Mecanism cu Roți Dințate

1. Consideraţii generale

Mecanismele cu roţi dinţate se împart în mecanisme elementare şi mecanisme complexe. Mecanismele complexe se deosebesc de cele elementare prin faptul că au mai mult de două roţi dinţate. Ele se împart , la rândul lor, în două categorii: mecanisme complexe formate din roţi dinţate cu axe fixe şi mecanisme planetare.

Mecanismele complexe cu axe fixe se obţin prin legarea, în diferite moduri, a mecanismelor elementare. În aplicaţiile tehnice interesează, în primul rând, mecanismele complexe care se obţin prin legarea în serie a mecanismelor elementare, numite şi trenuri de roţi dinţate. Analiza cinematică a acestor mecanisme se reduce la calculul raportului de transmitere total, definit ca raportul dintre viteza unghiulară a elementului conducător şi elementul condus. În cazul în care elementul conducător şi elementul condus au axele paralele, vitezele unghiulare sunt compatibile ca sens şi se pot exprima scalari de semn. În acelaşi fel se poate exprima, atunci, şi raportul de transmitere: semul (+) arătând că cele două elemente se rotesc în acelaşi sens, iar semnul (-) faptul că cele două elemente se rotesc în sensuri diferite.

Raportul de transmitere al unui mecanism complex, se calculează ca produsul rapoartelor de transmitere al mecanismelor elementare componente, considerate scalari.

Mecanismele cu roţi dinţate care conţin cel puţin o roată dinţată cu axă mobilă se mai numesc şi mecanisme epicicloidale.

Din categoria acestor mecanisme fac parte:

- mecanismele diferenţiale (Fig.2.1)

- mecanismele planetare.

Fig.2.1

În Fig.2.1 sunt prezentate mecanisme diferenţiale cu roţi dinţate cilindrice şi mecanisme diferenţiale cu roţi dinţate conice, care au în componenţă următoarele elemente:

- roţi centrale (solare) (1),(3)

- roţi satelit (2) şi (2’) cu axe mobile

- bară port satelit P care se roteşte în jurul unei axe fixe.

Mecanismele planetare se obţin din mecanismele diferenţiale prin blocarea unei roţi centrale.

În tehnică aceste mecanisme sunt folosite în număr mare în industria construcţiilor de maşini, în special în construcţia autovehiculelor şi maşinilor unelte. Un exemplu de folosire a mecanismelor diferenţiale: în construcţia autovehiculelor diferenţialul se plasează între arborii planetari ai roţilor motoare, pentru a permite acestora să se rostogolească cu viteze unghiulare diferite în momentul când roţile motoare parcurg spaţii neegale în acelaşi timp(deplasarea autovehiculelor în viraj sau pe un teren cu denivelări) sau când razele roţilor de rulare sunt diferite, ca urmare a inegalităţilor presiunii din pneuri, a uzurii sau a încărcăturii diferite a acestora.

Existenţa diferenţialului evită patinarea sau alunecarea pneurilor, îmbunătăţind manevrarea autovehiculului.

2.Analiza unui mecanism cu roţi dinţate

Să se efectueze analiza structurală şi calculul geometrico-cinematic pentru mecanismul complex din figură:

Fig.2.1.

Tab.2.1

Z1 Z2 Z4 Z5 Z’5 Z6 Z’6 Z7 n1 m

[-] Rot/min [mm]

16 19 25 20 29 60 19 20 350 6

2.1 Analiza structurală a mecanismului

a.) Notarea elementelor şi a cuplelor cinematice s-a făcut pe desen

b.) Ştiind că f=3 se calculează gradul de mobilitate al mecanismului

M=3(n1)2C5C4

n=7(1,2,2’,3,4,5,6,7)

C5=7(A,C,C,E,G,I,K)

C4=5(B,DF,H,J)