Циклоидная передача

Эта статья включает список ссылок , связанных с ней материалов или внешних ссылок , но ее источники остаются неясными, поскольку в ней отсутствуют встроенные цитаты . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, введя более точные цитаты. ( Апрель 2009 ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Циклоидальная передача — это зубчатая передача с циклоидальным профилем. Такие передачи используются в механических часах , а не эвольвентная форма передачи, используемая для большинства других передач. Циклоидальные передачи имеют преимущества перед эвольвентными передачами в таких приложениях, поскольку их можно изготавливать плоскими (что облегчает их полировку и, таким образом, снижает трение) и имеют меньше точек контакта (что снижает как трение, так и износ).

Профиль зубьев их шестерен основан на кривых эпициклоиды и гипоциклоиды , которые представляют собой кривые, образованные при вращении окружности по внешней и внутренней поверхности другой окружности соответственно.

Когда две зубчатые шестерни входят в зацепление, воображаемая окружность, начальная окружность , может быть проведена вокруг центра каждой шестерни через точку, где их зубья соприкасаются. Кривые зубьев за пределами начальной окружности называются придатками , а кривые пространств зубьев внутри начальной окружности называются придатками . Придаточное отверстие одной шестерни лежит внутри придаточного отверстия другой шестерни.

В циклоидальных передачах верхние части зубьев колеса представляют собой выпуклые эпициклоидальные, а нижние части шестерни - вогнутые гипоциклоидальные кривые, образованные одной и той же образующей окружностью. Это обеспечивает передачу движения от одного зубчатого колеса к другому с локально постоянной угловой скоростью .

Размер образующей окружности может быть выбран свободно, в основном независимо от количества зубьев.

Воздуходувка Рутса — это одна крайность, форма циклоидной передачи, где отношение диаметра делительной окружности к диаметру образующей окружности равно удвоенному числу лопастей. В двухлопастной воздуходувке образующая окружность составляет одну четвертую диаметра образующих окружностей, а зубья образуют полные эпи- и гипоциклоидальные дуги.

Циклоидальные передачи используются в часовом деле по трем причинам.

1. Для уменьшения трения часовые механизмы требуют полировки зубьев и лепестков шестерен. Циклоидальные шестерни могут быть спроектированы так, чтобы шестерни имели плоские поверхности. Это облегчает их полировку без неблагоприятного изменения их профиля.

2. Зубчатые передачи, используемые в часах и наручных часах, имеют несколько ступеней колес и шестерен, в которых шестеренки имеют мало лепестков. Эвольвентные конструкции для этих лепестков будут подрезаны, что сделает их слишком хрупкими и сложными в изготовлении.

3. Большим аспектом конструкции часовых механизмов является минимизация трения. Эвольвентные зубья шестерни часто зацепляются с 2–3 точками контакта одновременно. Циклоидальные шестерни могут быть сделаны так, чтобы было только 1–2 точки контакта. Поскольку в этих точках зацепления всегда есть некоторое трение, в часовом деле предпочтительны циклоидальные профили . Часовые зубья шестерни обычно не смазываются (смазываются только их оси). Вязкость масла может оказывать пагубное влияние на ход времени. Кроме того, поскольку эти механизмы должны работать непрерывно в течение многих лет между обслуживаниями, смазка может загрязняться грязью и мусором и фактически превращаться в шлифовальную пасту. Это может повредить колеса и шестерни до такой степени, что их придется заменить. Однако даже хорошо изготовленные циклоидальные колеса и шестерни подвержены этому износу из-за трения, грязи и миграции масла из подшипников оси и других мест. Это одна из причин, по которой регулярное обслуживание часов имеет важное значение для их точности и долговечности. ^[1]

В часовом деле диаметр образующей окружности обычно выбирается равным половине диаметра делительной окружности одной из шестерен. Это приводит к образованию дедендума, который представляет собой простую прямую радиальную линию, и поэтому его легко формировать и полировать ручными инструментами. Придатки не являются полными эпициклоидами, а частями двух разных, которые пересекаются в точке, в результате чего получается профиль зуба в виде « готической арки ».

Ограничением этой зубчатой ​​формы является то, что зацепление является точным только на делительной окружности, в результате чего там, где вероятна вибрация, обычно предпочитают эвольвентный профиль. Однако в часовом деле, особенно до применения массового производства, было принято резать пару колес (или колесо плюс фонарную шестерню), а затем использовать инструмент для углубления, чтобы разметить положения шарниров на пластинах: это расстояние между шарнирами было правильным для этой конкретной пары колес, а не для любой другой.

Существует некоторая дискуссия по поводу изобретения циклоидальных передач. Среди участников — Жерар Дезарг , Филипп де Ла Гир , Оле Рёмер и Шарль Этьен Луи Камю .

Циклоида (используемая для формы боковой поверхности циклоидального зубчатого колеса) образуется путем прокатки катящегося круга по базовому кругу . Если диаметр этого катящегося круга выбран бесконечно большим, то получается прямая линия . Полученная циклоида затем называется эвольвентой , а зубчатое колесо называется эвольвентным зубчатым колесом . В этом отношении эвольвентные зубчатые колеса являются лишь частным случаем циклоидальных зубчатых колес. ^[2]

• Циклоидальный привод

• Росс, Д.С. (2010). «Обратная задача трохоид». Институт Дж. Франклина. 347 (7): 1281-1308 (2010). https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2010.06.003

• Проектирование циклоидальных передач
• Создание циклоидальной зубчатой ​​фрезы
• Кинематические модели для проектирования Цифровая библиотека (KMODDL)
  Видео и фотографии сотен рабочих моделей механических систем в Корнеллском университете. Также включает электронную библиотеку классических текстов по механическому проектированию и инжинирингу.
• 2-х и 4-х зубчатые циклоидальные передачи в движении