Синтез прямозубого циліндричного зовнішнього евольвентного зачеплення

ЗМІСТ

 

Передмова.....................................................................................................… 5

Об’єм та загальні вимоги до курсового проекту...................................... 6

1 Синтез прямозубого циліндричного зовнішнього евольвентного зачеплення та планетарного редуктора...................................................... 8

1.1 Задача синтезу евольвентного зачеплення......................................... 8

1.2 Вихідні дані........................................................................................... 8

1.3 Послідовність розрахунків рівнозміщеного та нерівно

зміщеного зачеплень........................................................................…. 8

1.4 Послідовність розрахунку зубчастого зачеплення при

вписуванні в задану міжосьову відстань.........................……… 10

1.5 Викреслювання елементів зубчастого зачеплення......................... 11

1.6 Побудова активної лінії зачеплення, дуг зачеплення

та робочих ділянок профілів зубців.................................................. 14

1.7 Визначення основних якісних показників зачеплення................... 16

1.8 Синтез та кінематичне дослідження планетарного редуктора....... 20

1.9 Рекомендована послідовність виконання синтезу

та аналізу зубчастої передачі............................................................. 24

1.10 Запитання для самоперевірки............................................................. 25

 

2 Кінематичний та силовий аналіз важільних механізмів................ 27

 

2.1 Проектування кінематичних схем важільних механізмів............... 27

2.2 Кінематичне дослідження важільних механізмів............................ 32

2.2.1 Побудова планів положень ланок механізму................................... 32

2.2.2 Побудова планів швидкостей і прискорень..................................... 32

2.2.3 Аналітична кінематика механізмів.................................................... 35

2.3 Кінетостатичний розрахунок важільних механізмів....................... 47

2.3.1 Вираження сил, прикладених до ланок механізму.......................... 48

2.3.2 Визначення зовнішніх сил.................................................................. 48

2.3.3 Визначення сил і моментів сил інерції.............................................. 51

2.3.4 Загальні відомості до кінетостатичного розрахунку....................... 53

2.3.5 Особливості розрахунку ведучої ланки............................................ 54

2.3.6 Рекомендована послідовність виконання другого листа................ 55

2.3.7 Запитання для самоперевірки............................................................ 58

 

3 Визначення моменту інерції та розмірів маховика.......................... 59

 

3.1 Динамічна модель машинного агрегату........................................... 59

3.2 Вираження зведених моментів сил................................................... 60

3.3 Визначення зведених моментів інерції..........................................… 62

3.4 Нерівномірність руху механізму........................................................ 62

3.5 Визначення моменту інерції маховика.............................................. 63

3.6 Послідовність визначення моменту інерції маховика

за методом Ф. Віттенбауера............................................................... 64

3.7 Визначення основних розмірів та маси маховика............................ 66

3.8 Запитання для самоперевірки............................................................ 69

 

4 Синтез кулачкових механізмів..........................................................… 70

4.1 Загальні відомості про кулачкові механізми.

Основні визначення............................................................................ 70

4.2 Силова характеристика руху штовхача. Кут тиску......................... 71

4.3 Закон руху вихідної ланки................................................................. 73

4.4 Вихідні дані і основні етапи проектування...................................... 74

4.5 Рекомендована послідовність проектування кулачкового

механізму............................................................................................. 76

4.6 Запитання для самоперевірки............................................................ 76

 

Література....................................................................................................... 78

Додатки:

Додаток А – Значення коефіцієнтів корекції для

рівнозміщеного зачеплення....................................................... 79

Додаток Б – Значення коефіцієнтів корекції для

нерівнозміщеного зачеплення................................................... 80

Додаток В – Значення евольвентної функції................................................. 83

Додаток Г – Таблиця характеристик зубчастого зачеплення...................... 84

Додаток Д – Деякі закони руху кулачкових механізмів............................... 85

Додаток Е – Основні формули теоретичної механіки................................ 88

Додаток Ж – Приклад оформлення пояснювальної записки....................... 90

Додаток И – Синтез зовнішнього зубчастого зачеплення.......................... 141

Додаток К – Синтез планетарного механізму.............................................. 143

Додаток Л – Розрахунок зведеного моменту інерції................................. 144

Додаток М – Синтез кулачкового механізму............................................... 148

Додаток Н – Приклади оформлення графічної частини проекту.............. 149

Додаток П – Завдання на курсовий проект................................................... 153

Передмова

 

Даний навчальний посібник написаний стосовно до загальнотехнічної дисципліни "Теорія механізмів ї машин" і призначений допомогти студентові при практичному виконанні курсового проекту. При цьому студент повинен опиратися на знання, які він отримав при вивченні теоретичної частини дисципліни і виконанні лабораторних робіт, а також попередніх загальнотехнічних дисциплін: фізики, математики, теоретичної механіки, програмування тощо.

Оскільки теорія механізмів і машин (ТММ) є науковою основою спеціальних курсів, пов'язаних з проектуванням машин галузевого призначення, то при вивченні цього курсу перед студентами ставляться такі задачі:

• вивчити загальні методи дослідження і проектування механізмів і машин»

• навчитися розуміти загальні принципи реалізації руху за допомогою механізмів, взаємодію механізмів і машин, що обумовлюють кінематичні та динамічні властивості механізмів системи;

• навчитися системному підходу до проектування машин і механізмів, визначенню оптимальних параметрів механізмів за заданими умовами роботи;

отримати навики розробки алгоритмів і програм розрахунків параметрів на ЕОМ, виконувати конкретні розрахунки.

Мета курсового проектування – закріпити і поглибити знання студентів здобуті при вивченні відповідних теоретичних розділів курсу, привити їм навики застосування цих знань для самостійного вирішення конкретних технічних задач по дослідженню та розрахунку механізмів і машин з введенням елементів науково-дослідної роботи.

На відміну від традиційного виконання проекту з використанням в основному графічних методів, посібник орієнтовано на застосування сучасної обчислювальної техніки. При кінематичному дослідженні важільних механізмів студентам рекомендується самостійно розробити алгоритм і програму обчислень параметрів на ЕОМ. В зв'язку з обмеженим об'ємом часу на виконання курсового проекту, проектування зубчастих і кулачкових механізмів теж виконуються з використанням ЕОМ, але з залученням готових програм, розроблених на кафедрі.

Застосування ЕОМ дозволяє не тільки зменшити затрати часу на виконання курсового проекту, але й вирішити більш складні задачі: вибору оптимальних параметрів механізмів, отримання числових значень обчислень з необхідною точністю і ін.

У відповідності зі вказаними задачами курсового проектування з ТММ у посібнику викладені зміст, об'єм та методика подання навчального матеріалу.

 

Об'єм та загальні вимоги до оформлення

курсового проекту

 

Курсовий проект оформляють у вигляді розрахунково-пояснювальної записки (40...45 сторінок рукописного тексту - формат А4) та графічної частини (до чотирьох листів формату А1).

До складу записки входять: титульний лист; завдання на курсове проектування; реферат; опис роботи машини; задачі, які розв'язуються а курсовому проекті, з текстовими поясненнями і розрахунками; список використаної літератури; додатки.

Затверджене кафедрою завдання є офіційним документом у відповідності до якого виконується і контролюється об'єм і графік роботи над проектом.

Після отримання завдання студенту необхідно передусім з'ясувати призначення і принцип дії всіх механізмів, що пропонуються для розробки і дослідження.

Завдання на курсовий проект містять задачі з дослідження і проектування машин, що складаються із складних і простих в структурному відношенні механізмів (шарнірно-важільних, зубчастих, кулачкових і ін.)

Розрахунково-пояснювальну записку та графічну частину проекту оформляють у відповідності до вимог стандартів ЕСКД з врахуванням специфіки курсового проектування з ТММ.

Зміст записки поділяють на розділи, а кожен розділ на підрозділи.

На початку текстової частини записки розміщують її зміст, індивідуальне завдання, підписане керівником та затверджене завідувачем кафедри, складають реферат.

Реферат повинен відображати основний зміст курсового проекту і містити:

• відомості про об'єм проекту, кількість ілюстрацій, таблиць в пояснювальній записці, об'єм додатків та кількість використаних інформаційних джерел;

• перелік основних слів, характерних для змісту проекту;

• текст реферату, який повинен відображати суть виконаної роботи, її мету, об'єкт, місце, методи і результати дослідження, королю висновки відносно особливостей, ефективності та можливості застосування одержаних результатів.

Кожен розділ пояснювальної записки повинен розпочинатися і формулювання задачі та наведення вихідних даних і містити всі розрахунки, що виконані при проектуванні, з короткими поясненнями. Розрахунки повинні супроводжуватися схемами, рисунками та ескізами або посиланнями на відповідні графічні листи.

Записка повинна бути короткою і в неї не потрібно переписувати текст підручника, але всі міркування, якими автор керувався, приймаючи рішення, слід відобразити в записці.

Необхідні для розрахунків рівняння і формули записують у загальному вигляді, а потім підставляють числові значення і виконують обчислення (з вказанням розмірності величин). Для обчислень, які повторюються багато разів, спочатку записують розрахункову формулу і приводять приклад розрахунку, а результати інших обчислень зводять у табличній формі, вказавши обов'язково значення всіх параметрів, які входять до формули.

Наприклад, результати обчислень і вимірювань при побудові планів швидкостей у багатьох положеннях. При цьому для одного положення достатньо навести детальний розрахунок зі всіма теоретичними обґрунтуваннями.

В кінці розрахунково-пояснювальної записки наводять список використаної літератури, після якого розміщують додатки.

Графічну частину кожного з розділів проекту виконують олівцем (або роздруковують на плотері при комп'ютерному виконанні) на листах креслярського паперу формату А1. Зображення кінематичних схем, як і всі інші графічні побудови, рекомендується виконувати в стандартних масштабах стандартними лініями товщиною не менше 0,5 мм. Всі допоміжні побудови роблять тонкими лініями і зберігають на кресленні-Над кожною графічною побудовою роблять напис, що вказує її зміст, стандартним шрифтом і вказують масштаб (масштабний коефіцієнт).

На захисті студент повинен показати, що знає будову, принцип дії, виконаний розрахунок спроектованих механізмів і розуміє, як отримані використані ним формули.

Виконаний курсовий проект перевіряється викладачем кафедри, після чого підлягає захисту на комісії. Оцінюється проект диференційованою оцінкою.

ТА ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА

1.1 Задача синтезу евольвентного зачеплення – визначення геометричних параметрів передачі, а також якісних характеристик зачеплення (коефіцієнтів перекриття, відносного ковзання, питомого тиску).

1.2 Вихідні дані

З бланку завдання на курсовий проект виписуємо такі дані: кількість зубців коліс (Z₁, Z₂), модуль зачеплення m, міжосьова відстань a^*_w.

Параметри вихідного контуру:

- коефіцієнт висоти головки зубця – h^*_a =1;

- коефіцієнт радіального зазору c^*= 0,25;

- кут профілю a =20^o;

- коефіцієнт радіуса закруглення =0,38.

Вказівка. При виконанні даного розділу курсового проекту за вказівкою викладача може бути заданий один із варіантів розрахунку та викреслювання зубчастого зачеплення: а) рівнозміщене; б) нерівнозмі-щене; в) “вписування” в задану міжосьову відстань.

 

Графічний метод дослідження

Креслимо картину лінійних швидкостей коліс, поєднуючи її з другою половиною проекції редуктора. Попередньо визначаємо лінійну швидкість точки А колеса 1

,

де n₁ – частота обертання першого колеса редуктора.

З точки А – полюса зачеплення коліс 1 і 2, відкладаємо відрізок АА ´, зображаючий вектор лінійної швидкості колеса 1. Довжина відрізка АА ´ береться довільно, але так, щоб масштабний коефіцієнт креслення картини лінійних швидкостей, яких розраховується за формулою [ ] мав би числові значення 0,1; 0,2; 2,3; … 1; 2.

Швидкість центра О колеса 1 дорівнює нулю. Закон розподілення швидкостей – лінійний, тому, з’єднуючи прямою лінією точку О з кінцем вектора швидкості точки А, одержимо закон розподілення швидкостей для колеса 1 у вигляді прямої лінії ОА′ (рисунок 1.7б), що утворює кут з вертикаллю.

Колеса 2 і 3 вступають як єдине тверде тіло – блок шестерень. Швидкість точки с колеса 3 дорівнює нулю – вона є миттєвим центром швидкостей цього блоку, тому що колесо 4 нерухоме. З’єднуючи точки А′ і С, одержимо закони розподілення швидкостей коліс 2 і 3 у вигляді лінії А’С, яка утворює кут з вертикаллю. Цьому законові підпорядкована також точка В центра блока, яка водночас є точкою водила Н. З точки В проводимо горизонтальну лінію до перетину з лінією А′С у точці В′ з точкою О, отримуємо пряму розподілення швидкостей для водила Н, яка утворює кут з вертикаллю.

Переходимо до креслення діаграми частот обертання коліс (рисунок 1.7в).

Проводимо горизонтальну пряму. З довільної точки 0 проводимо перпендикуляр, на якому відкладаємо відрізок ОР довільної довжини (20…50мм). З полюсу Р проводимо промені Р1, Р2, РН під кутами , , до перетину з горизонтальною прямою. Утворені відрізки О1, О2, ОН зображають відповідно у масштабному коефіцієнті , що розраховується за формулою [ ], частоти обертання коліс 1, 2, 3 та Н.

Результати дослідження слід звести в таблицю Д2 (див. додаток Г).

 

Рекомендована послідовність виконання синтезу та аналізу зубчастої передачі

(Лист 1)

1. Вибрати вихідні дані відповідно до заданої схеми та варіанта. Ознайомитися з параметрами вихідного контуру.

2. В залежності від типу зачеплення зубчастої передачі вибрати коефіцієнти зміщення (при заданій міжосьовій відстані а^*_w розрахувати необхідні коефіцієнти зміщення х ₁ та х ₂) та визначити кут зачеплення .

3. Розрахувати геометричні параметри заданої евольвентної пари циліндричних зубчастих коліс. Виконати перевірку результатів розрахунків за допомогою ЕОМ.

4. Побудувати картину евольвентного зубчастого зачеплення в торцевому перерізі. На кресленні показати не менше трьох зубців на кожному колесі. Масштаб побудови вибрати таким, щоб висота зубця на кресленні становила не менше 45мм. Виділити на кресленні теоретичну та активну лінії зачеплення, активні ділянки профілів зубців, показати основні розміри.

5. Скласти таблицю параметрів (основні дані, дані для контролю і довідкові дані), яку розмістити на кресленні у відповідності до вимог ЄСКД.

6. Розрахувати якісні показники (коефіцієнти перекриття зубчастої пари, відносного ковзання та питомого тиску) і побудувати їх діаграми.

7. Вибрати вихідні дані для проектування планетарної передачі (при необхідності визначити передаточне відношення планетарного механізму).

8. Виконати розрахунок (вибір кількості зубців планетарного механізму) методом співмножників [5], отримані результати зіставити з результатами розрахунку на ЕОМ (див. додаток К).

9. Перевірити умови співвісності, сусідства та складання.

10. Розрахувати ККД планетарного механізму.

11. Визначити розміри зубчастих коліс планетарного механізму для вибраного варіанта чисел зубців (із умови мінімальних розмірів передачі) та викреслити його кінематичну схему у вибраному масштабі на кресленні.

12. Побудувати діаграми лінійних та кутових швидкостей, виконати кінематичне дослідження планетарного механізму графічним та аналітичним методами.

13. Ознайомитися з питаннями, що пропонуються до захисту курсового проекту.

 

1.10 Запитання для самоперевірки

1. Які зубчасті передачі називають евольвентними? Їх особливості.

2. Які кола зубчастого колеса називають основним, ділильним, початковим?

3. Що називають модулем і кроком зубчастого зачеплення?

4. Що називається коефіцієнтом перекриття?

5. Дайте визначення дуги зачеплення, лінії зачеплення.

6. Які зубчасті колеса називають нульовими?

7. Які зубчасті колеса називають коригованими? Що таке коефіцієнт зміщення?

8. Запишіть формули для обчислення міжосьової відстані пари нульових та коригованих зубчастих коліс.

9. Яке зачеплення зубчастих коліс називають рівнозміщеним, нерівнозміщеним?

10. Що називають коефіцієнтом сприйманого зсуву? Як впливає його значення на величину міжосьової відстані зубчастого зачеплення?

11. Що таке передаточне число і передаточне відношення? Як визначається знак передаточного відношення?

12. Як формулюється основна теорема зачеплення?

13. Евольвента кола та її властивості.

14. Параметри вихідного контуру зубчастої рейки.

15. Висота зубця, висота ділильної головки і ніжки зубця.

16. Поняття про кут профілю зубців і кут зачеплення.

17. Радіальний зазор і коефіцієнт радіального зазору.

18. Явища загострення, підрізання та інтерференції зубців.

19. Переваги та недоліки косозубих і шевронних зубчастих передач.

20. Що характеризує коефіцієнт питомого ковзання?

21. Як визначається передаточне відношення планетарного редуктора?

22. Сформулюйте умови співвісності, сусідства та складання.

23. Як обчислити абсолютну кутову швидкість сателіта?

24. Переваги та недоліки планетарних передач.

25. Що називають миттєвим центром обертання сателіта?

26. Радіус кривизни евольвенти на початку зачеплення, в полюсі і в кінці зачеплення.

27. Робоча ділянка лінії зачеплення і дуга зачеплення.

ВАЖІЛЬНИХ МЕХАНІЗМІВ

Рисунок 2.4 – Синтез важільного механізму з хитною кулісою

 

При відомому k знаходимо кут хитання куліси

. (2.1.7)

Знаходимо довжину кривошипа

. (2.1.8)

З чотирикутника DD¢¢E¢E¢¢, який є паралелограмом, знаходимо l _D¢D¢¢ =H_E;

. (2.1.9)

З метою зменшення кута тиску напрямну п’ятої ланки необхідно розмістити так, щоб вона ділила стрілу f пополам, тоді

l ₀= l _AC + l _CD×cos()+ f /2, (2.1.10)

 

де .

Довжина шатуна 4 виражається через заданий допустимий кут тиску .

. (2.1.11)

Приклад 2.1.5 Вихідні дані: довжина l ₁ = l _AB, кривошипа, хід Н повзуна 5; коефіцієнт зміни його середньої швидкості k . Визначити: l _AС, l _СD, l _DE.

Знаючи k , визначаємо кут перекриття

. (2.1.12)

Відстань l ₀ = l _AС між осями обертання кривошипа 1 і куліси 3 із DАВ¢С визначається за формулою

. (2.1.13)

Рисунок 2.5 – Синтез важільного механізму з обертовою кулісою

Крайні положення точки Е повзуна (Е¢ і Е¢¢), коли напрями куліси 3 і шатуна 4 збігаються. Тому довжина кривошипа CD:

. (2.1.14)

Довжина шатуна вибирається із умови щоб максимальна величина кута тиску не перевищувала допустимого значення _доп, тому

. (2.1.15)

Приклади геометричного синтезу інших типів важільних механізмів розглянуті в рекомендованій до курсового проекту літературі [2,5].

Визначення зовнішніх сил

 

Зовнішні сили, які прикладені до ланок механізму машини, можуть бути постійними або змінними. Для певних типів поршневих машин (двигунів внутрішнього згоряння компресорів, насосів) сила корисного опору або рушійна сила змінюється в залежності від положення ланок (поршня). У вихідних даних часто задають не силу, а тиск Р – відношення сили F, що діє перпендикулярно до площі поперечного перерізу поршня S (Р = F/S).

Тиск може бути заданим у вигляді графіка – індикаторної діаграми. Для побудови індикаторних діаграм переважно задають таблиці вихідних величин у відносних параметрах: тиск Р до максимального Р_max – P/P_max і переміщення S_B до ходу Н_В повзуна – S_B/Н_В.

Для прикладу розглянемо визначення сил, що діють на поршень, у механізмі чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння (рисунок2.12).

Вихідні дані для побудови індикаторів діаграми представлені в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 – Залежність тиску газу в циліндрі двигуна від переміщення поршня

Фази	Відносне переміщення поршня (SB/HB)
	0.1	0.2	0.4	0.5	0.8
Тиск газу (Р/Pmax)	Всмоктування (ав)	0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01
Стискання (bcd)	0.30	0.15	0.1	0.04	0.01		-0.01
Розширення (def)	0.03	0.9	0.6	0.3	0.20	0.15	0.05
Витиснення (fa)	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.05

За заданими значеннями відносних параметрів на листі будуємо індикаторну діаграму (рисунок 2.12,б.), погодивши її абсцису з ходом Н_В повзуна на кінематичній схемі (рисунок 2.12,а). Така побудова дозволяє перенести на індикаторну діаграму розмітку траєкторії точки В і знайти значення тиску в кожному фіксованому положенні механізму на всіх фазах руху. На рисунку 2.12,б ці значення виділені затемненими точками на кривих діаграми для положень: (0...6) – фаза висмоктування;(6-12) – фаза стискання; (12-18) – фаза розширення; (18-24) – фаза вихлопу. Знаючи діаметр поршня dп та індикаторний тиск Р в кожному із положень, визначаємо силу F_JB:

F_JB = P_i ×pd_n²/4. (2.3.1)

Результати розрахунків заносимо в таблицю 2.2

 

Таблиця 2.2 – Значення тиску та сили, прикладених до поршня

Параметри

Положення

Фаза

Всмоктування

Стискання

PJ, кПа

FJB, кН

Фаза

Розширення

Витиснення

PJ, кПа

FJB, кН

 

Для інших типів машин (стругальних і довбальних верстатів, конвеєрів, насосів тощо)зміна навантаження на повзун задається у вигляді графіків більш простої форми або чисельно, що значно спрощує розрахунки сили опору на робочому органі.

Немає

Малюнка

PosTMM2 - kompas)

Рекомендована послідовність виконання другого листа проекту

 

На другому листі проекту повинні бути відображені результати двох розділів кінематичного і кінетостатичного розрахунку механізму, тому лист рекомендується поділити на дві приблизно рівні частини, на першій з яких виконати кінематичний, а на другій силовий аналіз механізму. Відповідно в пояснювальній записці повинні бути відображені результати розрахунку для кожного з цих розділів. Роботу рекомендується виконувати в такій послідовності.

 

ВИЗНАЧЕННЯ МОМЕНТУ ІНЕРЦІЇ

ТА РОЗМІРІВ МАХОВИКА

Основні визначення

 

Кулачковим називають механізм до складу якого входять три основні ланки: кулачок, штовхач та стояк. Кулачок це ланка механізму зі складною формою робочої поверхні, елемент вищої кінематичної пари якої має змінну кривизну і входить в рухомий контакт зі штовхачем.

Штовхач – ланка кулачкового механізму, що взаємодіє з робочою поверхнею кулачка своїм наконечником, який за формою може бути гострокінцевим, плоским, роликовим і здійснює поступальний або обертальний рух.

В цих механізмах кулачок є вхідною ланкою, а штовхач вихідною. Кулачкові механізми розділяють за видами руху вхідної і вихідної ланок, способами замикання вищої пари, видами елементів вищої пари, видами вхідної і вихідної ланок і т.д. Детальніше про типи та класифікацію кулачкових механізмів розглянуто в посібнику [8].

В курсовому проекті виконується синтез трьох основних типів кулачкових механізмів: штангового роликового (рисунок 4.1,а), коромислового (рисунок 4.1,б), тарілчастого (рисунок 4.1,в).

Рисунок 4.1 – Основні типи кулачкових механізмів

Вихідна ланка штангового і тарілчастого кулачкового механізму здійснює зворотно-поступальний рух.

Для зменшення зносу поверхні кулачка та втрати на тертя на наконечнику штовхача встановлюють ролик. Тоді при проектуванні кулачкового механізму розрізняють теоретичний (центровий) і робочий (конструктивний) профіль кулачка (рисунок 4.2).

Центровий профіль являє собою траєкторію центра ролика на штовхачі відносно конструктивного профілю кулачка.

За час одного оберту кулачка виділяються такі фази руху вихідної ланки: віддалення, вистій при максимальному віддаленні – дальній вистій, наближення, вистій при мінімальному наближенні до осі кулачка. Кожній з цих фаз відповідає певний кут повороту кулачка: , , , . Робочий кут профілю дорівнює сумі перших трьох фаз:

. (4.1)

Рисунок 4.2 – Основні елементи та параметри кулачкового механізму

 

Закон руху вихідної ланки

Під законом руху кулачкового механізму розуміють залежність переміщення, аналога швидкості, аналога прискорення штовхача від кута повороту кулачка або від часу. Закон руху штовхача визначається профілем кулачка і є основною характеристикою кулачкового механізму.

Закон руху, що вибирається конструктором на стадії проектування кулачкового механізму, повинен бути таким, щоб динамічні зусилля на ланках механізму були мінімальними, а його робота була плавною, без ударів і вібрації. Для зменшення динамічних навантажень стараються вибирати закон руху, що забезпечує можливо менші прискорення штовхача.

В практиці проектування кулачкових механізмів найбільш характерними, що зображені на рисунку 4.4 для фази віддалення штовхача є такі три основні типи законів руху: а – лінійний; б – параболічний; в – синусоїдальний.

 

Рисунок 4.4 – Типові закони руху

 

При лінійному законі (рисунок 4.4,а) швидкість руху штовхача на фазі віддалення постійна, прискорення рівне нулю, але на початку і в кінці фази прискорення прямує до нескінченності, що є причиною жорстких ударів. Такий закон припустимий при малій масі штовхача і малих швидкостях руху.

Для параболічного закону (рисунок4.4,б) в точках розриву кривої аналога прискорення сили інерції мають кінцеву величину і викликають м’які удари.

Для синусоїдального закону руху (рисунок 4.4,в) зміна прискорення відбувається плавно і теоретично удари відсутні. Такий закон руху рекомендується для швидкохідних механізмів.

При виконанні курсового проекту закон руху може задаватися графічно, таблицями значень параметрів або аналітичними виразами для переміщень, швидкостей і прискорень з використанням безрозмірних коефіцієнтів (див. додаток Д, таблиця Д1).

 

Рекомендована послідовність проектування кулачкового механізму

1. Вибрати вихідні дані для синтезу кулачкового механізму та детально ознайомитися з програмою синтезу кулачкового механізму на ЕОМ [8].

2. Виконати розрахунок основних параметрів кулачкового механізму на ЕОМ та отримати роздруківку результатів розрахунку (див. додаток М).

3. Визначити радіус основного кола R₀ теоретичного профілю кулачка (мінімального радіуса кулачка) графічним методом та порівняти його з визначеним аналітично та за допомогою ЕОМ.

4. Побудувати профіль кулачка за результатами обчислень на ЕОМ і показати методи визначення координат двох, трьох точок графічними побудовами (див. додаток М).

5. Оформити пояснювальну записку до розділу “Синтез кулачкового механізму” і прикласти роздруківку результатів розрахунку (див. приклад оформлення – додаток Ж).

 

4.6 Запитання для самоперевірки

1. Призначення й сфери застосування кулачкових механізмів.

2. Переваги й недоліки кулачкових механізмів.

3. Типи кулачкових механізмів та їх порівняльна характеристика.

4. Види замикання ланок у кулачкових механізмах. Їх переваги і недоліки.

5. Основні параметри кулачкових механізмів. Поняття про фазові кути й кути профілю кулачка.

6. Побудова діаграм переміщень, аналогів швидкостей і прискорень. Масштаби.

7. Задачі кінематичного та динамічного синтезу кулачкових механізмів.

8. Залежність розмірів кулачка від кута тиску.

9. Характеристика законів руху штовхача. “М’які” та “жорсткі” удари в кулачкових механізмах.

10. Визначення мінімального радіуса кулачка.

11. Основні вимоги, що ставляться до профілю кулачка з плоским штовхачем.

12. Причини заклинювання ланок кулачкового механізму.

13. Суть методу зворотного руху.

14. Побудова теоретичного та практичного профілю кулачка.

15. Визначення радіуса ролика.

16. Як визначається ступінь рухомості кулачкового механізму?

17. Чи можливе явище заклинювання в кулачковому механізмі з плоским штовхачем? Доведіть.

Література

 

1. Артоболевський И.И. Теория механизмов и машин. – М: Наука, 1988 – 640с.

2. Теория механизмов и машин / Фролов К.В., Попов С.В., Мусатов А.К. и др.; Под ред. К.В. Фролова. – М.: Высш. шк., 1987 – 496с.

3. Заблонский К.И., Белоконев И.М., Щекин Б.М. Теория механизмов и машин. – К.: Вища школа, 1989. – 370с.

4. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / Кореняко А.С., Кременштейн Л.И., Петровский С.Д. и др.; Под. ред. А.С. Кореняко. – К.: Вища школа, 1970 – 330с.

5. Попов С.А., Тимофеев Г.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. – М.: Высш. шк., 1998. – 351с.

6. Курсове проектування з теорії механізмів і машин: навчальний посібник / Є.І. Крижанівський, Б.Д. Малько, В.М. Сенчішак та ін. – Івано-Франківськ: 1996. – 357с.

7. Теорія механізмів і машин. Механічні передачі: Навч. посібник / І.І. Вишенський. – К.: НМКВО, 1992. – 356с.

8. Мохнаток А.І. Синтез кулачкових механізмів на ЕОМ: Навч. посібник. – К.: НМК ВО, 1992. – 188с.

9. Синтез планетарних передач на ЕОМ. Навчальний посібник до курсового проектування з дисципліни “Теорія механізмів і машин” / А.І. Мохнаток. – Вінниця: ВДТУ, 1997. – 73с.

10. Кіницький Я.Т. Теорія механізмів і машин. Підручник. – К.: Наукова думка, 2002. – 660с.

ЗМІСТ

 

Передмова.....................................................................................................… 5

Об’єм та загальні вимоги до курсового проекту...................................... 6

1 Синтез прямозубого циліндричного зовнішнього евольвентного зачеплення та планетарного редуктора...................................................... 8

1.1 Задача синтезу евольвентного зачеплення......................................... 8

1.2 Вихідні дані........................................................................................... 8

1.3 Послідовність розрахунків рівнозміщеного та нерівно

зміщеного зачеплень........................................................................…. 8

1.4 Послідовність розрахунку зубчастого зачеплення при

вписуванні в задану міжосьову відстань.........................……… 10

1.5 Викреслювання елементів зубчастого зачеплення......................... 11

1.6 Побудова активної лінії зачеплення, дуг зачеплення

та робочих ділянок профілів зубців.................................................. 14

1.7 Визначення основних якісних показників зачеплення................... 16

1.8 Синтез та кінематичне дослідження планетарного редуктора....... 20

1.9 Рекомендована послідовність виконання синтезу

та аналізу зубчастої передачі............................................................. 24

1.10 Запитання для самоперевірки............................................................. 25

 

2 Кінематичний та силовий аналіз важільних механізмів................ 27

 

2.1 Проектування кінематичних схем важільних механізмів............... 27

2.2 Кінематичне дослідження важільних механізмів............................ 32

2.2.1 Побудова планів положень ланок механізму................................... 32

2.2.2 Побудова планів швидкостей і прискорень..................................... 32

2.2.3 Аналітична кінематика механізмів.................................................... 35

2.3 Кінетостатичний розрахунок важільних механізмів....................... 47

2.3.1 Вираження сил, прикладених до ланок механізму.......................... 48

2.3.2 Визначення зовнішніх сил.................................................................. 48

2.3.3 Визначення сил і моментів сил інерції.............................................. 51

2.3.4 Загальні відомості до кінетостатичного розрахунку....................... 53

2.3.5 Особливості розрахунку ведучої ланки............................................ 54