BL2.ru

Передаточные механизмы: зубчатые и ремённые передачи, скорости и ускорения точек

Задайте цепочку колёс: тип контакта (зубчатое зацепление или ремень) и радиусы в точках контакта. Введите угловую скорость и ускорение первого тела или закон его поворота φ₁(t). Калькулятор найдёт ω, ε и частоту вращения каждого тела, скорости точек контакта, а также скорость и ускорение выбранной точки колеса и груза на нити.

Контакты (от первого тела к последнему)
№Типr ведущегоr ведомого
1
2
3
4
Можно вставить блок из Excel или Word: встаньте в ячейку и нажмите Ctrl+V.
Тип контакта в таблице: g — внешнее зацепление (направление меняется), i — внутреннее зацепление, b — ремень открытый, x — ремень перекрёстный. В столбце «радиус ведущего» — радиус колеса i в точке контакта, «радиус ведомого» — радиус колеса i + 1. У ступенчатого колеса в следующей строке записывают его второй радиус. Радиусы в одной единице.
Рассчитать

Как считают передаточный механизм

В задачах К2 по Таргу и Яблонскому тела соединены зубчатым зацеплением или ремнём. Главное правило: скорости точек контакта у двух тел одинаковы. Если колесо 1 радиуса r₁ вращается с угловой скоростью ω₁, точка контакта имеет скорость v = ω₁r₁. Для колеса 2 радиуса r₂ эта же скорость равна ω₂r₂, откуда ω₂ = ω₁·r₁/r₂.

Направление вращения

При внешнем зацеплении колёса вращаются в противоположные стороны, при внутреннем зацеплении и открытом ремне — в одну сторону, перекрёстный ремень разворачивает вращение. Поэтому в расчёте угловые скорости записывают со знаком: плюс — как у первого тела, минус — наоборот.

Ускорения

Передаточное отношение постоянно, поэтому угловые ускорения связаны теми же множителями, что и угловые скорости: ε₂ = ε₁·r₁/r₂. Касательное ускорение точки контакта у обоих колёс одно и то же. Для точки на расстоянии ρ от оси: v = ωρ, aτ = ερ, aₙ = ω²ρ, a = √(aτ² + aₙ²).

Ступенчатые колёса и груз на нити

Если на одной оси сидят две шестерни разных радиусов, они вращаются с одной ω. В таблице контактов такое колесо описывают двумя строками: радиус, которым оно входит в зацепление с предыдущим телом, и радиус для зацепления со следующим. Груз на нерастяжимой нити имеет скорость и ускорение точки обода, на который нить намотана: v = ωr, a = εr. Путь груза s = φr.

Как пользоваться калькулятором

Пример на странице: колесо 1 радиуса 10 см вращается с ω₁ = 12 рад/с и ε₁ = 6 рад/с², затем идут зацепление с колесом радиуса 30 см, ремень между шкивами 20 и 40 см и ещё одно зацепление 15 и 30 см. Нажмите «Пример» и проверьте ответ по формулам выше.

Частые вопросы

Как найти угловую скорость второго колеса?
Скорости точек контакта равны: ω₁r₁ = ω₂r₂, поэтому ω₂ = ω₁·r₁/r₂. При внешнем зацеплении добавляется знак минус: колёса вращаются в разные стороны.
Что такое передаточное отношение?
Отношение угловой скорости ведущего тела к угловой скорости ведомого: i = ω₁/ω₂. Для цепи из нескольких передач отношения перемножаются. Если i больше единицы, передача понижающая.
Чем ремённая передача отличается от зубчатой в расчёте?
Формула та же: скорость ремня равна скорости обода каждого шкива. Отличается только направление: открытый ремень вращает шкивы в одну сторону, а у зубчатой пары с внешним зацеплением вращение разное.
Как учесть ступенчатое колесо?
Оба диска ступени вращаются с одной угловой скоростью. Запишите колесо в двух соседних строках: радиус, которым оно зацеплено с предыдущим, и радиус, которым оно зацеплено со следующим.
Как найти скорость и ускорение груза на нити?
Нить нерастяжима, поэтому груз движется как точка обода, на который нить намотана: v = ωr, a = εr. Укажите номер тела и радиус намотки, калькулятор сделает расчёт.