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1 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi  - Bari- Corso Serale Progetto “Sirio” ITIS “G. MARCONI” – BARI CORSO SERALE PROGETTO SIRIO DISPENSA DI MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE N° 5 TRASMISSIONE DELLA POTENZA ROTISMI ORDINARI ED EPICICLOIDALI

Rotismi Ordinari Ed Epicicloidali

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Appunti su rotismi

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  • 1 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    ITIS G. MARCONI BARI

    CORSO SERALE PROGETTO SIRIO

    DISPENSA DI MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

    N 5

    TRASMISSIONE DELLA POTENZA

    ROTISMI ORDINARI ED EPICICLOIDALI

  • 2 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    ROTISMI ORDINARI

    Premessa

    Nelle dispense 3 e 4 abbiamo visto che la trasmissione della potenza con un solo

    ingranaggio consigliabile se il suo rapporto di trasmissione ha valori compresi tra 1/6 i 6

    (vale a dire 1/6 i

  • 3 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    prima ruota motrice e quella dell'ultima ruota condotta:

    1

    1

    1

    4

    1

    ti

    Se it > 1 allora il rotismo riduttore; se it = 1 il rotismo indifferente; se it < 1 il rotismo

    moltiplicatore.

    In assenza di perdite, lequilibrio dinamico del rotismo espresso dalla relazione seguente:

    41 41 tt MM

    vale a dire:

    1

    4

    t

    t

    tM

    Mi

    Se it > 1 allora il rotismo moltiplicatore di coppia; se it < 1 il rotismo riduttore di

    coppia.

    Moltiplicando e dividendo it per 2=abbiamo la seguente relazione:

    21

    4

    3

    2

    1

    24

    31

    24

    21 iiit

    cio il rapporto di trasmissione del rotismo dato dal prodotto dei rapporti di

    trasmissione dei singoli ingranaggi.

    In generale, se gli alberi intermedi portano due ruote ciascuno e se il rotismo formato da n

    ingranaggi, si ha che:

    11...iiii nnt

    ovvero:

    2

    1

    1

    211 ...

    n

    n

    n

    n

    n

    ti

    Tenendo conto che il rapporto di trasmissione di un ingranaggio uguale anche al rapporto

    tra il numero di denti della ruota condotta e quello della ruota motrice, si ha che il rapporto

    di trasmissione di un rotismo anche uguale al prodotto del numero di denti delle

    ruote condotte diviso il prodotto del numero di denti delle ruote motrici:

  • 4 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    31

    42

    zz

    zzit

    e, in generale:

    1

    2

    2

    1

    1

    ...z

    z

    z

    z

    z

    zi

    n

    n

    n

    nt

    Questa relazione molto utile perch consente di ricavare subito il numero di denti delle

    varie ruote, come descritto nel seguente esempio:

    1) Un rotismo ordinario composto di due ingranaggi (v. fig. 1) che devono assicurare un

    rapporto di trasmissione it = 16; determinare il numero di denti delle ruote.

    Per prima cosa si deve scindere il rapporto di trasmissione totale nel prodotto di due rapporti

    di trasmissione parziali corrispondenti al numero degli ingranaggi costituenti il rotismo. Per

    fare ci, si pu procedere in due modi distinti:

    a) Si pone:

    41621 tiii

    Una possibile soluzione si pu ricavare moltiplicando e dividendo ciascun rapporto parziale

    per il numero minimo di denti ammissibile:

    1515

    6060)

    15

    15(4)

    15

    15(444

    ti

    cio: z1=z3=15; z2=z4=60

    Nel ricavare il numero di denti delle ruote pi piccole, bisogna ricordarsi che deve essere

    sempre rispettata la condizione che z zmin .

    Il metodo esposto per non tiene conto dell'aumento del momento torcente sulla ruota 4,

    cosicch il suo diametro, se si prendesse il suo numero di denti uguale al numero di denti

    della ruota 2, potrebbe essere sensibilmente pi grande del diametro della ruota 2 (poich

    Mt3=Mt2=i1Mt1 m3-4 > m1-2). In definitiva conviene tenere basso il numero di denti z4 per

    compensare l'aumento del momento torcente.

    b) Si pu scindere il rapporto di trasmissione totale nel prodotto di due rapporti

    parziali non molto dissimili tra di loro per tener conto dell'aumento del momento torcente

    dall'ingresso all'uscita del rotismo. Il metodo consiste nel fare i1>i2:

  • 5 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    1516

    5372)

    15

    15(556,3)

    16

    16(5,41621

    iiit

    cio: z1=16; z3=15; z2=72; z4=53

    Un'altra soluzione possibile la seguente:

    1516

    4880)

    15

    15(2,3)

    16

    16(51621

    iiit

    cio: z1=16; z3=15; z2=80; z4=48

    Il rotismo ordinario pi semplice costituito da tre ruote; in tal caso la ruota intermedia

    chiamata ruota oziosa (ruota contemporaneamente motrice e condotta) perch la sua

    funzione non di cambiare il rapporto di trasmissione tra ingresso e uscita ma d'invertire il

    senso di rotazione della ruota condotta:

    1

    3

    21

    32

    z

    z

    zz

    zzit

    Il rendimento di un rotismo dato dal prodotto dei rendimenti dei singoli ingranaggi (ci

    perch gli ingranaggi sono in serie):

    11... nnt

    Procedura di calcolo di un rotismo.

    In riferimento al rotismo di fig. 3, noti la potenza utile necessaria all'albero condotto (N4), il

    Albero motore

    Ruota oziosa

    Albero condotto

    Fig. 2 Esempio di rotismo con ruota oziosa.

  • 6 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    numero di giri al minuto dell'albero motore (n1) e condotto (n4); si presentano due casi:

    1) Funzionamento ideale (si trascurano le resistenze passive).

    In tal caso, trovato il rapporto di trasmissione totale, lo si scompone nel prodotto di due

    termini si ha:

    4

    1

    n

    nit

    21iiit

    60

    2 44

    n (rad/s)

    41 ti

    2=1/i1

    2= 3

    Quindi si ricavano i numeri di denti di tutte le ruote dentate:

    31

    42

    zz

    zzit

    Si calcolano poi, nellordine:

    N1=N4 (W) (potenza motrice)

    Mt1=N1/1 (Nm) (momento torcente agente sull'albero motore)

    Mt2= Mt3=i1Mt1 (Nm) (momento torcente agente sull'albero intermedio)

    Mt4= i2Mt3= it Mt1 (Nm) (momento torcente agente sull'albero condotto)

    Si calcola il modulo del pignone che la ruota pi sollecitata:

    3

    1

    1'

    1

    ammv

    t

    fz

    Mcm

    (mm) (modulo 1 ingranaggio)

    3

    3

    3''

    2

    ammv

    t

    fz

    Mcm

    (mm) (modulo 2 ingranaggio)

    Infine si verificano le ruote allusura e si determinano le loro dimensioni, poi quelle degli

    alberi e, infine, dei cuscinetti (v. le relative dispense).

    Fig. 3 Schema cinematico del rotismo di fig. 1.

    2

    z4

    1

    z2

    z1

    z3

    4

  • 7 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    Osservazione: il rotismo di fig. 3 sarebbe potuto essere configurato come rappresentato in

    fig. 4 per ridurre l'ingombro verticale; in tal caso volendo rendere gli interassi fra le ruote

    uguali per consentire l'allineamento dellalbero motore con lalbero condotto, deve essere

    verificata la seguente relazione geometrica:

    )+z(z)=m+z(zm)+z(zm

    )=+z(zm

    rrrrI pppp 432211432

    211

    224321

    2) Funzionamento reale (tenendo conto delle resistenze passive).

    In questo caso, oltre ai dati visti al punto 1), si conoscono i rendimenti dei due ingranaggi 1

    e 2.

    Inizialmente si calcola il rendimento totale: t = 1 2

    e si ripete la procedura vista al punto 1) tenendo conto che:

    N1=N4/t (W) (potenza motrice)

    Mt1=N1/1 (Nm) (momento torcente agente sull'albero motore)

    Mt2= Mt3= 1i1Mt1 (Nm) (momento torcente agente sull'albero intermedio)

    Mt4= 2 i2Mt3= t it Mt1 (Nm) (momento torcente agente sull'albero condotto)

    ESEMPIO DI CALCOLO DI UN ROTISMO ORDINARIO.

    1) Il treno riduttore di fig. 5 trasmette una potenza motrice di 4,25 kW a 1220 giri/min con

    un rapporto di trasmissione it=10,5. Sapendo che i rendimenti dei due ingranaggi sono

    rispettivamente 1=0,97, 2=0,96 determinare:

    a) i numeri di denti delle ruote;

    b) la frequenza di rotazione dell'albero intermedio e dellalbero condotto;

    c) le potenze e i momenti torcenti ai diversi alberi del treno.

    Fig. 4

    m r

    z2

    z1

    z3

    z4

    i I

  • 8 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    m

    i

    r z2

    z1

    z3

    z4

    Fig. 5 Schema cinematico del rotismo.

    Dalla formula del rapporto di trasmissione totale si ha:

    a) 1817

    5163)

    18

    18(833,2)

    17

    17(706,3833,2706,35,1021

    iiit

    cio: z1=17; z2=63; z3=18; z4=51

    b) min/8,323706,3/1200/ 11 giriinnn

    ni mi

    i

    m

    min/3,1145,10/1200/ 1 giriinnn

    ni mr

    r

    m

    t

    c) Calcoliamo la coppia dellalbero motore: kWNm 25,4

    sradn

    /6,12560

    120014,32

    60

    2 11

    mNNMt mm 8,336,125/4250/ 1

    Calcoliamo la potenza e la coppia dellalbero intermedio:

    kWNN mi 12,425,497,01

    sradni

    i /9,3360

    8,32314,32

    60

    2

    mNNMt iii 6,1219,33/4120/

    Calcoliamo la potenza e la coppia dellalbero condotto:

    kWNN ir 96,31225,496,02

    sradnr

    r /1260

    3,11414,32

    60

    2

    mNNMt rrr 33012/3960/

  • 9 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    Per verifica calcoliamo la coppia dell'albero condotto con la seguente formula:

    Mtr= t it Mtm=0,970,9610,533,8=330,5 Nm

  • 10 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    ROTISMI EPICICLOIDALI

    Premessa

    I rotismi ordinari implicano sempre problemi d'ingombro quando si vogliono realizzare

    rapporti di trasmissione o molto grandi o molto piccoli. Per superare tale limitazione si

    usano i rotismi epicicloidali.

    Si definiscono rotismi epicicloidali quei rotismi in cui alcune ruote sono mobili rispetto al

    telaio (v. fig. 6). Il cinematismo di un rotismo epicicloidale lo stesso di quello ordinario

    solo che alcune ruote sono vincolate ad un telaio rotante con asse fisso. Le ruote mobili sono

    dette satelliti, quelle fisse sono dette planetarie e il telaio detto braccio portatreno.

    Ruote Planetarie

    Fig. 7 Schema cinematico del rotismo di fig. 6.

    1

    2

    4

    z1

    z2 z3

    z4

    p

    3

    Mt4

    4

    Albero condotto

    z z

    Albero motore

    Ruote Satelliti Portatreno

    Mt1

    z z

    Albero del portatreno

    Fig. 6- Esempio di rotismo epicicloidale.

  • 11 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    Per questi meccanismi non si pu parlare di rapporto di trasmissione perch i suoi organi

    non sono tutti fissi nello spazio. Si fa uso allora di una formula che permette di studiare il

    rotismo epicicloidale come se fosse ordinario. Infatti, se imprimiamo all'intero meccanismo

    una rotazione contraria a quella del portatreno (vale a dire p), il portatreno resta fermo e

    il rotismo epicicloidale si comporta come se fosse ordinario, e ci ci consente di scrivere:

    p

    pi

    4

    1

    0 (rapporto del rotismo epicicloidale reso ordinario)

    La suddetta formula prende il nome di formula di Willis. Tale formula esprime non un vero

    e proprio rapporto di trasmissione bens solo una relazione tra le grandezze cinematiche dei

    tre membri principali (prima ruota, ultima ruota e braccio portatreno).

    Adesso possibile porre il rapporto di trasmissione in funzione del numero di denti:

    31

    42

    4

    1

    0zz

    zzi

    p

    p

    Nell'applicare quest'ultima relazione, importante valutare, di ogni ingranaggio, il segno del

    rapporto di trasmissione che deve essere assunto negativo per ruote esterne (perch le ruote

    hanno un verso di rotazione discorde) e positivo per ruote interne (perch le ruote hanno un

    verso di rotazione concorde):

    Dal punto di vista cinematico, il funzionamento del rotismo di fig. 8 sarebbe garantito anche

    con una sola ruota satellite, tuttavia se ne mettono tre per impedire la flessione dellalbero

    della ruota planetaria.

    Fig. 8 Esempio di rotismo epicicloidale con ruote interne.

    Ruota Satellite

    Albero motore

    Portatreno

    Albero condotto

    Ruota Planetaria

    Corona dentata interna

  • 12 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    Nella fig. 8 si vede la ruota centrale motrice (planetaria) trasmettere il moto alle ruote

    satelliti che, rotolando sulla corona dentata (ferma), muovono la forcella porta satelliti

    calettata sullalbero condotto.

    I rotismi epicicloidali si possono raggruppare nelle seguenti tre tipologie:

    a) Rotismi riduttori/moltiplicatori quando fatto funzionare con un movente e un

    cedente; in tal caso una delle due ruote d'estremit fissa (solidale al telaio). Per

    esempio, con riferimento alla fig. 7, se fissa la ruota 4 (4=0) la formula di Willis

    ci d:

    0

    31

    421

    31

    421 11 izz

    zz

    zz

    zz

    pp

    p

    Il rotismo riduttore quando movente la ruota 1 ed moltiplicatore quando

    movente il portatreno.

    Se si fissa la ruota 1 (1=0) si ha:

    0

    0

    0

    31

    42

    4

    31

    42

    4

    111

    11

    i

    i

    i

    zz

    zzzz

    zz

    pp

    p

    Anche in questo caso il rotismo riduttore quando movente la ruota 4 ed

    moltiplicatore quando movente il portatreno.

    b) Rotismi sommatori (o combinatori) quando fatto funzionare con due moventi e

    un cedente:

    Fig. 9 Schema cinematico del rotismo di fig. 8 con evidenziata soltanto una ruota satellite.

    1

    2

    z1

    z2

    z3

    p

    3

  • 13 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    c) Rotismi differenziali (o compensatori) quando fatto funzionare con un movente e

    due cedenti ( questo il caso del differenziale degli autoveicoli):

    Il differenziale (v. figg. 11-12) costituito da una coppia di ruote dentate (pignone-

    corona) cilindriche o coniche a seconda di come disposto il cambio rispetto al

    differenziale, da una scatola che racchiude l'ingranaggio differenziale (e che funge da

    portatreno), e da un gruppo di quattro ruote coniche (vale a dire lingranaggio differenziale

    vero e proprio) due delle quali z1 e z3 (dette ruote planetarie) sono collegate sui semiassi

    delle ruote del veicolo e le altre due z2 e z4 (dette ruote satelliti) sono collegate alla scatola

    del differenziale (v. fig. 13).

    Fig. 10 Rotismo combinatore: moventi: ruota 1 e porta satellite;

    cedente: ruota 4.

    1

    2

    4 z1

    z2

    z3

    z4

    p

    3

    Fig. 11 Gruppo cambio-differenziale di autoveicolo con corona dentata cilindrica.

    1.Cuscinetto reggi spinta 2. Ingranaggio contachilometri 3. Planetari 4. Cuscinetto a rulli conici 5. Satelliti 6. Corona dentata 7. Cuscinetto a rulli conici 8. Anello di registro cuscinetti scatola differenziale 9. Albero secondario 10. Albero primario

    Differenziale

  • 14 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    Funzionamento del rotismo differenziale per autoveicoli (v. fig. 14): l'albero motore, per

    mezzo della coppia conica (pignone-corona) trascina in rotazione il portatreno del rotismo

    (la scatola del differenziale). La scatola trascina in rotazione le ruote satelliti e queste, a loro

    volta, mettono in rotazione le ruote planetarie. Lunico movente il portatreno e ci

    permette alle ruote motrici di poter avere velocit angolari differenti.

    Vediamone la ragione.

    Fig. 12 Differenziale di autoveicolo con corona dentata conica.

    b z1

    z3

    z4

    p

    z2

    a

    Fig. 13 Schema di differenziale di autoveicolo con corona dentata conica.

  • 15 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    Il rotismo viene realizzato con z1=z3 e, considerandolo ordinario, ci permette di scrivere che

    i0 = -1 essendo le ruote 1 e 3 contro-rotanti (ci avviene perch, contrariamente ai rotismi

    ordinari piani con ruota oziosa in cui le velocit angolari della movente e della cedente

    concordano sempre, nei rotismi con ruote coniche gli assi dei coni, passando da una ruota

    alla successiva, subiscono una rotazione e ci fa si che le velocit angolari della movente e

    della cedente siano fra loro discordanti).

    Sostituendo questa relazione nella formula di Willis si ottiene:

    210

    bap

    pb

    pai

    vale a dire che la velocit angolare del portatreno sempre la media aritmetica tra le

    velocit angolari dei semiassi e ci permette di avere differenti velocit di rotazione delle

    ruote motrici nel moto curvilineo.

    Quando lautoveicolo in marcia su strada rettilinea le ruote motrici hanno la stessa velocit

    di rotazione e, pertanto, risulta a=b=p (in questo stato le ruote satelliti sono trascinate

    in rotazione dal portatreno ma non ruotano intorno al proprio asse).

    In curva, la ruota interna, rispetto a quella esterna, deve percorrere un tratto di strada pi

    breve e, pertanto, deve ruotare con minore velocit; la differenza tra le velocit delle due

    ruote compensata dalla rotazione delle ruote satelliti intorno ai propri assi (v. fig. 14).

    Il funzionamento del differenziale non influenzato dalla carreggiata dellautoveicolo.

    Studiamo ora il meccanismo dal punto di vista dinamico. Se indichiamo con Ma, Mb, Mp, i

    momenti agenti sul semiasse interno, sul semiasse esterno e sul portatreno, valgono le

    seguenti equazioni di equilibrio:

    Fig. 14 Funzionamento del differenziale per autoveicoli.

  • 16 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    Fig. 15 Esempio di rotismi epicicloidali collegati in serie.

    0 ppbbaa MMM (equilibrio delle potenze)

    0 pba MMM (equilibrio dei momenti)

    In assenza di perdite, le seguenti tre equazioni devono essere tutte verificate:

    0

    0

    2

    pba

    ppbbaa

    bap

    MMM

    MMM

    Risolvendo il sistema otteniamo:

    0))(( baba MM

    che vale qualunque sia la traiettoria di marcia del veicolo.

    In definitiva, da essa si deduce che, quando il veicolo in marcia rettilinea (a=b), il

    meccanismo in equilibrio anche se i momenti resistenti applicate alle ruote non sono

    uguali tra di loro (vale a dire MaMb); invece quando il veicolo in curva (ab), il

    meccanismo in equilibrio solo se i momenti applicati sono uguali tra di loro (Ma=Mb).

    ESERCIZI

    Vediamo adesso alcuni esempi numerici (tratti dal libro "Esercizi e temi desame di

    meccanica" di G. Vianello, ed. Sansoni (FI) 1972).

    Prima di svolgerli, premettiamo la seguente

    definizione generale:

    .

  • 17 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    1) Il cambio Borg-Warner per automobile formato da due treni planetari aventi uguale

    schema, disposti in serie (fig. 16). Dall'albero A del motore si ottiene cos una prima

    riduzione i1 = 1,60 all'albero B; da questo una seconda riduzione i2 = 1,44 all'albero di

    uscita C. In complesso: i=i1i2= 2,304 (prima marcia). Da notare che le ruote z3 e z6 sono

    tenute immobili. Rendendo invece solidale z3 con l'albero B, quest'ultimo ruota assieme ad

    A e il rapporto di trasmissione i = i2 (seconda marcia). Se anche z6 reso solidale

    all'albero C, gli alberi A e C ruotano insieme (i = 1) (presa diretta). Eseguire la scelta dei

    numeri di denti delle ruote per ottenere i prescritti rapporti di trasmissione.

    Dati: 6,11 B

    Ai

    ; 44,12

    C

    Bi

    ; 063

    Incognite: z1; z2; z3; z4; z5; z6

    Svolgimento

    Calcoliamo il rapporto del primo rotismo epicicloidale reso ordinario:

    1

    3

    2

    3

    1

    2

    3

    10 )(

    z

    z

    z

    z

    z

    zi

    B

    B

    posto: 1= A e 3=0 si ottiene:

    111

    3

    1

    3

    1

    30

    B

    A

    B

    A

    B

    BA

    z

    z

    z

    z

    z

    zi

    da cui si ricava:

    6,016,1111

    3 iz

    z

    Fig. 16 Schema cinematico del cambio Borg-Warner.

  • 18 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    da cui, se assumiamo z3=54, si ottiene:

    906,0

    54

    6,0

    31

    zz

    Per ricavare i denti della ruota 2, utilizziamo la seguente relazione geometrica fra i raggi

    primitivi (v. fig. 16):

    231 2rrr

    che pu essere riscritta in funzione del numero di denti (perch le ruote hanno tutte lo stesso

    modulo) ricavandone la seguente relazione:

    231 2zzz da cui:

    182

    5490

    2

    312

    zzz

    Analogamente si procede per il secondo rotismo epicicloidale.

    Calcoliamo il rapporto del secondo rotismo epicicloidale reso ordinario:

    4

    6

    5

    6

    4

    5

    6

    40 )(

    z

    z

    z

    z

    z

    zi

    C

    C

    Posto: 4= B ; 6=0 si ricava:

    114

    6

    4

    6

    4

    60

    C

    B

    C

    B

    C

    CB

    z

    z

    z

    z

    z

    zi

    da cui:

    44,0144,1124

    6 iz

    z

    se assumiamo z6=33, dalla precedente relazione si ricava:

    7544,0

    33

    44,0

    64

    zz

    Per ricavare i denti della ruota 5, sfruttiamo la seguente relazione geometrica fra i raggi

    primitivi (v. fig. 16):

    564 2rrr

    che pu essere riscritta in funzione del numero di denti (perch le ruote hanno tutte lo stesso

    modulo) ricavandone la seguente relazione:

    564 2zzz da cui:

  • 19 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    212

    3375

    2

    645

    zzz

    2) Data la velocit angolare = 50 rad/s dell'albero A, trovare la velocit angolare del

    portatreno B del rotismo di figura 17. Le ruote di estremit l e 3 del treno planetario hanno

    uguale numero di denti. Le ruote a, b, c, d della quaterna con la quale il moto trasmesso

    dalla prima alla seconda ruota d'estremit, hanno i seguenti numeri di denti: za = 30; zb =

    18; zc = 22; zd = 26.

    Dati: sradA /50 26;22;18;30 dcba zzzz 31 zz

    Incognita: B

    Svolgimento

    Il rotismo abcd un rotismo ordinario e ci ci permette di risalire alla velocit angolare

    della ruota conica 3 collegata rigidamente alla ruota d:

    sradz

    z

    z

    zi ad

    c

    d

    a

    b

    d

    at /51,70

    709,0709,0

    22

    26

    30

    18

    Il rapporto di trasmissione (negativo perch le ruote 1 e 3 sono controrotanti) del rotismo

    epicicloidale a ruote coniche reso ordinario :

    11

    3

    2

    3

    1

    2

    3

    10

    z

    z

    z

    z

    z

    zi

    B

    B

    che, tenendo presente che 3= d , permette di ricavare l'incognita B:

    sradB /26,602

    51,7050

    2

    31

    Fig. 17 Schema cinematico del rotismo epicicloidale.

  • 20 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    3) La surmoltiplica per automobile (overdrive Laycock-De Normanville) formata dal

    treno epicicloidale di figura 18. L'albero A del motore conduce in rotazione il portatreno

    delle ruote planetarie z2, z3, la prima delle quali imbocca con la ruota zl, la seconda con la

    corona a dentatura interna z4, la quale d il moto all'albero di trasmissione B. Un innesto

    (non disegnato) pu tenere immobile la ruota z1 (e in tal modo l'albero B ruota pi veloce di

    A), oppure pu rendere solidali zl e z4 (e in tal caso l'albero B ha la velocit uguale ad A).

    Calcolare il rapporto di trasmissione, nel primo caso, sapendo che zl = 27; z2 = 26; z3 =

    14; z4 = 67 denti.

    Dati: 67;14;26;27 4321 zzzz srad /01

    Incognita: B

    Ai

    Svolgimento

    Calcoliamo il rapporto di trasmissione del rotismo epicicloidale reso ordinario:

    609,414

    67

    27

    26

    3

    4

    1

    210

    z

    z

    z

    zi

    AB

    A

    AB

    A

    che permette di ricavare l'incognita i=A/B:

    8217,01609,4

    609,4

    10

    0

    i

    ii

    B

    A

    Fig. 18 Schema cinematico del rotismo di Laycock-De Normanville.

  • 21 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    4) Un motore elettrico porta all'estremit dell'albero A rotante a 286 rad/s, un pignone

    con zl = 14 denti. Per mezzo del treno planetario di figura 18 si vuol ottenere la velocit

    angolare di 50 rad/s dell'albero B di uscita. Trovare i numeri di denti z3 della corona a

    dentatura interna e z2 delle ruote planetarie.

    Dati: sradA /286 sradB /50 141 z

    Incognite: 32; zz

    Svolgimento

    Calcoliamo il rapporto di trasmissione del rotismo epicicloidale reso ordinario:

    1

    3

    2

    3

    1

    2

    3

    10

    z

    z

    z

    z

    z

    zi

    B

    B

    posto: 3=0 (corona fissa) e 1=A=286 rad/s, dalla formula di Willis si ricava la

    seguente relazione:

    1

    30

    z

    zi

    B

    BA

    che permette di ricavare l'incognita z3:

    6650

    502861413

    B

    BAzz

    Per ricavare i denti della ruota 2, sfruttiamo la seguente relazione geometrica fra i raggi

    primitivi (v. fig. 18):

    213 2rrr

    Fig. 18 Schema cinematico del rotismo epicicloidale.

  • 22 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    che, riscritta in funzione del numero di denti (perch le ruote hanno tutte lo stesso modulo),

    permette di ricavare la seguente relazione:

    213 2zzz da cui otteniamo:

    262

    1466

    2

    132

    zzz

    5) Data la velocit angolare = 50 rad/s dell'albero A, trovare la velocit angolare del

    portatreno B del rotismo di figura 19. Le ruote di estremit l e 3 del treno planetario hanno

    uguale numero di denti. Le ruote a, b, c, d della quaterna con la quale il moto trasmesso

    dalla ruota d'estremit 3 al portatreno B, hanno i seguenti numeri di denti: za = 30; zb =

    18; zc = 22; zd = 26.

    Dati: sradA /50 26;22;18;30 dcba zzzz 31 zz

    Incognita: B

    Svolgimento

    Il rotismo abcd un rotismo ordinario e ci ci permette di determinarne il rapporto di

    trasmissione:

    709,022

    26

    30

    18

    c

    d

    a

    b

    d

    at

    z

    z

    z

    zi

    Osservando la fig. 19 si deduce che d=B e 3=a , pertanto possiamo esprimere it nel

    modo seguente:

    Fig. 19 Schema cinematico del rotismo epicicloidale.

  • 23 Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari- Corso Serale Progetto Sirio

    709,03 B

    ti

    Adesso consideriamo il rotismo epicicloidale a ruote coniche; il rapporto di trasmissione

    (negativo perch le ruote 1 e 3 sono contro-rotanti) di tale rotismo reso ordinario :

    11

    3

    2

    3

    1

    2

    3

    10

    z

    z

    z

    z

    z

    zi

    B

    B

    questa relazione, per essere 1= A e 3= Bit , si pu riscrivere nel modo seguente:

    10

    BtB

    BA

    ii

    che ci permette di ricavare l'incognita B:

    sradit

    AB /73,38

    709,02

    50

    2