Шарнирно-рычажные, фрикционные и зубчатые механизмы: общие сведения и расчеты - Производство и технологии реферат

Главная

Производство и технологии
Шарнирно-рычажные, фрикционные и зубчатые механизмы: общие сведения и расчеты

Шарнирно-рычажные механизмы применяются для преобразования вращательного или поступательного движения в любое движение с требуемыми параметрами. Фрикционные - для изменения скорости вращательного движения или преобразования вращательного в поступательное.


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.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
«Шарнирно-рычажные, фрикционные и зубчатые механизмы: общие сведения и расчеты»
Механизмы, входящие в состав любой машины или прибора, весьма разнообразны. С точки зрения их функционального назначения они делятся на следующие виды: механизмы двигателей и преобразователей; передаточные механизмы; исполнительные механизмы; механизмы настройки, подачи, транспортирования; механизмы управления, контроля и регулирования.
Механизмы решают задачи преобразования одних видов движений в другие, например, вращательного в поступательное, и задачи изменения скорости при сохранении вида движения, например, уменьшение числа оборотов двигателя до числа оборотов основного ведомого (рабочего) звена. В последнем случае одним из основных параметров механизма является передаточное отношение i , которое определяется как отношение угловых скоростей ведущего и ведомого k-го звеньев механизма, т.е. i 1, k = n 1 / n k , или i 1, k = щ 1 / щ k , где угловая скорость звеньев задается в оборотах за минуту ( n ) или в радианах за секунду (щ = 2рn / 60). Если механизм служит для понижения угловой скорости, его называют редуктором, если для повышения - мультипликатором.
Механизмы, служащие для передачи вращательного движения с преобразованием скорости (фрикционные, зубчатые), называют также передачами.
В зависимости от конструктивных особенностей и способа передачи движения между подвижными звеньями механизмы делят на шарнирно-рычажные; фрикционные; зубчатые; кулачковые; винтовые; с гибкими звеньями. Рассмотрим подробнее названные виды механизмов, учитывая их кинематические свойства и конструктивные особенности.
В шарнирно-рычажных механизмах жесткие звенья типа стержней, рычагов соединяются вращательными и поступательными кинематическими парами. Шарнирно-рычажные механизмы применяются для преобразования вращательного или поступательного движения в любое движение с требуемыми параметрами. Наибольшее распространение получили плоские четырехзвенные механизмы с тремя подвижными и одним неподвижным звеньями. Родоначальником этой группы является шарнирный четырехзвенник (рис.1), служащий для преобразования равномерного вращения ведущего звена I в неравномерное вращение звена 3. Звенья I и 3 называются кривошипами, если они поворачиваются на угол более 2р, и коромыслами, если совершают качательное движение. Звено 2, совершающее плоское движение, называют шатуном. В зависимости от соотношения длин звеньев механизма рабочее звено 3 может быть кривошипом или коромыслом.
Широко применяются кривошипно-ползунные механизмы (рис. 2), используемые для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот; с их помощью можно (при равенстве длин кривошипа I и шатуна 2) определить, измеряя перемещение поступательно движущегося звена (ползуна) 3, значения синуса и косинуса угла поворота кривошипа. Конструктивно кривошипно-ползунные механизмы выполняются по двум схемам: внецентральные (рис. 2), у которых линия движения ползуна смещена на эксцентриситет е относительно оси вращения кривошипа; и простые, эксцентриситет которых равен нулю ( е = 0).
К четырехзвенным относится большая группа кулисных механизмов, особенностью которых является наличие ползуна, перемещающегося в подвижной направляющей - кулисе (рис. 3, а). Кулиса 3 в зависимости от соотношения размеров звеньев, может совершать вращательное (О 1 А > О 1 О 2 ) или качательное (О 1 А < О 1 О 2 ) движения. Кулисные механизмы позволяют получать большой коэффициент изменения средней скорости ведомого звена (до 2,5) и применяются в системах, требующих быстрого обратного хода.
Разновидностью кулисного является синусный механизм (рис. 3, б). Он преобразует вращательное движение кривошипа I в возвратно-поступательное движение кулисы 3. Название механизма связано с тем, что перемещение y В кулисы 3 пропорционально синусу угла поворота кривошипа ц . На (рис. 3), в показан тангенсный механизм, который позволяет определить тангенс угла поворота кривошипа I tgц = y В / l . Применяются и более сложные рычажные механизмы, состоящие из 6 и более звеньев.
Допускаемые удельные нагрузки q adm , кН/м
Допускаемые контактные напряжения у Hadm , МПа
При наличии неметаллических катков условие их прочности с учетом износостойкости примет вид
где q max , q adm - соответственно максимальное и допускаемое удельные нагрузки на поверхности неметаллического катка в кН/м (табл. 1).
Выражение (11) с учетом зависимостей (8), (9), (10) примет вид
q = [M 2 (i + 1)k]/( a 2 iшf) ? q adm , (12)
Зная межосевое расстояние а передачи, определим, используя зависимости (9) диаметры d 1 и d 2 катков, используя зависимость (10) - ширину b катков; и зависимость (8) - силу F прижатия катков.
При наличии во фрикционном механизме только металлических катков условие прочности их должно учитывать контактные напряжения, определяемые по формуле Герца (5.89), а именно
где у Hmax , у Hadm - соответственно максимальное и допускаемое контактные напряжения; q = F/b - удельное давление; E п = 2E 1 E 2 /(E 1 + E 2 ) - приведенный модуль упругости материалов катков; с п = d 1 d 2 /[2(d 1 + d 2 )] = ( a i)/(i + + 1) 2 - приведенный радиус кривизны соприкасающихся катков.
Подставив в уравнение (14) значения удельной нагрузки q из выражения (12) и приведенного радиуса кривизны с п катков получим
Далее, зная межосевое расстояние а определим, используя зависимости (8), (9), (10) параметры фрикционной передачи
Фрикционные механизмы применяются в приводах систем, в устройствах транспортирования различных носителей информации. Передача движения в них осуществляется за счет сил трения между звеньями.
Зубчатые механизмы чаще по сравнению с другими видами механизмов применяются в машиностроении, приборостроении, в технических системах. Они служат для преобразования вращательного движения ведущего звена и передачи моментов сил.
Достоинствами таких передач являются постоянство заданного передаточного отношения, компактность, высокий КПД (0,92 … 0,98); наличие небольших сил давления на валы и опоры; высокая надежность; простота обслуживания. К недостаткам можно отнести сложность и высокую точность изготовления и сборки, наличие шума при работе, невозможность плавного бесступенчатого регулирования скорости вращения ведомого звена.
Все понятия, параметры и их обозначения, относящиеся к геометрии и кинематике зубчатых передач, стандартизированы.
Меньшее из пары зубчатых колес принято называть шестерней, большее - колесом. Термин «зубчатое колесо» можно применять как к шестерне, так и к колесу зубчатой передачи. Индексы «1» и «2» присваивают соответственно параметрам шестерни и колеса.
Зацепление зубчатых колес можно кинематически представить как качение без скольжения друг по другу двух поверхностей, называемых начальными. Для цилиндрических передач это цилиндры, для конических - конусы. Точку качения начальных поверхностей определяют как полюс зацепления.
По числу пар зацепляющихся колес зубчатые передачи бывают одно-, двух- и многоступенчатыми. По взаимному расположению осей их делят на цилиндрические - с параллельными осями (рис. 5, а), конические - с пересекающимися осями (рис. 5, д), на червячные (рис. 3.5, з), винтовые (рис. 5, и) - со скрещивающимися в пространстве осями. По расположению зубьев относительно образующих начальной поверхности колеса зубчатые передачи делят на прямозубые (рис. 5, а) и косозубые (рис. 5, б, в), шевронные (рис. 5, в) и с круговым зубом (рис. 5, ж).
Прямозубыми называются колеса (передачи), направление каждого зуба которых совпадает с образующей начальной поверхности (цилиндра или конуса). Косозубыми называются зубчатые колеса, направление каждого зуба которых составляет некоторый постоянный угол с образующей начальной поверхности. Шевронными называются колеса (рис. 5, в), зубчатый венец которых образуется из двух рядов косых зубьев противоположного направления.
Конические колеса могут быть прямозубыми, косозубыми и с круговым зубом
Зацепление зубчатых колес может быть внешним и внутренним
Реечные зубчатые передачи (рис. 5, к) преобразуют вращательное движение в поступательное или наоборот.
Наибольшее распространение получили передачи с эвольвентным профилем зубьев. Во-первых, эвольвентное зацепление мало чувствительно к отклонениям межосевого расстояния, не нарушается правильность зацепления. Во-вторых, профиль зубьев инструмента для нарезания эвольвентных зубчатых колес может быть прямолинейным, сравнительно простое изготовление и контроль инструмента и колес, одним инструментом можно нарезать колеса с разным числом зубьев. Траекторией точки контакта эвольвентных профилей зубьев является прямая линия.
По конструктивному выполнению корпуса зубчатые передачи бывают открытыми и закрытыми. Открытые не имеют защиты от попадания пыли и грязи, закрытые передачи имеют жесткий корпус и работают в масляной ванне.
По характеру своей работы передачи могут быть реверсивные и нереверсивные. Реверсивные передачи характеризуются поочередным изменением на противоположное направления движения ведущего звена.
По величине окружной скорости различают передачи - тихоходные (до 3 м/с), средних скоростей (3 … 15 м/с) и быстроходные (свыше 15 м/с).
Отношение угловых скоростей ведущего и ведомого колес называют передаточным отношением i, а отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни - передаточным числом u. Для редукторов (замедляющих передач) абсолютные значения i и u совпадают. Передаточное число относится только к паре зубчатых колёс, оно всегда положительное, больше единицы и является частным случаем передаточного отношения. Число зубьев колес обозначают буквой z с индексом, соответствующим индексу колеса. Основной характеристикой размеров зубьев является модуль m - отношение окружного шага к числу р. Модули стандартизированы и имеют размерность в миллиметрах. Зубчатые колеса (передачи) с модулем m < 1 называют мелкомодульными.
Рассмотрим элементы зубчатых колес (рис. 6), находящихся в зацеплении, в плоскости, перпендикулярной к оси вращения. По высоте снаружи зубья ограничены окружностью выступов диаметром da, изнутри - окружностью впадин диаметром df. Боковые поверхности полного профиля зуба очерчены эвольвентами противоположных ветвей. Эвольвента представляет собой траекторию произвольной точки прямой, перекатывающейся без скольжения по окружности, называемой основной. Положительная ветвь эвольвенты получается при перекатывании производящей прямой против хода часовой стрелки, отрицательная - по ходу часовой стрелки. С увеличением радиуса основной окружности до бесконечности (зубчатая рейка) эвольвента превратится в прямую. Часть бокового профиля зуба очерчивается по переходной кривой, служащей плавным переходом от эвольвенты к окружности впадин. Наличие переходной кривой делает зуб более прочным у основания. При зацеплении одного колеса с другим появляется начальная окружность радиусом rw. Это окружность одного зубчатого колеса, перекатывающаяся без скольжения по окружности (поверхности) второго из зацепляющихся колес. Расстояние между одноименными профилями соседних зубьев по дуге окружности называется окружным шагом и обозначается p t . Значение этого параметра по начальным окружностям должно быть одинаковым у находящихся в зацеплении колес. Пользуясь шагом зацепления, можно выразить длину любой окружности колеса, умножив шаг на число зубьев z:
где t - индекс соответствующей окружности, например, p a , d a или p f , d f .
Величина pt выражается несоизмеримым числом, так как в правую часть условия (17) входит число р. Это затрудняет выбор размеров колес при их проектировании и изготовлении. Поэтому основным параметром принят не шаг, а отношение его к числу р. Эта величина называется модулем зацепления mt:
Шаг и модуль имеют индекс той окружности, по которой они измерены. Величины модулей для снижения номенклатуры и унификации режущего и контролирующего инструмента стандартизированы. Чаще всего согласно стандартам ограничиваются следующими значениями модуля (в миллиметрах): 0,05; 0,06; 0,08; 0,1; 0,12; 0,15; 0,20; 0,25; 0,3; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0. Окружность, по которой модуль имеет расчетное стандартное значение, называется делительной. Диаметр ее обозначается d, она является базовой для определения элементов зубьев и их размеров. Шаг и модуль по делительной окружности обозначают соответственно р и m.
Для наиболее распространенных неисправленных по высоте (нулевых) колес начальная и делительные окружности совпадают и передаточное отношение для пары таких колес будет равно
i 12 = щ 1 /щ 2 = = d 2 /d 1 = z 2 /z 1 (20)
Помимо шага по дуге окружности различают и угловой шаг (центральный угол, соответствующий шагу по дуге). За время контакта одной пары зубьев колесо повернется на угол перекрытия. Для обеспечения непрерывности передачи движения от ведущего к ведомому колесу необходимо, чтобы до выхода из контакта данной пары зубьев в зацепление вступила очередная пара зубьев. Это условие будет соблюдаться, если угловой шаг колеса меньше угла перекрытия. Отношение угла перекрытия к угловому шагу, называют коэффициентом перекрытия зубчатой передачи ег. Допустимым считается значение ег ? 1,2.
Часть зуба высотой ha, заключенную между окружностью выступов и делительной окружностью, называют головкой зуба, а часть зуба высотой hf, заключенную между делительной окружностью и окружностью впадин, - ножкой зуба. Основные геометрические параметры зубчатого колеса - диаметры выступов d a и впадин d f , общая высота зуба h, высота головки h a и ножки h f , толщина зуба s и ширина впадин е между зубьями - выражаются через основной параметр зубчатой передачи - модуль m, по ГОСТ 9587-68.
Зубчатые передачи в приборостроении обычно используют не как силовые для передачи значительных моментов сил, а как кинематические для получения требуемых скоростей вращения. Зубчатую передачу в этом случае не рассчитывают на прочность, модуль выбирают из стандартного ряда по конструктивным соображениям. Применение малых модулей позволяет уменьшить габариты колес и увеличить плавность передачи при сохранении габаритов за счет увеличения числа зубьев. При заданном диаметре стоимость колес с уменьшением модуля возрастает, но повышается точность работы зубчатой пары, КПД таких передач 0,94 ... 0,98.
Высота головки зуба h a = h a *•m, где h a * - коэффициент высоты головки, который в соответствии со стандартом равен единице (ha* = 1), а высота головки равна модулю (ha = m). Высота ножки зуба hf = (ha* + c*)m, где с = с*m - величина радиального зазора (см. рис. 3.7) между зубьями колес, находящихся в зацеплении; с* - коэффициент радиального зазора, который зависит от величины модуля: с* = 0,5 при m ? 0,5 мм, с* = 0,35 при 0,5 < m < 1 мм и с* = 0,25 при m ? 1 мм. Высота зуба h = ha + hf = m(2 + c*). Диаметры окружности выступов и впадин равны соответственно da = d + 2ha = m(z + 2) и df = d - 2h f = m(z - 2 - 2c*). Ширину зубчатого венца b принимают равной 2 … 6 модулям. Окружная толщина s зуба по делительной окружности s = p/2 = рm/2. Боковой зазор в зубчатом зацеплении устанавливается в зависимости от принятого вида сопряжения колес.
Траектория точек контакта пары зубьев во время зацепления у эвольвентных колес называется линией зацепления. Она является общей нормалью к боковым профилям зубьев. Угол между линией зацепления и перпендикуляром к межосевому расстоянию называют углом зацепления б, обычно б = 20°. При изменении межосевого расстояния линия зацепления изменяет свое положение. Изменяется угол зацепления, но передаточное отношение не нарушается.
Чем меньше зубьев имеют колеса, тем меньше их габариты при одном и том же модуле. Уменьшение зубьев допустимо лишь до определенного предела. Если число зубьев z будет меньше минимально допустимого zmin, то при изготовлении путем нарезания режущий инструмент срезает часть зуба, возникает подрезание зубьев у ножки (рис. 14.3). Профиль зуба из-за подрезания искажается, нарушается плавность зацепления, уменьшается прочность зуба. Минимально допустимое число zmin зубьев при угле зацепления б = 20° и коэффициенте высоты головки ha* = 1 равно 17 (zmin = 17), а при б = 15° - zmin =30. При изготовлении зубчатых колес иногда применяют зубья укороченной высоты с коэффициентом высоты головки ha* = 0,8. Это позволяет получить без подреза меньшее число зубьев на шестернях. Так при б = 20° и ha* = 0,8 минимально допустимое число зубьев zmin = 14.
1. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учебное пособие. М.: - Высш. шк., 2001. - 480 с.
2. Сурин В.М. Техническая механика: Учебное пособие. - Мн.: БГУИР, 2004. - 292 с.
3. Ванторин В.Д. Механизмы приборных и вычислительных систем: Учебное пособие. - М.: Высш. шк., 2000. - 415 с.
Конструкция винтового механизма, используемого для преобразования вращательного движения в поступательное. Кинематические закономерности в зубчато-реечном механизме. Принципы работы кулачкового, кривошипно-шатунного, кулисного и храпового механизмов. презентация [4,6 M], добавлен 09.02.2012
Основные характеристики, способ действия и виды механизмов преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот: винтовой, зубчато-реечный, кулачковый, кривошипно-шатунный, кулисный, эксцентриковый, храповой, мальтийский и планетарный. презентация [3,7 M], добавлен 28.12.2010
Применение шарнирно-рычажных механизмов, классификация звеньев по виду движения. Кулачковые механизмы: принцип действия, наименование звеньев. Многозвенные механические передачи. Трение в винтовой паре, цапфах и пятах. Расчет подшипников качения. контрольная работа [388,7 K], добавлен 25.02.2011
Механизмы, их основные характеристики и виды (рычажные, кулачковые, фрикционные, зубчатые), структурные элементы и назначение; требования, предъявляемые к ним. Структурные формулы кинематических цепей. Пример образования плоского шестизвенного механизма. презентация [821,2 K], добавлен 24.02.2014
Определение передачи механизма. Изучение передачи вращательного, поступательного движения и периодических движений. Механизм регулирования скорости, реверсирования, преобразования и распределения работы двигателя между исполнительными органами машины. презентация [2,6 M], добавлен 05.09.2014
Порядок проведения структурного и кинематического анализа рычажного механизма для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение ползуна. Силовой анализ плоско-рычажного механизма, расчет параметров маховика. курсовая работа [195,7 K], добавлен 07.06.2010
Гидропривод возвратно-поступательного движения. Скорость движения штока гидроцилиндра. Мощность, потребляемая гидроприводом. Коэффициент полезного действия гидропривода. Характеристика насосной установки и трубопровода. Гидропривод вращательного движения. контрольная работа [1,5 M], добавлен 10.01.2009
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



Шарнирно-рычажные, фрикционные и зубчатые механизмы: общие сведения и расчеты реферат. Производство и технологии.
Осенний Ковер Из Листьев Сочинение
Отчет По Курсовой Работе Пример
Книга: Женитьба
Дипломная работа: Советская культура и современная Россия
Работа Менеджера Курсовая
Продолжить Роман Дубровский Сочинение 6
Курсовая работа: Развитие мелкой моторики рук у детей дошкольного возраста с общим недоразвитием речи
Понятие Личности В Философии Реферат
Контрольные Работы 3 Класс Козлова Рубина
Проект Ресторанно Гостиничного Комплекса Реферат
Вопросы Экологии Языка Реферат
Реферат: Анализ рисков проекта глобальной интернетизации школ России
Контрольная работа: Конкуренция: сущность значение формы. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Международный коммерческий арбитраж в Российской Федерации: общая характеристика
Реферат: Философия Канта и Гегеля
Курсовая работа по теме Роль "Руха реформ" в области преподавания иностранных языков
Итоговая Комплексная Контрольная Работа Школа России
Реферат: Colorado River Essay Research Paper Colorado RiverGeographers
Реферат по теме Прибыль государственных и муниципальных унитарных предприятий. Планирование и направления использования
Реферат: Elian Gozalez Essay Research Paper Quien es
Протестантизм та політична історія Західної Європи в Нові часи - История и исторические личности курсовая работа
Географическая характеристика Чухломского озера - География и экономическая география дипломная работа
Устройства для тестирования аккумуляторов - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа