Considere los mecanismos de transferencia con los que puede convertir movimiento de rotación en traslación u oscilatorio(y viceversa).

Estos mecanismos se caracterizan función de transferencia es la primera derivada de mover funciones 1 del eslabón conducido de acuerdo con el ángulo de rotación o movimiento lineal del eslabón principal.

Mecanismos de enlace . Un ejemplo de un mecanismo de palanca es mecanismo de palanca(ver figura 1.2).

En la fig. 1.11 muestra un diagrama cinemático de un mecanismo de manivela-deslizador, que incluye manivela 1, biela 2 y enredadera 3.

Este mecanismo sirve para convertir el movimiento de rotación de la manivela 1 en el movimiento alternativo de la corredera 3 (y viceversa).

Arroz. 1.11. Mecanismo de manivela-deslizador

La función de transferencia es la dependencia de la velocidad de movimiento del deslizador de la velocidad angular de la manivela: v 3 =f( 1) (y viceversa).

Tuerca de transmisión . En la fig. 1.12 muestra la transmisión tornillo-tuerca, que está diseñada para convertir el movimiento de rotación de un eslabón en el movimiento de traslación de otro.

La función de transferencia es la dependencia de la velocidad del movimiento axial de la tuerca con la velocidad angular del tornillo: v 2 =f( 1).

Arroz. 1.12. Transmisión tornillo-tuerca: 1 - tornillo, 2 - tuerca

mecanismo de leva . En la fig. 1.13 se da mecanismo de leva(que incluye leva 1 y arribista 2) y su esquema cinemático.

Arroz. 1.13. Mecanismo de leva: 1 - leva, 2 - empujador

La función de transferencia es la dependencia de la velocidad del movimiento axial del empujador con la velocidad angular de la leva: v 2 =f( 1).

En ingeniería mecánica, están muy extendidos los mecanismos de leva que convierten el movimiento de rotación en movimiento alternativo o alternativo: por ejemplo, para realizar diversas operaciones en sistemas de control para el ciclo de trabajo de máquinas tecnológicas, máquinas herramienta, motores, etc. una .

Ejemplos de los temas del módulo 1

Ejemplo 1 .

El esquema de la máquina se da en la fig. 1.1. Velocidad del eje del motor = 3000rpm Velocidad angular de rotación del eje de entrada del actuador \u003d 2s -1. Elija un tornillo sinfín, dado que el número de vueltas (visitas) gusano es igual a uno o dos. Definir y .

Solución.

1. Determinemos la velocidad angular de rotación del eje del motor (ver fórmula (1.4)):

2. Encuentre la relación de transmisión de la transmisión de rotación (ver fórmula (1.1)):

.

3. Recojamos un engranaje helicoidal.

Opción 1. Si el número de vueltas del gusano
, entonces el número de dientes de la rueda helicoidal de la fórmula (1.11)

.

Opción 2. Si el número de vueltas del gusano \u003d 2, luego el número de dientes de la rueda helicoidal

Ejemplo 2

El tren de engranajes debe reducir la frecuencia de rotación del eje 4 (ver Fig. 1.4) en 3 veces. Determinar el número de dientes de la rueda. si el número de dientes del engranaje = 25.

Solución.

El número de dientes de la rueda de la fórmula (1.6)

.

Ejemplo 3

Arroz. 1.14. por ejemplo 3

Determine la relación de transmisión del mecanismo que se muestra en la fig. 1.14, para un número dado de dientes de engranaje: =22, =77, =25, =50. Encuentre la velocidad angular y la velocidad de rotación del eje impulsor 1 si el eje 3 gira con una frecuencia =300 rpm.

Solución.

1. Determine la relación de transmisión del juego de engranajes en los ejes 1 y 2

2. Determine la relación de transmisión del juego de engranajes en los ejes 2 y 3

3. Relación de transmisión del mecanismo.

4. Encuentre la frecuencia de rotación del eje 1:

5. Calcular la velocidad angular de rotación del eje 1:

Respuesta: la relación de transmisión del mecanismo es 7, la velocidad del eje 1 es 2100 rpm, la velocidad angular de rotación es 219,8 s -1.

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Mecanismos para convertir el movimiento de rotación en rectilíneo o alternativo.

Para convertir el movimiento de rotación en movimiento rectilíneo o alternativo, se utilizan mecanismos de manivela, balancín, leva, hidráulicos y neumáticos en las máquinas herramienta.

Mecanismos de manivela Consisten en un disco de manivela con un muñón y una biela conectada de forma pivotante. El curso de la corredera impulsada por la biela se cambia reorganizando el pasador del cigüeñal en el disco en la dirección radial.

Arroz. 125.

mecanismo basculante consiste en un disco de manivela 1, un backstage 2 (Fig. 125), que gira alrededor del eje 3. El otro extremo del backstage está conectado a un control deslizante 4. Cuando el disco de manivela gira, el pasador 5, que ingresa a la piedra basculante 6, hace que el backstage oscile alrededor del eje 3.

Al mismo tiempo, la mecedora se desliza en las ranuras de la mecedora. Al cambiar el radio R de la manivela reorganizando su pasador en la ranura radial del disco, la carrera de la corredera 4 cambia.

Mecanismos de leva dividido en cilíndrico y de disco. Los primeros consisten en un cilindro con una ranura copiadora o protuberancia, a lo largo de la cual, cuando el cilindro gira, se desliza un dedo con un rodillo conectado a una corredera. Los segundos son levas perfiladas con dedos con rodillos apoyados contra su superficie periférica. Estos dedos están conectados a deslizadores que se mueven alternativamente a medida que giran las levas.

A accionamientos hidraulicos el movimiento del pistón transmitido a la corredera se lleva a cabo cuando una bomba de engranajes o de paletas bombea aceite alternativamente a las cavidades del cilindro ubicadas a ambos lados del pistón.

El cambio de la longitud de carrera de la corredera se realiza reorganizando los topes que actúan sobre la palanca. Este último cambia la posición del carrete, que cierra y abre a su vez las ventanas de los canales de entrada y salida de aceite del cilindro.

Una transmisión es un dispositivo técnico para transmitir uno u otro tipo de movimiento de una parte del mecanismo a otra. La transferencia se produce desde la fuente de energía hasta el lugar de su consumo o transformación. Los primeros mecanismos de transmisión se desarrollaron en el mundo antiguo y se utilizaron en los sistemas de riego del Antiguo Egipto, Mesopotamia y China. La mecánica medieval mejoró enormemente los dispositivos de transmisión de movimiento y desarrolló muchos tipos nuevos, usándolos tanto en ruecas como en cerámica. El verdadero florecimiento comenzó en la Nueva Era, con la introducción de tecnologías de producción y procesamiento preciso de aleaciones de acero.

Se utilizan varios tipos de engranajes en diversas máquinas herramienta, electrodomésticos, vehículos y otros mecanismos.

Se suelen distinguir los siguientes tipos de transmisión :

• movimiento de rotación;
• rectilíneo o alternativo;
• movimiento a lo largo de un camino determinado.

Los engranajes rotativos son el tipo de engranajes mecánicos más utilizado.

Características del mecanismo de engranajes.

Dichos mecanismos están diseñados para transferir la rotación de un engranaje a otro utilizando el engrane de los dientes. Tienen pérdidas por fricción relativamente bajas en comparación con los embragues de fricción, ya que no es necesario presionar fuertemente el juego de ruedas entre sí.

Un par de engranajes convierte la velocidad de rotación del eje en proporción inversa a la relación del número de dientes. Esta relación se llama . Por lo tanto, una rueda con cinco dientes girará 4 veces más rápido que una rueda de 20 dientes engranada con ella. El par en tal par también disminuirá 4 veces. Esta propiedad se utiliza para crear cajas de engranajes que reducen la velocidad de rotación al aumentar el par (o viceversa).

Si necesita obtener una relación de transmisión grande, es posible que un par de engranajes no sea suficiente: la caja de cambios resultará ser muy grande. Luego se utilizan varios pares consecutivos de engranajes, cada uno con una relación de transmisión relativamente pequeña. Un ejemplo típico de este tipo es la caja de cambios de un automóvil o un reloj mecánico.

El mecanismo de engranajes también es capaz de cambiar la dirección de rotación del eje de transmisión. Si los ejes están en el mismo plano, se utilizan engranajes cónicos, si en diferentes, entonces la transmisión es de tipo tornillo sin fin o planetaria.

Para implementar el movimiento con un período determinado, se dejan uno (o varios) dientes en uno de los engranajes. Luego, el eje secundario se moverá a un ángulo dado solo cada revolución completa del eje de entrada.

Si gira uno de los engranajes en un avión, obtiene una cremallera. Tal par puede convertir el movimiento de rotación en uno rectilíneo.

Parámetros de engranajes

Para que los engranajes engranen y transmitan el movimiento de manera efectiva, es necesario que los dientes coincidan exactamente entre sí a lo largo del perfil. Se regulan los principales parámetros utilizados en el cálculo:

• El diámetro del círculo inicial.
• El paso de engrane es la distancia entre dientes adyacentes, determinada a lo largo de la línea del círculo de paso.
• Módulo. – La relación del paso a la constante π. Los engranajes de igual módulo siempre engranan, independientemente del número de dientes. El estándar prescribe un rango válido de valores de módulo. A través del módulo se expresan todos los parámetros principales del engranaje.
• Altura del diente.

Los parámetros importantes también son la altura de la cabeza y la base del diente, el diámetro de la circunferencia de las protuberancias, el ángulo del contorno y otros.

Ventajas

Las transmisiones de engranajes tienen una serie de ventajas obvias. Eso:

• transformación de parámetros de movimiento (velocidad y par) en un amplio rango;
• alta tolerancia a fallas y vida útil;
• compacidad;
• bajas pérdidas y alta eficiencia;
• pequeñas cargas por eje;
• estabilidad de la relación de transmisión;
• fácil mantenimiento y reparación.

Defectos

Los mecanismos de engranajes también tienen ciertas desventajas:

• Durante la fabricación y el montaje se requiere una alta precisión y un tratamiento superficial especial.
• Ruido y vibración inevitables, especialmente a altas revoluciones o alto esfuerzo
• La rigidez de la estructura conduce a la rotura cuando el eje accionado está bloqueado.

Al elegir el tipo de transmisión, el diseñador compara las ventajas y desventajas para cada caso específico.

Transmisiones mecánicas

La transmisión mecánica sirve para transferir la rotación del eje impulsor al conducido, desde el lugar de generación de energía mecánica (generalmente un motor de uno u otro tipo) hasta el lugar de su consumo o transformación.

Como regla general, los motores giran su eje con un rango limitado de cambios en la velocidad y el par. Los consumidores requieren gamas más amplias.

Según el método de transferencia de energía mecánica, se distinguen los siguientes tipos de engranajes:

• dentado;
• tornillo;
• flexible.
• fricción.

Los mecanismos de transmisión de engranajes, a su vez, se dividen en tipos tales como:

• cilíndrico;
• cónico;
• Perfil de Novikov.

Según la relación de la velocidad de rotación de los ejes impulsor y accionado, se distinguen cajas de cambios (velocidad de reducción) y multiplicadores (velocidad de aumento). Una caja de cambios manual moderna para un automóvil combina ambos tipos, ya que es una caja de cambios y un multiplicador.

Funciones de los engranajes mecánicos.

La función principal de las transmisiones mecánicas es transferir energía cinética desde su fuente a los consumidores, cuerpos de trabajo. Además del principal, los mecanismos de transmisión también realizan funciones adicionales:

• Cambio en la velocidad y el par. A una cantidad constante de movimiento, los cambios en estas cantidades son inversamente proporcionales. Los pares de engranajes reemplazables se utilizan para cambios escalonados, la correa o los variadores de torsión son adecuados para cambios suaves.
• Cambio de sentido de giro. Incluye tanto una inversión convencional como un cambio de sentido del eje de giro mediante mecanismos cónicos, planetarios o cardánicos.
• Transformación de tipos de movimiento. De rotacional a rectilíneo, de continuo a cíclico.
• Distribución de par entre varios consumidores.

Las transmisiones mecánicas realizan otras funciones auxiliares.

Los ingenieros mecánicos han adoptado varias clasificaciones según el factor de clasificación.

Según el principio de funcionamiento, se distinguen los siguientes tipos de transmisiones mecánicas:

• compromiso;
• fricción de rodadura;
• enlaces flexibles.

En la dirección del cambio en el número de revoluciones, se distinguen reductores (disminución) y multiplicadores (aumento). Cada uno de ellos cambia el par en consecuencia (en la dirección opuesta).

Según el número de consumidores de la energía de rotación transmitida, el tipo puede ser:

• de un solo hilo;
• multiproceso

Según el número de etapas de conversión: una etapa y varias etapas.

Sobre la base de la transformación de los tipos de movimiento, tales tipos de transmisiones mecánicas se distinguen como

• Traslación rotacional. Gusano, cremallera y tornillo.
• Balanceo rotacional. Parejas de palanca.
• Traslacional-rotacional. Los cigüeñales se utilizan ampliamente en motores de combustión interna y motores de vapor.

Para garantizar el movimiento a lo largo de complejas trayectorias predeterminadas, se utilizan sistemas de palancas, levas y válvulas.

Indicadores clave para elegir engranajes mecánicos

La elección del tipo de transmisión es una tarea de diseño compleja. Es necesario elegir un tipo y diseñar un mecanismo que cumpla con los requisitos técnicos formulados para esta unidad.

Al elegir, el diseñador compara los siguientes factores principales:

• experiencia de diseños similares anteriores;
• potencia y par en el eje;
• el número de revoluciones en la entrada y salida;
• eficiencia requerida;
• características de peso y tamaño;
• disponibilidad de ajustes;
• recurso operativo planificado;
• costo de producción;
• costo del servicio

A altas potencias transmitidas, generalmente se elige un tipo de engranaje de múltiples hilos. Si necesita ajustar el número de revoluciones en un amplio rango, sería conveniente elegir un variador de correa trapezoidal. La decisión final es del diseñador.

Engranajes cilíndricos

Los mecanismos de este tipo se realizan con engranajes internos o externos. Si los dientes forman un ángulo con el eje longitudinal, el engranaje se llama helicoidal. A medida que aumenta el ángulo de inclinación de los dientes, aumenta la fuerza del par. El engranaje helicoidal también se caracteriza por una mejor resistencia al desgaste, un funcionamiento suave y bajos niveles de ruido y vibración.

Si es necesario cambiar la dirección de rotación y los ejes del eje se encuentran en el mismo plano, se utiliza un tipo de engranaje cónico. El ángulo de cambio más común es de 90°.

Este tipo de mecanismo es más difícil de fabricar e instalar y, al igual que el helicoidal, requiere el refuerzo de las estructuras de soporte.

Un engranaje cónico puede transferir hasta el 80 % de la potencia en comparación con un engranaje cilíndrico.

Engranaje de cremallera y cinturón

Estándares

Los parámetros principales de varios tipos de transmisiones están normalizados por los GOST relevantes:

• Cilíndrico dentado: 16531-83.
• Engranaje helicoidal 2144-76.
• Involuta 19274-73.

Descargar GOST 16531-83

En las máquinas de construcción, se utilizan varios mecanismos para convertir el movimiento de rotación en otros tipos de movimiento para transferir este movimiento al cuerpo de trabajo.

Cremallera y piñón, tornillo y balancín

En las máquinas de construcción, para convertir el movimiento de rotación en otros tipos de movimiento para transferir este movimiento al cuerpo de trabajo, varios mecanismos.

piñón y cremallera
Diseño: engranaje impulsor y cremallera conducida.

Se utiliza para convertir el movimiento rotacional en traslacional.
Diseño: husillo y tuerca accionada.

Se utiliza para convertir el movimiento rotacional en traslacional.
Diseño: leva de accionamiento y vástago accionado con muelle.

Diseño: excéntrico, biela, deslizador.

Se utiliza para convertir el movimiento de rotación en movimiento alternativo.
Construcción: cigüeñal de accionamiento con punta torcida, biela accionada, deslizador.

Se utiliza para convertir el movimiento de rotación en el movimiento de balanceo de las alas.
Diseño: disco impulsor, deslizador, balancín accionado.
Utilizado en bombas de hormigón.

mecanismo maltés Se utiliza para convertir el movimiento giratorio continuo en un movimiento giratorio intermitente.
Diseño: disco de accionamiento con palanca, maltissa conducida.

mecanismo de trinquete Se utiliza para convertir el movimiento giratorio en un movimiento giratorio intermitente, pero con parada y freno.
Diseño: elemento principal - trinquete, accionado - trinquete (elemento de tope).