Дифференциальные механизмы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

на тему: «Дифференциальные механизмы»

Дифференциальный механизм - устройство, позволяющее получать результирующее движение как сумму или разность составляющих движений. В Дифференциальном механизме с одной степенью свободы составляющие движения кинематически связаны и осуществляются одним приводом, а результирующее получается как разность этих движений. Дифференциальный механизм с одной степенью свободы применяют для получения малых точных перемещений или больших сил (например, в приборах, металлорежущих станках и т.п.).

В Дифференциальном механизме с двумя и более степенями свободы составляющие движения независимы и выполняются каждое своим звеном. Известны разные типы таких Дифференциальных механизмов, но наибольшее распространение получил Дифференциальный механизм с коническими зубчатыми колёсами (обычно называемый просто дифференциалом), применяемый в автомобилях и др. транспортных машинах, механических приводах и т.п. Зависимость между действительными скоростями звеньев Дифференциальный механизм выражается формулой щ₁ + щ₂ = 2щ_B или n₁ + n₂ = 2n_B, где щ₁, щ₂, щ_B и n₁, n₂ и n_B соответственно угловые скорости и частоты вращения центральных колёс и водила. В вариаторе, работающем по замкнутой схеме, Дифференциальный механизм позволяет расширить диапазон регулирования и осуществить реверсивное вращение выходного вала. В металлорежущих станках Дифференциальный механизм применяется с целью упрощения настройки и уменьшения числа необходимых для этого сменных зубчатых колёс. В счётно-решающих машинах Дифференциальный механизм используется для выполнения математической операции сложения параметров.

Рисунок 1. Конический дифференциал 1 и 2 -- центральные колёса; 3 -- сателлит; 4 -- водило; щ₁, щ₂, и щ_B -- угловые скорости центральных колёс и водила.

дифференциал автомобиль механизм металлорежущий

Рассмотрим дифференциал, применяемый в автомобилях.

Дифференциамл -- это механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, называемых полуосями. Наиболее широко применяется в конструкции привода автомобилей, где момент от выходного вала коробки передач (или карданного вала) поровну делится между полуосями правого и левого колеса. В полноприводных автомобилях также может применяться для деления момента в заданном соотношении между ведущими осями, хотя здесь достаточно распространены конструкции и без дифференциала (например, с вискомуфтой). Необходимость применения дифференциала в конструкции привода автомобилей обусловлена тем, что внешнее колесо при повороте проходит более длинную дугу, чем внутреннее. То есть при вращении ведущих колёс с одинаковой скоростью поворот возможен только с пробуксовкой, а это негативно сказывается на управляемости и сильно повышает износ шин.

Назначение дифференциала в автомобилях:

· позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;

· неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса;

· в сочетании с главной передачей служит дополнительной понижающей передачей.

В случае единственного приводного колеса или отдельного двигателя для каждого из ведущих колёс дифференциал не требуется. В конструкции раллийных автомобилей иногда дифференциал намертво блокируют (заваривают), жёстко связывая колёса ведущей оси - это допустимо, так как на гравии или снегу в ралли повороты проходятся только с заносом. Также дифференциал отсутствует в конструкции картов, при этом их рамы обычно позволяют вывешивать ведущее заднее колесо с внутренней стороны поворота без отрыва передних колёс от трассы. В веломобилях с ведущей осью вместо дифференциала часто применяются более простые и доступные трещотки (обгонные муфты) в колёсах - такой привод допускает вращение колёс на ведущей оси с разной скоростью, но при этом весь момент передаётся только на то колесо, которое медленнее вращается.

Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче. Карданный вал 1 через коническую зубчатую передачу передает вращение на корпус дифференциала 2. Корпус дифференциала через независимые друг от друга шестерни (сателиты) 3 вращает полуоси 4. Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей.

Рисунок 2. Дифференциал автомобиля в разрезе

Рассмотрим дифференциальные механизмы, применяемый в станках.

Структура станков, одинаковых по назначению, будет различной в зависимости от того, применен в ней суммирующий механизм -- дифференциал -- или нет. Дифференциалами создают несколько элементарных движений на одном и том же исполнительном звене. Они позволяют изменять скорость каждого элементарного движения, не изменяя скорости остальных слагаемых движений, снимать (прекращать) любое элементарное движение и в нужный момент вновь создавать его. Дифференциальными механизмами можно реально или физически суммировать движения, которые не совпадают с понятием математического суммирования: при использовании последнего дифференциал отсутствует, т. е. станок будет бездифференциальным, хотя в нем и создаются те же элементарные движения, что и в дифференциальном станке. Следовательно, на однотипных станках резанием могут быть образованы одни и те же поверхности. Однотипные бездифференциальные станки по структуре проще дифференциальных станков и поэтому, в принципе, можно было бы изготовлять только бездифференциальные станки, если бы принимать в расчет только кинематическую сторону обработки поверхностей.

Однако, в действительности, как дифференциальные, так и бездифференциальные станки имеют свои эксплуатационные достоинства и недостатки. Поэтому вопрос о применении дифференциальной или бездифференциальной структуры не решается так просто еще и потому, что от расположения дифференциала зависят преимущества и недостатки его применения. Кроме того, дифференциальную структуру не всегда можно заменить бездифференциальной: это можно сделать только при некоторых определенных условиях.

Назначение и расположение дифференциала могут быть очень различными: дифференциал располагается только в одной группе и предназначается для повышения точности работы группы или для облегчения настройки параметров создаваемого исполнительного движения; дифференциал располагается между группами и соединяет группы между собой. В этом случае дифференциал нужен для того, чтобы уменьшить число подвижных и исполнительных звеньев в станке, и он позволяет одному и тому же исполнительному звену участвовать в одно и то же время в двух и более исполнительных движениях, имеющих независимые траектории, скорости и другие параметры, которые можно изменять.

Схемы дифференциалов, применяемых в станках, могут быть различными, в зависимости от вида зубчатой или другой передачи, используемой в качестве суммирующего механизма.

Если одному из звеньев любой передачи дать две степени свободы, то эта передача становится суммирующим механизмом. В последнем обязательно имеются три приводных звена: два входных (ведущих) и одно выходное (ведомое), на котором получается суммарное движение.

Широко используют дифференциалы с коническими зубчатыми передачами. Можно получить суммирование на ходовом винте и гайке, если одновременно с вращением ходового винта сообщить вращение и гайке. Червячная передача также используется в качестве суммирующего механизма при различных сочетаниях движений на червяке и червячном колесе. Так, если червяку одновременно с вращением сообщить осевое перемещение, то на червячном колесе получится суммарное движение. То же самое получим, если червяк одновременно с вращением вокруг оси будет вращаться вокруг оси червячного колеса или червячное колесо будет вращаться вокруг оси червяка.

Размещено на Allbest.ru