі руху від двигуна 1 через передавальний механізм 2 до робочого органу машини 3 та їх взаємозв’язок.

На кінематичних схемах зображують тільки ті елементи (ланки) машини або механізму, які беруть участь у передачі руху (зубчасті колеса, ходові гвинти, вали, шківи та ін.), без дотримання розмірів і пропорцій.

Пасова передача, за допомогою якої можна передати обертальний рух на значну відстань, складається з ведучого вала, ведучого шківа, привідного паса, веденого шківа, веденого вала.

Шків, закріплений на валу електродвигуна свердлильного верстата, є ведучим, а шків, з’єднаний пасом з ведучим шківом, одержує від нього обертальний рух і є веденим. Відповідні назви мають і вали, на яких закріплено шківи. Ведучі й ведені елементи пасової та зубчастої передач завжди перебувають у певній залежності один від одного. 

Для кількісної оцінки зміни швидкості обертання, яка відбувається в передачі, введено поняття передаточного числа (u). Передаточне число пасової передачі залежить від співвідношення діаметрів шківів і виражається формулою:

де n1 - частота обертання (кількість обертів за секунду) ведучого вала; n2 - частота обертання (кількість обертів за секунду) веденого вала. 

Ведуче колесо першим у передачі сприймає рух (від двигуна, іншої передачі) та передає його іншому - веденому колесу. 

Якщо u = 1, то це означає, що швидкість обертання ведучого і веденого коліс однакова. Якщо u > 1, то ведуча ланка обертається швидше, ніж ведена. Якщо u < 1 - швидкість обертання ведучого колеса менша за швидкість обертання веденого. 

У зубчастих передачах обертальний рух передається за допомогою зчеплення зубців ведучого та веденого коліс. Зубчасті передачі не мають проковзування, передають великі швидкості й потужності. Зубчасті передачі знайшли широке застосування в автомобільних механізмах, тракторах, верстатах, механічних годинниках тощо. У сучасних машинах використовують зубчасті колеса від кількох міліметрів (механічний годинник) до кількох метрів (прокатний стан).

Передаточне число зубчастої передачі також можна визначити за кількістю зубців ведучого та веденого коліс за формулою:

де u - передаточне число; Z2 - число зубців веденого колеса; Z1 - число зубців ведучого колеса (шестірні). 

На практиці передаточне число визначають рахуванням зубців кожного колеса.

 За формою зубців розрізняють кілька видів зубчастих коліс:

·        прямозубі,

·        косозубі,

·        шевронні (V-подібні) 

Кожне з’єднання має своє умовне позначення (див. табл. 1).

 Ланцюгова передача — це механізм для передавання обертального руху між паралельними валами за допомогою двох зірочок та нескінченного ланцюга.

У найпростішому варіанті ланцюгова передача (мал. 181) складається з ведучої ланки 3 та веденої 1 (зірочок), які розміщені на відповідних валах, і ланцюга 2 у вигляді замкнутого контура, що знаходиться у зчепленні із зірочками. За аналогією з пасовими передачами вільний відрізок ланцюга, що набігає на ведучу зірочку 1, називається ведучою ланкою, а другий вільний - веденою. За рахунок зчеплення ланцюга із зубцями зірочок забезпечується передавання обертового руху від ведучої зірочки до веденої.    

                                                                                                                       

Мал. 2 Ланцюгова передача велосипеда: а - загальний вигляд; б - фрагмент передачі. 

Передаточне число визначається відношенням кількості зубців веденої та ведучої зірочок. 

Для перетворення одного виду руху в інший, наприклад обертального в поступальний, застосовують механізми перетворення руху.

 

Пасові передачі.

Порівняно з іншими механічними передачами пасові дають змогу просто, безшумно передавати крутний момент від двигуна або проміжного вала до робочого органу верстата в достатньо широкому діапазоні швидко­стей і потужностей. Пас охоплює два шківи, насаджені на вали. Наванта­ження передається за рахунок сил тертя, що виникають між шківом і пасом внаслідок натягання останнього. Застосовуються передачі з плоскими клиновими і круглими пасами.

                                                              Мал. 4. Пасові передачі

Рейкові механізми перетворюють обертальний рух у поступальний і навпаки. Рейковий механізм складається із зубчастої рейки та зубчастого колеса (мал. 5). 

Рейковий механізм використовується у різних приладах для точного переміщення окремих частин, наприклад шпинделя свердлильного верстата.

Мал. 5. Рейкові механізми

Фрикційні передачі.

У фрикційних передачах обертальний рух передається від веду­чого до веденого вала за допомогою щільно притиснутих один до одного гладеньких коліс (дисків) циліндричної або конічної форми. Фрик­ційні передачі застосовуються в лебідках, гвинтових пресах, верстатах та інших машинах.

Гвинтовий механізм перетворює обертальний рух у поступальний або навпаки. Він складається з гвинта 1 та гайки 2 (мал. 6). За допомогою такого механізму отримують виграш у силі. Гвинтовий механізм забезпечує велику точність переміщення. 

                                                      Мал.6. Гвинтовий механізм

Зубчасті передачі.    Майже в усьому промисловому обладнанні застосовуються зуб­часті передачі. Вони дають змогу змінювати швидкість рухомих частин вер­статів і напрямок їх руху, передавати від одного вала до іншого сили і крутні моменти, а також перетворювати їх. У зубчастих передачах рух передається за допомогою пар зубчастих ко­ліс (6). Менше зубчасте колесо називають шестірнею, а більше - коле­сом. Термін "зубчасте колесо" стосується як до шестірні, так і до колеса. Зубчасті зачеплення: а - циліндричне з прямими зубами, б - таке ж з косими зубами, в - з шевронними зубами, г - конічне, д - колесо-рейка, е - черв’ячне, є - з круговими зубами.

Пригадай, у яких пристроях шкільної майстерні використовується такий механізм. Які ти знаєш побутові прилади, у яких застосовується такий механізм? Який принцип їх дії?

У свердлильному верстаті за допомогою різьби, що нарізана на колоні, та гайки можна змінити висоту корпусу  верстата (мал.5 ).

 

                                              Мал. 5. Колона свердлильного верстата

Варіанти конструкції гвинтового механізму:

 ведучий гвинт, гайка нерухома, тому гвинт, обертаючись, буде переміщуватися поступально (гвинтовий механізм у лещатах);

ведучий гвинт (не рухається), гайка обертається, рухається поступально (механізм зміни висоти корпусу у свердлильному верстаті);

ведуча гайка (обертається, але не рухається поступально), гвинт рухається поступально (гвинтовий механізм домкрата).

Кривошипно-шатунний механізм - це один з найпоширеніших механізмів, який застосовують у двигунах автомобілів, тракторів, мотоциклів, побутовій техніці тощо. Його використовують для перетворення обертального руху в зворотно-поступальний і навпаки. 

Кривошип 1 рівномірно обертається і передає зусилля та рух через шатун 2 повзункові 3 (мал. 6).

Мал. 6. Кривошипно-шатунний механізм: загальний вигляд

ІІІ. Повторюємо. Закріплюємо.

механічна передача, пасова передача, ланцюгова передача, рейковий механізм, гвинтовий механізм, кривошипно-шатунний механізм, передаточне число. 

Ведене колесо — колесо, що рухається за рахунок того, хто передає рух. 

Ведуче колесо — колесо, що першим у передачі сприймає рух (від двигуна, іншої передачі) та передає його іншому колесу. 

Кривошип — ланка кривошипного механізму, яка може під час руху робити повний оберт навколо нерухомої осі. 

Фрикціон — пристрій для передавання обертового руху між двома валами за допомогою сили тертя.

ІV. Питання для самоконтролю

1.  Що називають механізмом?
2.  У чому відмінність між механізмами передачі та перетворенням руху?
3.  Чим характеризується залежність між ведучою та веденою деталями механізмів?
4. З яких деталей складається ланцюгова передача?
5. Яка подібність та відмінність між зубчастою та ланцюговою передачами?
6.  Які переваги рейкового механізму?
7. Де застосовують механізми?
8. Що таке гвинтовий механізм. Принцип дії гвинтового механізму.

V. Домашнє завдання.

Опрацюйте теоретичний матеріал. Дайте письмову відповідь на восьме (тільки на восьме) питання.

Відповіді надсилайте на адресу: irina.kefala@gmail.com.

Не забувайте вказувати прізвище, клас, дату виконаної роботи.

                                     МИРУ НАШІЙ КРАЇНІ!