Zobnik. Glavni parametri. Risba
Noben dober mehanizem ne more biti zgrajen brez takšnih podrobnosti, kot je zobnik (ali, drugače, zobnik). Zelo pomembno je pravilno razumevanje, kako orodja vplivajo na parametre, kot so navor in hitrost vrtenja. Spodaj boste spoznali osnove orodij in kako jih pravilno uporabljati.
Mehanska prednost: navor v primerjavi s hitrostjo vrtenja
Gears delo na principu mehanske prednosti. To pomeni, da lahko z uporabo prestav različnih premerov spremenite hitrost vrtenja izhodne gredi in navor, ki ga razvije pogonski motor.
Vsak elektromotor ima določeno hitrost vrtenja in navor, ki ustreza njegovi moči. Žal pa za mnoge mehanizme asinhroni motorji, ki so na voljo na trgu in primerni za stroške, običajno nimajo želenega razmerja med hitrostjo in navorom (izjeme so servo pogoni in motorji z velikim navorom). Na primer, ali res želite, da se kolesa vašega čistilnega robota vrtijo s hitrostjo 3000 vrt / min pri nizkem navoru? Ne, seveda, zato je slednje pogosto bolj zaželeno. 
Enačba prestave
Izmenjuje visoko vhodno hitrost za večji izhodni navor. Ta izmenjava poteka po zelo preprosti enačbi, ki jo lahko zapišemo kot:
Vhodni moment * Vhodna hitrost = izhodni moment * Izhodna hitrost
Vhodno hitrost lahko najdete preprosto tako, da pogledate ploščo pogonskega motorja. Vhodni moment je mogoče zlahka prepoznati s to hitrostjo in mehansko močjo iz iste plošče. Nato na desni strani enačbe preprosto nadomestite izhodno hitrost ali zahtevani navor.
Recimo, na primer asinhroni motor v trenutku na izhodni gredi 0,5 N has m ima hitrost 50 vrt / s, vendar pa želite le 5 vrt / s. Nato bo vaša enačba izgledala takole:
0,5 N * m * 50 vrt / s = trenutni izhod * 5 vrt / s.
Vaš izhodni navor bo 5 N. M.
Recimo, da z istim motorjem potrebujete 5 Nm, vendar je potrebna najmanjša hitrost 10 vrtljajev na sekundo. Kako bi vedeli, ali je vaš motor sposoben s prestavo (to je v resnici motor)? Spet se obrnite na našo enačbo
0,5 N * m * 50 vrt / s = 5 N * m * Izhodna hitrost,
Izhodna hitrost = 5 vrt / s.
Torej ste s preprosto enačbo določili, da z indikatorjem izhodnega trenutka = 5 N, m, vaša izhodna prestava ni sposobna zagotoviti izhodne hitrosti 10 vrt / s. Pravkar si prihranil veliko denarja, ker ga nisi porabil za mehanizem, ki ga ne bi nikoli zaslužil. 
Prestavno razmerje zobniški vlak
Zapisali smo enačbe, toda kako mehansko zamenjati moment in hitrost? Za to potrebujemo dve prestavi (včasih več) različnih premerov, da bi imeli določeno prestavno razmerje. V vsakem paru prestav se bo večje kolo prestavilo počasneje od manjšega, vendar bo preneslo več navora na izhodno gred. Tako je večja razlika (ali prestavno razmerje) med obema kolesoma, večja je razlika v njihovih hitrostih in prenesenih navorah.
Prestavno razmerje kaže, kolikokrat se prestavi spremenijo hitrost in navor. Zanj je spet zelo preprosta enačba.
Recimo, da je prestavno razmerje 3/1. To pomeni, da boste trikrat povečali svoj navor in trikrat povečali hitrost.
Primer:
Vhodni moment = 1,5 N, m, Vhodna hitrost = 100 vrt / s,
Razmerje = 2/3
Izhodni moment = vhodni moment * 2/3 = 1 N m,
Izhodna hitrost = vhodna hitrost * 3/2 = 150 vrt / s.
Torej se je na izhodu prenosa trenutek povečal pol in pol, hitrost pa se je zmanjšala na enak način.
Doseganje določenega prestavnega razmerja
Če želite doseči preprosto vrednost, recimo 2 do 1, morate uporabiti dve prestavi, od katerih je ena dvakrat večja od druge. To ni nič drugega kot razmerje njihovih premerov. Če je premer zobnika 3-krat večji od premera drugega zobnika, boste dobili prestavno razmerje 3/1 (ali 1/3).
Za bolj natančen način izračunavanja prestavnega razmerja izračunajte razmerje zob na prestavi. Če ima eden od njih 28 zob, drugi pa 13, boste dobili prestavno razmerje 28/13 = 2,15 ali 13/28 = 0,46. Štetje zob vam vedno daje najbolj natančno vrednost.
Učinkovitost prestav
Na žalost imate v menjalniku določene izgube energije. Razlog za to so očitni razlogi, kot so trenje, neporavnanost kotov tlaka, mazanje, odmiki (razdalja med spojenimi zobmi obeh zobnikov) ter kotni momenti, itd. vse to bo vplivalo na učinkovitost prenosa. Njihove možne kombinacije bodo dale prevelik seznam, zato lahko natančno vrednost učinkovitosti prenosa, ki jo uporabljate, najdete v dokumentaciji zanjo.
Recimo, da uporabljate dva zobnika. Normalna učinkovitost takega prenosa je približno 90%. To število pomnožite z izhodno hitrostjo in izhodnim navorom, da dobite resnične izhodne vrednosti prenosa.
Če (iz prejšnjega primera):
Razmerje = 2/3
Izhodni moment = vhodni moment * 2/3 = 1 N m,
Izhodna hitrost = vhodna hitrost * 3/2 = 150 vrt / s,
potem
True Output Moment = 1 N * m * 0.9 = 0.9 N, m,
True Output Speed = 150 vrt / sec * 0.9 = 135 vrt / s.
Smer vrtenja zobnikov
Razvijanje kakršne koli opreme, morate razumeti, kako spreminja smer vrtenja izhodne gredi. Dve sklopljeni prestavi se vedno vrtita v nasprotni smeri. To pomeni, da če se ena vrti v smeri urinega kazalca, se bo druga vedno vrtela proti njej. To je očitno. Kaj pa, če imaš prestavo šestih med seboj povezanih zobnikov? Pravilo je naslednje: vhodne in izhodne gredi za zobnike z neparnim številom prestav vedno vrtijo v eno smer, pri enakem številu prestav pa v nasprotni smeri.
Zasnova orodja in parametri
Vsebuje krono z zobmi, disk in pesto. Obstajajo trije najpomembnejši parametri: modul, premer krogelnega kroga in število zob. Kakšen je krog z zobnikom? Risba cilindričnega kolesa s tipičnimi evolventnimi zobmi je prikazana spodaj. 
Višinski krog je prikazan s pikčastimi črtami. Običajno je določiti obodni naklon zob p (zobniški premik), to je del njegove dolžine na en zob, in zobniški modul m je del premera krožnega koraka d na en zob. Za izračun izračuna uporabite spodnjo formulo:
m = d / z = p / 3,14, mm.
Na primer, zobnik z 22 zobmi in premerom 44 mm ima modul m = 2 mm Sklopljena orodja morajo imeti en modul. Njihove vrednosti so standardizirane, in samo pri krogu igrišča modul danega kolesa vzame svojo standardno vrednost.
Višina glave zoba enega kolesa je manjša od višine kraka zoba drugega, ki se z njo dotakne, s čimer se oblikuje radialni odmik c .
Za zagotovitev bočnega odmika δ med dvema zobatoma, ki sta med seboj povezana, se vsota teh zob debelino, ki je manjša od njihovega obodnega naklona p . Radial in stran zagotovljene so vrzeli za ustvarjanje potrebnih pogojev za mazanje, normalno delovanje prenosa z neizogibnimi netočnostmi proizvodnje in montaže, termično povečanje velikosti prenosa itd.
Izračun prestav
Vedno se izvaja kot del izračuna posameznega zobniškega vlaka. Začetni podatki za to so običajno moč (ali navor), kotne hitrosti (ali hitrost ene osi in prestavno razmerje), delovni pogoji (narava obremenitve) in življenjska doba prenosa.
Nadaljnji postopek se nanaša na zaprto gonilo.
1. Določitev prestavnega razmerja u .
2. Izbira materialov za kolesa glede na delovne pogoje, namen toplotne obdelave in vrednosti trdote delovnih površin zob.
3. Izračun zob prenosa za upogibanje.
4. Izračun zob prenosa na kontaktno moč (moč kontaktnih površin zob).
5. Določitev aksialnega razmika a W iz pogoja stične trdnosti in zaokroževanja njegove vrednosti na standard.
6. Nastavitev modula iz razmerja m = (0,01 - 0,02) x a W in zaokroževanje njegove vrednosti na najbližjo standardno vrednost. Hkrati je v močnostnih menjalnikih zaželeno, da je m ≥ 1,5 - 2 mm
7. Določanje skupnega števila zob orodja, števila zob in kolesa.
8. Izbira faktorjev oblike zob za orodje in kolo.
9. Preverite trdnost zob za upogibne napetosti.
10. Izvajanje geometrijskega izračuna prenosa.
11. Določitev obodne hitrosti kolesa in določitev ustreznega natančnega orodja.
Izračun orodja v sestavi odprtega orodja se nekoliko razlikuje od zgoraj navedenega, vendar je zaporedje enako.
Kako je označena natančna izdelava orodja?
Pri izdelavi kateregakoli od njihovih tipov je več napak, med katerimi so štiri glavne:
- kinematična napaka, povezana predvsem z radialnim utripanjem zobniških platišč;
- napaka gladkosti dela zaradi odstopanj stopnice in profila zob;
- kontaktna napaka zob pri prenosu, ki je značilna za popolnost prileganja njihovih površin v vprijem;
- stranska razdalja med nerabljenimi zobnimi površinami.
Za kontrolo prvih treh napak standardi določajo posebne kazalnike - stopnje natančnosti od 1 do 12, natančnost proizvodnje pa se povečuje z zmanjševanjem indeksa. Za nadzor četrte proizvodne napake sta dva indikatorja:
- vrsta vlečnih zobnikov - označena s črkama A, B, C, D, E, H;
- Toleranca tolerance bočnega odmika - označena z x, y, z, a, b, c, d, e, h.
Pri obeh kazalnikih bočnega odmika so simboli podani v padajočem vrstnem redu glede na njegovo velikost in toleranco.
Točnost prestav je običajno označena na dva načina. Če je stopnja natančnosti prvih treh napak enaka, se vstavi en skupni numerični indikator stopnje točnosti, ki mu sledijo črke, ki označujejo vrsto vmesnika in toleranco za stransko zračnost. Na primer:
8-Ac GOST 1643-81.
Če je natančnost prvih treh napak različna, se trije numerični indikatorji zaporedoma postavijo v oznako. Na primer:
5-4-3-Sa GOST 1643 - 81.
Vrste orodij
Vsako orodje, ne glede na vrsto, je izdelano in deluje v skladu z zgoraj opisanimi načeli. Vendar pa vam različne vrste omogočajo opravljanje različnih nalog. Nekateri tipi orodij imajo visoko ali visoko prestavno razmerje ali pa delajo na primer z neparalelnimi osmi vrtenja zobnikov. V nadaljevanju so glavne splošne vrste. To ni popoln seznam. Možna je tudi kombinacija spodaj navedenih tipov.
Opomba: Podana je le tipična učinkovitost prestav. Zaradi mnogih drugih dejavnikov je treba navedene vrednosti učinkovitosti uporabiti le kot referenčne vrednosti. Proizvajalci pogosto pogosto pričakujejo učinkovitost potnih listov za svoje programe. Ne pozabite, da bo obraba in mazanje bistveno vplivala na učinkovitost prestav.
Cilindrični zobniki (učinkovitost ~ 90%)
Cilindrično orodje ima zobje na cilindrični površini. Prenosi z njimi so najpogosteje uporabljeni tipi zaradi svoje preprostosti in največje učinkovitosti med vsemi ostalimi. Prestavno razmerje za en par u ≤ 12,5. Ne priporočamo ga pri zelo visokih obremenitvah, saj se ravni zobje zobnika precej enostavno zlomijo. 
Cilindrični spiralni zobniki (učinkovitost ~ 80%)
Delujejo na enak način kot cilindrični zobnik za prenos trenutka med vzporednimi gredi, vendar tak prenos deluje bolj gladko. Posledično ustvarjajo manj hrupa med delovanjem in imajo manjše dimenzije. Imajo veliko nosilnost. Na žalost so zaradi zapletene oblike zob ponavadi dražji. 
Cilindrične platišča
So različica prejšnje vrste. Kaj je razlika zobnik. Risba je prikazana spodaj. Vidimo lahko, da so zobje z desnim in levim nagibom razporejeni po širini njegove krone, tako da so taki sestavljeni zobniki zobnika podobni »ševrom« v obliki. Ta kolesa imajo vse prednosti spiralnega videza in odsotnost aksialnih obremenitev. Sami se lahko centrirajo in ne potrebujejo dragih kotnih kontaktnih ležajev za zaznavanje aksialnih obremenitev.
Stožčasti zobniki (učinkovitost ~ 70%)
Zobje teh koles, ki se nahajajo na stožčastih površinah, izvajajo ravne, poševne, okrogle (luknjaste). Ti prestavi se uporabljajo za prenos trenutka med gredi, ki se sekajo pod različnimi koti. Na žalost je njihova učinkovitost precej nizka, zato se je treba njihovi uporabi izogibati, če je mogoče. 
Črni zobniki (Učinkovitost ~ 70%)
To je prenos z vijačnim polžem na eni osi in polžastim kolesom na drugi, pravokotno na prvo gred. Imajo zelo visoko prestavno razmerje. Izračuni upoštevajo dejstvo, da ima črv (enosmerni) samo en zob (zavoj). 
Druga prednost polžnega orodja je, da ima samo eno smer vrtenja. To pomeni, da lahko samo pogonski motor zavrti takšno prestavo, medtem ko težnost ali druge sile tretjih oseb ne bodo povzročile nobenih vrtljajev. To je na primer uporabno za zaklepanje tovora na višini.