Программный механизм - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Программный механизм

Расчет основных узлов и конструкции прибора с применением вычислительной техники. Ознакомление с основными приемами проектирования гироскопических устройств, их конструктивными особенностями, принципом работы. Кинематический расчет, выбор электромагнита.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В данной пояснительной записке к курсовому проекту на тему “Программный механизм” приведен расчет такого устройства, как программный механизм. Рассчитываются его основные узлы и конструкция прибора. Расчет ведется на основе соответствующей литературы, а также с активным применением вычислительной техники - все численные значения, приведенные в пояснительной записке, получены при использовании программного обеспечения, значительно упрощающего процесс расчета. В качестве примера в приложении приведена программа расчета профиля кулачка, написанная на языке программирования Паскаль, реализация Borland Pascal 7.0.
Основной целью данного курсового проекта является ознакомление с основными приемами проектирования гироскопических устройств, а также, в частности, с конструктивными особенностями, принципом работы и т.д. последних.
В системах автоматического управления часто используются механизмы, которые позволяют осуществлять замыкания и размыкания различных контактов с заданной выдержкой времени и в определенной последовательности, соответствующей заранее установленной программе, которая по мере надобности также может изменяться. В данных механизмах применяется электромеханический способ осуществления требуемой выдержки времени срабатывания контактов.
Программный механизм, расчет которого приведен в пояснительной записке, является основным узлом арретирующих устройств. Арретирующие устройства обеспечивают жесткую фиксацию подвижных узлов гироприбора относительно друг друга, а также корпуса прибора. Это необходимо, например, при транспортировке гироприборов для избежания повреждений, также, как для начальной выставки подвижного узла гироприбора, так и для разворотов этих узлов на заданные углы.
Поэтому все параметры, характеризующие арретирующее устройство, определяются именно программным механизмом. Такими параметрами являются:
Время арретирования и разарретирования.
К этим параметрам зачастую предъявляются весьма жесткие требования. Поэтому они являются определяющими при расчете конструкции арретирующего устройства, и программного механизма, в частности.
Описание конструкции. Принцип действия прибора
Программный механизм является электромеханической системой, предназначенной для обеспечения поступательного движения толкателя (выходного звена) по определенному закону (программе) за счет профиля кулачка, выполненного по определенной программе.
Программный механизм состоит из шагового электродвигателя, привода кинематической передачи и кулачкового механизма. Толкатель кулачкового механизма соединяется с исполнительным элементом системы управления движением летательного аппарата.
Входной величиной программного механизма является число импульсов, подаваемых на шаговый электродвигатель, выполненный из электромагнита, храпового колеса, толкающей и стопорной собачек, а выходной - прямолинейное перемещение толкателя по заданной программе.
При подаче импульсов на электромагнит шагового механизма, движение от якоря, жестко связанного с толкающей собачкой, передается на храповик, затем через червячную передачу передается на выходной вал с кулачком и к толкателю. Стопорная собачка предохраняет храповик от поворота в обратную сторону при возвращении якоря в исходное положение (при отсутствии импульса). Пружина обеспечивает силовое замыкание кулачка и толкателя между собой.
Контактные группы служат для выключения электромагнита при отработке программы, а также для коммутации других электрических цепей управления.
Кинематическая схема программного механизма приведена в приложении.
Цена оборота кулачка 5800 импульсов/оборот.
Наибольшее давление на толкатель 5,5 Н.
Амплитуда и частота колебаний ЛА 0,02-0,04 мм, 500 Гц.
Смазка механизма - разовая, консистентными маслами.
Программный механизм состоит из следующих блоков:
Определим передаточное число. Оно, как известно, находится как отношение выходной и входной угловых скоростей. Определим угловую скорость на храповом колесе в зависимости от входной частоты и геометрических параметров шагового механизма. Как видно из рисунка, выражение для угловой скорости может быть записано в следующем виде:
где: А - целая часть от отношения h2/t. Вводится в рассмотрение так как если ход толкающей собачки не кратен шагу зубьев храпового колеса, то при возврате толкающей собачки колесо вернется на величину излишка хода (за счет прижима стопорной собачки).
Рис 1. Кинематическая схема шагового механизма
Подставляя эти формулы в исходную, получаем итоговое выражение для угловой скорости храпового колеса:
Теперь определим скорость вращения кулачка в зависимости от входной частоты и цены одного оборота кулачка:
где:k - цена одного оборота кулачка.
Исходя из полученных выражений, запишем передаточное число для червячной передачи
Соответственно, передаточное отношение:
Учитывая то, что как большое количество зубьев храпового колеса, так и большое передаточное число червячной передачи дадут увеличение габаритных размеров всего механизма, примем следующие значения (геометрические параметры (см. рис.) выберем таким образом, чтобы к-нт А равнялся 1):
Применение червячной передачи в данном механизме обусловлено следующими достоинствами первой:
Возможность получения больших передаточных отношений в одной паре.
Плавность зацепления и бесшумность работы.
Передаточное число червячной передачи:
z2 - число зубьев червячного колеса.
Отсюда определяем z2, принимая число заходов z1=1:
Типовое значение коэффициента диаметра червяка q=20.
Делительный угол подъема линии витка червяка:
Модуль червячной передачи определяем исходя из условия прочности на изгиб:
где Мк - момент на червячном колесе. Может быть определен, как момент трения пары кулачок-толкатель:
где f - коэффициент трения пары кулачок-толкатель - принимаем f=0,15 (сталь по стали).
Nmax - максимальное давление толкателя на кулачок (Nmax=5,5 Н).
Rmax - максимальный радиус кулачка (см. ниже) (Rmax=27 мм).
С учетом коэффициента запаса - 2 находим:
Кк, Кд - коэффициенты концентрации нагрузки и динамичности нагрузки. Принимаем [1] Кк=1.1 и Кд=1.
y - коэффициент формы зуба. Выбирается по эквивалентному числу зубьев:
По таблице 10.6 [1] определяем (для Zv=100) y=0.481
[?]и - допускаемое напряжение на изгиб для материала зубъев червячного колеса.
n - коэффициент запаса (принимаем равным 2).
Материал для червячного колеса выбираем [5] - БрАЖ9-4Л. (?
Для червяка выбираем [5] материал Сталь 45Х, обладающую высокой прочностью на изгиб.
Т.к. передачи с очень малым модулем обладают большей, по сравнению с передачами с большим модулем, погрешностью передачи, то увеличим модуль в четыре раза: m=0.5.
Межосевое расстояние данной передачи:
По методике [5] рассчитываем оставшиеся параметры:
Коэффициент параметра исходного червяка: (таб. 4.3 [5])
радиального зазора у поверхности впадин червяка:
радиуса кривизны переходной кривой витка радиального зазора у поверхности впадин колеса:
Радиусы кривизны переходных кривых:
Диаметр отверстия для фиксации червяка на валу
Допуск на радиальное биение червяка: (таб. 4.78 [5])
Допуск на толщину витка по хорде:(таб. 4.81 [5])
Допуск на радиальное биение наружного цилиндра червяка:
Допуск на торцевое биение червяка: (таб. 4.84 [5])
Допуск на радиальное биение колеса: (таб. 4.87 [5])
Допуск на радиальное биение наружного цилиндра зубчатого венца колеса:
Толщина обода колеса: (таб. 4.76 [5])
Средний диаметр опорной поверхности обода:
Допуск на торцевое биение поверхности обода: (таб. 4.88 [5])
Средний диаметр прижимного торца ступицы:
Допуск на торцевое биение ступицы: (таб. 4.88 [5])
Предельное отклонение межосевого расстояния: (таб. 4.89 [5])
Предельное смещение средней плоскости колеса: (таб. 4.91 [5])
Делительная толщина по хорде витка червяка:
=1*0.5+0.5*0.78tg(0.5*arcsin0.78sin2(2.52/16))=0.50 02 мм(2.31)
Производственный допуск на толщину витка по хорде:
Наименьшее отклонение толщины витка по хорде:
Шаговый механизм, применяемый в программном механизме, обеспечивает дискретное вращение вала, на котором закреплено храповое колесо, с заданной частотой. Шаговый механизм, как было сказано выше, состоит из следующих частей:
Толкающая собачка, закрепленная на якоре.
Сначала определим момент на входном валу по известному выходному моменту:
Момент на валу, на закреплен кулачок с учетом потерь на трение в шарикоподшипниках
с учетом двух пар подшипников , получаем:
Теперь определим нормальную силу на червячном колесе:
=2*45.(0.5*100*cos2.52*cos20)=1.89 Н. (3.1.2)
Поправочный коэффициент е находим по графику 3.12 [4], при =1.89 Н е=0.7. КПД червячной пары определим по графику 3.15 [4] (, f=0.15) :
С учетом поправочного коэффициента получаем:
Далее находим момент на ведущем червяке:
=45.(100*0.14*.0.98)=3.2 Н мм.(3.1.3)
Отсюда - момент, который должен обеспечивать электромагнит, определяем из соотношения плеч ярма электромагнита (см. рис. 1.):
Принимая для определенности =2/1 (учитывая влияние этого отношения на величину хода толкающей собачки, а в конечном счете и на величину шага зубьев храпового колеса), находим:
Возьмем (из конструктивных соображений) =40 мм. Тогда минимальное усилие, развиваемое электромагнитом будет:
Руководствуясь полученным значением, выбираем электромагнит от реле РКН (паспорт РС3.259.007), имеющего следующие параметры:
Габариты : диаметр 20 мм, длина 65 мм.
где t - шаг зубьев храпового колеса. По рис.1:
определим величину модуля храпового колеса.
Согласно нормали станкостроения Н22-4 выбираем храповое колесо со следующими параметрами:
Радиусы закруглений впадин зубьев 0.3 мм.
Форма профиля кулачка определяет программу, согласно которой будет происходить движение толкателя. Исходными данными для расчета профиля кулачка являются: ход толкателя Smax=7 мм, который определяет величину перемещения выходного звена (толкателя) и закон движения последнего - линейный.
Линейный закон перемещения выходного звена может обеспечить кулачок с профилем в виде спирали Архимеда [5]. Радиус-вектор профиля записывается выражением:
с - аналог скорости движения толкателя.
В кулачковых механизмах с выходным звеном типа толкатель угол давления ? , то есть угол между нормалью к профилю кулачка в точке контакта с толкателем и направлением скорости толкателя, должен быть менее 30?. Для обеспечения плавности хода толкателя примем ?????
Для исключения резких ударов толкателя о кулачок при завершении программы (одного оборота кулачка) примем рабочий угол кулачка ??270???Оставшаяся часть будет служить для плавного возврата толкателя в исходное положение. Отсюда определим аналог скорости толкателя:
с=7/(270*3.1415/180)=1.4875 мм/рад.
определим минимально допустимый минимальный радиус кулачка:
По программе, приведенной в приложении со следующими исходными данными:
Результат расчета приведен в таблице:
Материал для кулачка выбираем [5] Сталь 50 с закалкой рабочей поверхности токами высокой частоты.
4.2 Расчет ц илиндрической пружины толкателя
Цилиндрическая винтовая пружина, работающая на сжатие, служит для обеспечения механического контакта между кулачком и толкателем. Расчет пружины будем производить по изложенной в [5] методике. Исходные данные для расчета:
Наибольшее давление на толкатель =5.5 Н.
Наименьшее давление на толкатель =0.2=5.5*0.2=1.1 Н.
Ориентировочный наружний диаметр D=7-9 мм.
Число рабочих циклов не менее 2000*3600сек*6500/22=0.27*, что соответствует пружине I класса.
- Относительный инерционный зазор ?=0.05-0.25
Сила пружины при максимальной деформации:
=5.5/(1-(0.05-0.25))=7.33-5.79 Н.(4.2.1)
Наиболее полно нашим требованиям подходит пружина номер 144 ГОСТ 13766-86 [5] со следующими параметрами:
Сила максимальной деформации пружины =8.5 Н.
Наибольший прогиб одного витка =2.152 мм.
Предел прочности при растяжении проволоки I класса (таб. 3.28 [5]) ?пч=2650-3000=2700 МПа.
Максимальное касательное напряжение ?max=0.3*2700=810 МПа. (Сталь У9А).
Отношение высоты в свободном состоянии к среднему диаметру и предельное значение этого параметра
=5.24>2.5 - условие устойчивости выполняется.
k==(4*11.6-1)/(4*11.6-4)+0.615/11.6=1.124(4.2.17)
=(8*1.124*8.5*6.9*10 -3 )/(3.14*0.6 3 )=777.8*10 6 Па (4.2.18)
Проверка прочности: 777.8Мпа<810 МПа.
=0.785*0.06 3 *177.7*7.8=3.9 г (4.2.21)
=0.785*0.75*0.162 2 =0.93 см 3 =930 мм 3 (4.2.22)
4.3 Расчет толкателя. Опр еделение реакций опор толкателя
Конструктивно, выберем толкатель в форме стержня с круглым сечением и сферическим наконечником. Такой выбор продиктован тем, что сферические наконечники, имеющие достаточно большой радиус закругления, обладают повышенной контактной прочностью. Толкатель должен иметь также ступицу в качестве упора для пружины, прижимающей сам толкатель к кулачку. Диаметр толкателя выберем из условия прочности на изгиб.
Рис. 2. Силовая схема кулачкового механизма.
Сила Q, прижимающая толкатель к кулачку, является равнодействующей нескольких сил: Q пс -полезного сопротивления.
Кулачок давит на толкатель с силой Р, которая направлена перпендикулярно профилю кулачка и составляет с направлением вектора скорости толкателя угол давления ???В нашем случае он составляет (см. п.4.1) 5?.
- КПД кулпчково-ползунного механизма.
Определим приведенный коэффициент трения [1]:
f тр - коэффициент трения сталь по стали - 0.15.
Равнодействующая сил трения Р и Fтр называется полной силой давления кулачка на толкатель.
Раскладывая силу Рп на две составляющих, получаем:
- сила, изгибающая толкатель и вызывающая реакции Nb и Nc в его направляющих, от величины которых зависят значения сил трения Fb и Fc.
- сила, движущая толкатель, которая преодолевает силы Q, Fb ,Fc.
Таким образом, величину изгибающего момента можно определить как:
Диаметр толкателя из условия прочности на изгиб определим по формуле:
Для стали 45 (материал толкателя) [1] ? в =120 МПа. [?] и =0.16? в =0.16*120=19.2 МПа.
Таким образом, находим наименьший диаметр толкателя:
С учетом коэффициента запаса 1.5 принимаем диаметр толкателя d=4мм.
Составим систему трех условий, согласно которой система должна находиться в равновесии (на основании принципа Даламбера):
Решая первые два уравнения, можно определить опорные реакции в направляющех толкателя Nb и Nc.
Где f'=tg??' - коэффициент трения между направляющей и толкателем.
В узлах механизма силы между деталями передаются при начальном касании рабочих поверхностей в точке или по линии. По мере возрастания силы за счет упругих деформаций материала появляются площадки контакта, разметы которых весьма малы по сравнению с размерами поверхностей соприкасающихся деталей.
Силы действуют нормально к поверхности деталей и создают в местах контакта нормальные контактные напряжения. Контактную (или поверхностную) прочностьдеталей при статическом нагружении оценивают по максимальным контактным напряжениям ? max , возникающим в центре площадки контакта. Напряжения на площадках контакта при удалении от точки или линии первоначального соприкосновения уменьшаются по нелинейному закону. Нелинейный характер имеет и зависимость между размерами площадки контакта и значением нормальной силы.
Поверхностную прочность деталей при статическом нагружении проверяют по условию:
5.1 Контактн ый расчет кулачкового механизма
Оценка контактной прочности рабочей поверхности кулачкового механизма проводится по формуле:
где Р - сила воздействия кулачка на толкатель (см. п.4.3)
Епр - приведенный модуль упругости, зависящий от модулей упругости материалов кулачка Ек и толкателя Ет:
? пр - приведенный радиус кривизны:
[?] к - допустимые контактные напряжения. Назначаются с учетом предела прочности материала кулачка ? пр .
Из полученных значений видим, что условие контактной прочности выполняется.
5.2 Конта ктный расчет червячной передачи
Приближенно зацепление червячного колеса с червяком в осевом сечении червяка можно рассматривать как зацепление косозубого колеса с червячной рейкой. Отсюда формула для определения контактных напряжений будет иметь вид [1]:
Мк - момент на в выходном валу (см. п.2) Мк=44.55 Н*мм.
Епр рассчитывается аналогично предыдущему пункту:
Для червяка Е=2.15*10 5 МПа, для колеса Е=0.9*10 5 МПа. Приведенный модуль упругости с учетом этого составляет Е=1.27*10 5 МПа.
Таким образом формула принимает вид:
d 1, d 2 - делительные диаметры червяка и червячного колеса.
[?] к - допускаемые контактные напряжения для зубьев червячных колес.
Таким образом, видно, что условие контактной прочности выполняется.
6. Расчет опор выходног о вала. Выбор шарикоподшипников
Рассмотрим выходной (вторичный) вал программного механизма. Представим вал в виде балки, закрепленной в опорах A и B (см. рис.3). К валу приложен крутящий момент?Мкр, приводимый с червячного колеса.
Рис. 3. Силовая схема выходного вала.
Р ох , Р оу - составляющие нормальной реакции кулачка по осям X и Y (см. п. 4.3).
R а x , R а y , R а x , R а y - составляющие реакции опор А и В.
Исходя из условия равновесия запишем системы уравнений
a - расстояние между кулачком и левой опорой. а=15 мм.
b - расстояние между опорами. b=85 мм.
Из систем уравнений определяем реакции опор
Запишем выражения для полных реакций опор:
Выберем для выходного вала по ГОСТ 8338-75 [6] шариковые радиальные однорядные подшипники сверхлегкой серии диаметров 9 следующих типов:
Для правой опоры - 1000098 со следующими парамтрами:
-- статическая грузоподъемность C 0 =885 Н.
Для левой опоры - 1000900 со следующими параметрами:
-- статическая грузоподъемность C 0 =1350 Н.
Рассчитаем эквивалентную статическую нагрузку (т.к. скорость вращения кулачка довольно мала - 5800/22=264 сек/оборот) для обоих шарикоподшипников:
Где X 0 - коэффициент радиальной статической нагрузки.
F r - наибольшая радиальная составляющая статической нагрузки.
Y 0 - коэффициент осевой статической нагрузки.
F a - наибольшая осевая составляющая статической нагрузки.
Так как характер нагружения выходного вала носит радиальный характер, осевая составляющая достаточно мала, чтобы оказывать существенное влияние (Помимо того, собственно ее определение достаточно трудоемко). Поэтому принимаем X 0 =1, Y 0 =0. Соответственно эквивалентная нагрузка для каждого шарикоподшипника:
Как видно, статическая нагрузка не превышает статической грузоподъемности, из чего делаем вывод о том, что подшипники выбраны верно.
Основные приемы проектирования гироскопических устройств. Кинематический и силовой расчет привода механизма арретирования с шаговым электродвигателем. Принцип действия прибора. Расчет кулачка, коромысла, червячной передачи, контактной пары, храповика. курсовая работа [611,4 K], добавлен 27.10.2011
Описание конструкции и системы управления станка прототипа, принципы работы его узлов. Расчет и обоснование основных технических характеристик. Выбор варианта кинематической структуры, описание и построение структурной сетки. Расчет мощности привода. курсовая работа [1,0 M], добавлен 12.10.2015
Описание конструкции, принципа действия и работы прибора, расчет и конструирование кулачкового механизма. Определение начального радиуса и профиля кулачка, расчет цилиндрической пружины толкателя. Кинематический расчет и точность червячной передачи. курсовая работа [201,2 K], добавлен 20.10.2009
Принцип работы механизма программного управления автоматической системы. Кинематический расчет зубчатых колес. Определение статических моментов на валиках механизма с учетом коеффициента полезного действия. Напряжение изгиба в опасном сечении зуба. курсовая работа [1,8 M], добавлен 17.10.2013
Порядок проектирования конического редуктора, кинематический и силовой расчет привода. Проектный расчет конической зубчатой передачи, валов, колеса, корпуса и крышки редуктора, его эскизная компоновка. Выбор деталей и узлов, их проверочный расчет. курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.05.2009
Расчет технических характеристик станка и выбор его оптимальной структуры. Кинематический расчет привода, элементов коробки скоростей, валов и подшипниковых узлов. Выбор конструкции шпиндельного узла, определение точности, жесткости, виброустойчивости. курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.07.2014
Расчет привода, первой косозубой передачи и подшипников. Предварительный расчет валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни, колеса, корпуса редуктора. Ориентировочный и уточненный расчет валов. Выбор муфты и расчет смазки. Выбор режима работы. курсовая работа [435,4 K], добавлен 27.02.2009
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Программный механизм курсовая работа. Производство и технологии.
Билеты: зно история 2007 с ответами
Курсовая Работа На Тему Расчет Технико-Экономических Показателей Плана
Курсовая работа: ВАЛЮТНЫЕ ОПЕРАЦИИ РОССИЙСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КОММЕРЧЕСКИХ БАНКОВ
Мотивация и её влияние на производительность труда
Дипломная работа по теме Программно-техническое обеспечение учёта и анализа движения кадров
Реферат: Государственные финансы: методы формирования и использования государственного бюджета. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: План 400
Контрольная работа: Міжнародні кредитно-розрахункові та валютні операції
Контрольная работа: Контрольная работа по Международным экономическим отношениям
Курсовая работа по теме Экстрадиция
Курсовая работа: Конструирование упаковки из картона и гофрокартона. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Письмо Андрею Соколову
Забвению Не Подлежит Сочинение Капитанская Дочка
Курсовая работа по теме Роль общеразвивающих упражнений в системе физического воспитания детей с нарушением зрения
Сочинение: Помог или навредил ночлежникам Лука
Курсовая работа: Стан соціальної галузі України
Дипломная Работа Землеустройство
Дипломная работа по теме Особенности формирования связной речи у детей старшего дошкольного возраста с задержкой психического развития вебрально-коммуникационными методами
Курсовая работа по теме Т.Б. Маколей как политический деятель и историк
Реферат: Bulletproof Essay Research Paper BulletproofIn the stifling
Власть и лидерство в современном менеджменте - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Микропроцессор: назначение, состав, основные характеристики - Программирование, компьютеры и кибернетика контрольная работа
Аналитическая журналистика в России - Журналистика, издательское дело и СМИ курсовая работа