Кинематика сложного зубчатого механизма

Стр 1 из 4Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра теоретической и прикладной механики

Методические указания

к выполнению расчетно - проектировочных работ

по дисциплине «Механика»

для студентов специальности

280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях»

очной формы обучения

Воронеж 2011
Составители: канд. техн. наук В.А. Рябцев,

канд. техн. наук А.А. Воропаев,

УДК 539.3/6

Методические указания к выполнению расчетно – проектировочных работ по дисциплине «Механика» для студентов специальности 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях»

очной формы обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В. А. Рябцев, А.А. Воропаев. Воронеж, 2011. 23 с.

Методические указания содержат варианты заданий для выполнения расчетно – проектировочных работ и краткие методические указания по содержанию и порядку выполнения расчетно – проектировочных работ по дисциплине “Механика” (раздел “Теория механизмов и детали машин”).

Предназначено для студентов третьего курса.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе Word 2003 и содержватся в файле, RprSHS.doc.

Табл. 5. Ил. 3. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.В. Елисеев

Ответственный за выпуск зав. кафедрой

д-р техн. наук, проф. Д.В. Хван

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

ã Воронежский государственный

технический университет, 2011

1 Цели расчетно – проектировочных работ

В различных технических устройствах широко применяются различные механические и электромеханические устройства, механические приводы основных и вспомогательных систем, приводные механизмы. Это прежде всего механизмы автоматов, измерительных устройств, промышленных роботов и манипуляторов, транспортирующих устройств и т. п. От надежности и точности подобных механизмов зависит точность и своевременность выполнения спасательных и аварийных работ. Поэтому в расчетно - проектировочных работах рассматривается механический привод, состоящий из наиболее часто встречающихся механизмов: плоского рычажного, зубчатого и кулачкового. Предлагаемые расчетно - проектировочные работы позволят студенту освоить элементы проектирования типовых механизмов, использующихся в приводных и исполнительных системах оборудования и приборов.

Расчетно - проектировочные работы традиционно является одной из форм самостоятельной работы студента, контролируемой и направляемой преподавателем. Поэтому студент должен периодически информировать руководителя проекта о полученных результатах с целью их проверки. Это позволяет избежать ненужных затрат времени и труда студента на исправление допущенных им ошибок.

Настоящее методическое руководство не может заменить специальную литературу по соответствующим разделам дисциплины «Механика», а дает общие сведения о последовательности выполнения этапов заданий, их объеме, а также рекомендации по выполнению отдельных разделов заданий.

2. СОДЕРЖАНИЕ расчетно – проектировочных

работ

В расчетно - проектировочных работах предусмотрено проектирование механического привода, включающего в себя рычажный плоский четырехзвенный механизм, который приводится в движение заданной планетарной, обычной зубчатой, червячной и винтовой передачами.

Расчетно – проектировочные работы выполняются по единому заданию в единой расчетно-пояснительной записке, заданного содержания объемом 20¸30 страниц рукописного текста, содержащей необходимое количество чертежей (графическую часть РПР).

Графические части всех РПР должны содержать:

· кинематическую схему сложного зубчатого механизма;

· кинематическую схему планетарного зубчатого механизма;

· кинематическую схему рычажного механизма в заданном положении;

· планы скоростей и ускорений для заданного положения механизма;

· структурную группу и входное звено с приложенными к их звеньям нагрузками, силами инерции и реакциями;

· планы сил для структурной группы и входного звена, иллюстрирующие силовой расчет механизма;

· таблицу с величинами скоростей, ускорений и реакций для всех звеньев механизма;

· рычаг Жуковского.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать единое задание для всех трех РПР, оглавление, введение, основную часть, включающую все необходимые для выполнения РПР формулы, расчеты и пояснения к ним, список используемой литературы. Допускается использование двух сторон листов писчей бумаги для написания текста.

При оформлении графической части и расчетно-пояснительной записки необходимо выполнять требования, изложенные в [3]. Задания, не удовлетворяющие этим требованиям, будут возвращаться для доработки.

3. ВЫБОР ВАРИАНТА ЗАДАНИя

Информация для выполнения задания определяется номером Мфамилии студента в журнале группы и числом K, задаваемым преподавателем для всей группы.

3.1. Схема зубчатого механизма, приводящего в движение рычажный механизм, изображена на рис. 1 Исходные данные для расчета берутся из таблиц 1, 2, 3 и 4.

Число N в таблице 1, задающее схему и входное звено планетарного зубчатого механизма (ПЗМ на рис. 1), а также номер строки в табл. 2, определяется по формуле

где М_мах – количество студентов в списке группы.

Номер схемы ПЗМ и его закрепленного звена приведены в таблице 1 (колонки 8 и 9), а изображения кинематических схем ПЗМ – на рис. 2. На этом рисунке показаны дифференциальные механизмы, из которых планетарный механизм получается закреплением одного из колес – шестого или восьмого. Таблица 2 содержит прочие данные для расчета кинематики зубчатой передачи (рис. 1). Направление резьбы винта 5 и червяка 3 заданы буквами П или Л: П – винт или червяк правый; Л – левый.

Угловая скорость

вала двигателя (об/мин) выбирается из таблицы 1. При четном М вал двигателя вращается против хода часовой стрелки, если смотреть на двигатель со стороны планетарного зубчатого механизма (ПЗМ). При нечетном М вал двигателя вращается по ходу часовой стрелки.

Вал двигателя должен соединятся с наиболее быстро вращающимся валом ПЗМ, а выходным звеном ПЗМ должен быть наиболее медленно вращающийся вал.

В зависимости от типа движения входного звена рычажного механизма оно соединяется либо с валом червяка 3, либо с гайкой винтовой передачи (см. рис. 1).

Шаг винта 5 принять равным 10 мм. Числа заходов червяка и винта равны соответственно Z₃ и Z₅.

3.2. Номер M₁ кинематической схемы рычажного механизма, изображенной в таблице 4, определяется по номеру М и таблице 1.

Номер М₁ кинематической схемы рычажного механизма, изображенной в таблице 4, берется из столбца 2 таблицы 1.

Номер входного звена определяется столбцом 3. Если входное звено имеет номер 1, то выходное звено имеет номер 3. Если входное звено имеет номер 3, то выходное звено имеет номер 1.

Коэффициент K_Q полезной нагрузки, используется для определения силы или момента сил полезного сопротивления, приложенных к выходному звену рычажного механизма. K_Q измеряется в метрах, если выходное звено вращается и является безразмерным если выходное звено движется поступательно (ползун).

Обобщенная координата q измеряется в см если входное звено движется поступательно и в градусах, если входное звено вращается.

Таблица 1

М	М₁	№ вх. звена	K_Q	q	w_Д (об/мин)	N	№ схемы планет. зуб. мех.	№ закрепл. звена
1	1	1	1,2	60	720	1	1	6
2	1	3	1,5	24	1500	2	2	8
3	2	1	0,8	45	900	3	3	6

Окончание таблицы 1

4	2	3	1,4	280	750	4	4	8
5	3	1	1,0	50	300	5	1	6
6	3	3	1,2	60	150	6	1	8
7	4	1	1,0	70	900	7	2	6
8	4	3	1,2	225	1000	8	3	8
9	5	1	1,0	60	720	9	4	6
10	5	3	1,5	150	1000	10	1	8
11	6	1	1,2	55	700	11	2	6
12	6	3	0,8	22	960	12	3	8
13	7	1	0,4	80	800	13	1	6
14	7	3	0,8	40	1000	14	2	8
15	8	1	1,0	60	1200	15	3	6
16	8	3	1,2	20	1500	16	1	8
17	9	1	0,6	85	1200	17	1	8
18	9	3	1,0	30	720	18	2	6
19	10	1	0,6	80	940	19	3	6
20	10	3	0,9	32	700	20	4	8
21	11	1	0,7	75	1200	21	1	6
22	11	3	1,0	30	760	22	1	8
23	12	1	1,2	90	1000	23	2	6
24	12	3	0,8	110	1500	24	3	8
25	13	1	0,9	60	1200	25	4	6
26	13	3	1,0	70	780	26	1	8
27	14	1	0,8	60	1500	27	2	6
28	14	3	1,0	25	900	28	3	8
29	15	1	1,5	60	700	29	1	6
30	15	3	0,8	40	1500	30	2	8
31	16	1	1,0	70	800	31	3	8
32	16	3	1,2	26	1000	32	1	6

Таблица 2

N	Z₁	Z₂	Z₃	Напр. зуба	Z₄	Z₅	Напр. резьбы	Z₆	Z₇	Z₇^’	Z₈
1	17	35	1	П	50	2	П	40	20	-	80
2	18	72	2	Л	60	1	П	100	30	20	50
3	18	54	3	Л	66	2	Л	60	18	50	28
4	19	36	2	П	58	1	П	120	20	30	130
5	20	50	1	Л	40	2	Л	50	18	-	86
6	17	38	2	П	64	1	П	50	18	-	86
7	22	47	1	Л	50	2	Л	104	24	20	60
8	18	33	2	П	64	1	Л	60	20	50	30
9	19	37	1	Л	48	2	П	180	30	18	168
10	21	44	2	П	72	1	П	60	20	-	100
11	20	30	1	Л	54	2	П	94	18	26	50
12	18	32	2	П	40	1	Л	70	30	20	80
13	17	22	1	Л	48	2	П	80	18	-	116
14	18	30	2	П	60	1	Л	104	24	40	40
15	19	37	1	Л	38	2	П	80	30	20	90
16	20	50	2	П	44	2	Л	70	17	-	104
17	17	35	1	Л	50	2	П	40	20	-	80
18	18	72	2	П	60	1	Л	100	30	20	50
19	18	54	3	П	66	2	Л	60	18	50	28
20	19	36	2	П	58	1	П	120	20	30	130
21	20	50	1	Л	40	2	Л	50	18	-	86
22	17	38	2	П	64	1	П	50	18	-	86
23	22	47	1	Л	50	2	Л	104	24	20	60
24	18	33	2	Л	64	1	П	60	20	50	30
25	19	37	1	П	48	2	Л	180	30	18	168
26	21	44	2	П	72	1	П	60	20	-	100
27	20	30	1	П	54	2	Л	94	18	26	50
28	18	32	2	Л	40	1	П	70	30	20	80
29	17	22	1	П	48	2	Л	80	18	-	116
30	18	30	2	Л	60	1	П	104	24	40	40

Окончание таблицы 2

31	19	37	1	П	38	2	Л	80	30	20	90
32	20	50	2	Л	44	2	П	70	17	-	104

Основная (неподвижная) система координат рычажного механизма (см. рис. в табл. 4) имеет начало в точке А: ось Х – направлена горизонтально вправо, а ось У – вертикально вверх.

Если точка D механизма неподвижна, то ее положение точки задается координатами, указанными в соответствующих колонках таблицы 3: левый столбец указывает абсциссу, а правый – ординату в см.

Таблица 3

M₁	Положение точки D		Углы в град.		Длины (см)
M₁	Положение точки D		a	b	l₁	l₂	l₃	l_L
1	0	0	100	-	30	28	15	30
2	20	40	90	-	12	20	50	20
3	20	0	50	-	14	40	20	-
4	50	40	135	-	18	25	60	-
5	50	0	-	-	28	-	70	-
6	0	0	120	90	40	16	15	30
7	0	0	80	70	20	35	70	12
8	0	0	90	150	60	20	16	16
9	0	0	150	-	30	28	38	12
10	0	0	30	-	30	30	20	25
11	25	0	60	-	30	22	50	-
12	25	0	-	-	16	20	30	30
13	30	0	30	-	20	30	24	25
14	5	0	120	-	40	25	15	32
15	-50	0	90	-	60	20	16	-
16	0	0	60	80	60	25	16	18

Таблица 4

Окончание таблицы 4

Если звено D движется поступательно относительно стойки (ползун), то для определения положения точки D используется вспомогательная система координат x₁O₁y₁, начало O₁ которой находится на линии движения ползуна, а ось у₁ проходит через точку А перпендикулярно линии движения ползуна и направлена от точки А (то есть вертикально вверх). Начало координат O₁ определяется как точка пересечения оси у₁ с линией движения ползуна, а ось х₁ направлена вдоль линии движения ползуна, чтобы система координат x₁O₁y₁ была правой (то есть горизонтально вправо).

Тогда столбцы таблицы 2, соответствующие точке D, задают линию движения точки D: левый задает ординату в см точки А в системе x₁O₁y₁, а правый – угол в градусах, образуемый осью x₁ с осью х.

Если входное звено вращается относительно стойки, то угол q отсчитывается от оси х до оси входного звена против хода часовой стрелки.

Для определения положения поступательно движущегося входного звена используется вспомогательная система координат x₁O₁y₁. В подобной системе координат q является координатой x ₁ центра ползуна входного звена, образующего кинематическую пару со стойкой.

Если число М - четное, то входное звено рычажного механизма движется в сторону увеличения q, а при нечетном М в противоположном направлении.

Углы a и b заданы в градусах и определяют положение частей некоторых звеньев механизма, состоящих из нескольких жестко соединенных между собой стержней, друг относительно друга.

Величины l₁, l₂, l₃, измеряемые в см (см. табл. 3), задают длины прямых звеньев или их частей, помеченных на кинематических схемах механизмов (см. табл. 4) цифрами 1, 2, 3. Длины l_L задают длины частей звеньев, помеченных буквой L.

Для силового расчета механизма используется погонная масса звеньев m (кг/м), задаваемая преподавателем (принять m = 10 кг/м).

Массы звеньев, являющихся стержнями, определяются по формуле M_i= m L_i, где L_i – суммарная длина (в м) всех частей звена.

Величина L_i= l_i для прямых звеньев, L_i= l_i+l_L – для звеньев, состоящих из двух частей и сумме длин сторон треугольника, если звено образовано тремя стержнями. Если длина звена не задана, то звено считается ползуном независимо от того, как оно изображается на схеме Для звеньев-ползунов массы следует принимать численно равными m.

Нагрузка Q полезного сопротивления приложена к выходному звену в его центре масс и направлена так, чтобы ее работа на перемещении места приложения нагрузки Q к выходному звену была отрицательна. Нагрузка полезного сопротивления определяется по формуле

Q= K_Q m _w g,

где K_Q – коэффициент, задаваемый таблицей 1; m_w – масса выходного звена в кг; g = 9,81 м/с².

Задание № 1

Кинематика сложного зубчатого механизма

4.1. Синтез зубчатого планетарного механизма [1,2]

Поскольку числа зубьев зубчатых колес планетарного механизма заданы, его синтез сводится к определению основных диаметров зубчатых колес, считая модуль всех зубчатых колес одинаковым. Величину модуля выбирают из стандартного ряда модулей (в мм):

1 ряд: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20.

2 ряд: 1,25; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11.

Диаметры зубчатых колес определяют по формуле

где - число зубьев зубчатого колеса.

После определения диаметров зубчатых колес следует изобразить кинематическую схему планетарного механизма в масштабе, с учетом того, какое зубчатое колесо механизма закреплено.

4.2. Определение передаточного отношения

планетарного зубчатого механизма

Для определения передаточного отношения зубчатого планетарного механизма (ЗМ) можно использовать формулы из таблицы 5.

Таблица 5. Передаточные отношения планетарных зубчатых механизмов

Схема механизма
1
2
3, 4

Если модуль , то колесо вращается быстрее водила . В этом случае вал колеса нужно соединить с валом двигателя, а вал водила соединить с валом колеса 1 сложного зубчатого механизма. В противном случае вал водила нужно соединить с валом двигателя, а вал колеса соединить с валом колеса 1 сложного зубчатого механизма.

4.3. Определение угловых и линейных скоростей

звеньев сложного зубчатого механизма

Определить передаточные числа для всех составных частей зубчатого механизма (рис. 1), в частности цилиндрической зубчатой передачи с зубчатыми колесами 1 и 2, червячной передачи с звеньями 3 и 4 и передачи винт - гайка, образованной винтом 5 и гайкой на рис. 1. По полученным передаточным числам и заданной угловой скорости двигателя определить угловую w _Р (или линейную v_P) скорость движения входного звена рычажного механизма, угловую скорость колеса червячной передачи. На схеме механизма указать направление линейной скорости v_P прямой стрелкой, а направления угловых скоростей , w _Р , и круговыми стрелками.

Для определения , w _Р , v_P и используются формулы

= p n_д /30;

w _P ₌ /i _ПЗМ , если i _ПЗМ > 1

(w _P ₌ ∙ i _ПЗМ , если i _ПЗМ < 1);

= w _P / i ₃₄;

v_P = Z ₅ h w _p /(2 p i ₁₂ ),

где – угловая скорость вала двигателя в рад/с; i _ПЗМ – передаточное число планетарного зубчатого механизма (ПЗМ) от его входного звена к выходному; i₃₄ – передаточное число для червячной передачи; i₁₂ – передаточное число зубчатой передачи; Z₅, h(м) – число заходов и шаг винта 5.

Задание № 2

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 313; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!