Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 02. 03 Теория механизмов... 1 171.13kb.
Теория механизмов и машин 16 563.07kb.
Примерная программа дисциплины теория механизмов и машин 1 326.36kb.
Методические указания по курсовому проекту по теории механизмов и... 1 177.66kb.
2638 Задания к контрольной работе по дисциплине «теория механизмов... 1 384.6kb.
Учебно-методической документацией за 2011/2012 учебный год по дисциплине... 1 31.83kb.
Структурный и кинематический анализ 1 267.19kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине теория машин и механизмов 1 173.19kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине теория машин и механизмов 1 173.31kb.
Рабочая программа По дисциплине «Теория механизмов и машин» По направлению 1 194.22kb.
Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 02. 02 Теория механизмов... 1 185.85kb.
Структурный и кинематический анализ 1 267.19kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» - страница №2/3


Лекция 6. Синтез эвольвентного зубчатого зацепления.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. Образование и свойства эвольвенты. Методы обработки эвольвентных профилей зубьев. Основная теорема зацепления. Элементы зацепления. Рабочий участок профиля зуба. Коэффициент зацепления. Интерференция профиля зубьев.

Некоторые основные понятия. При изготовлении зубчатых колес методом обкатки инструмент изготавливается либо в виде зубчатого колеса с эвольвентным профилем зубьев (долбяк), либо в виде зубчатой рейки с прямолинейными профилями зубьев (гребенка).

При нарезании зубчатого колеса его заготовке и инструменту сообщают то относительное движение, которое имели бы они, если бы находились в зацеплении. Инструмент имеет дополнительное возвратно-поступательное движение вдоль оси колеса, во время осуществления которого режущая кромка инструмента вырезает на заготовке эвольвентный профиль зуба.

На рис.14 показана схема нарезания зубьев методом обкатки с помощью гребенки. Заготовка I вращается с угловой скоростью и движется поступательно со скоростью V=rд . Гребенка II совершает движение в направлении, перпендикулярном плоскости заготовки (плоскости чертежа). Профиль зубьев на колесе получается, как огибающая к ряду последовательных положений зубьев гребенки на заготовке.

Для того, чтобы нарезать нулевое колесо, необходимо гребенку установить так, чтобы модульная прямая (проходит посередине зубьев рейки) была удалена от центра заготовки на расстояние радиуса делительной окружности rд, то есть делительная окружность заготовки обкатывалась без скольжения по модульной прямой. Тогда на нарезаемом колесе получаются зубья, толщина которых по делительной окружности будет равна ширине впадины.

Так как шаг гребенки одинаков по всем линиям, параллельным основанию, то при нарезании зубьев делительную окружность можно катить не только по модульной прямой, но и по любой прямой, параллельной ей. При этом на заготовке будут нарезаны зубья с правильным очертанием боковых профилей по эвольвенте, однако вид зубьев будет другой.

Пусть мы отодвинули рейку от центра заготовки колеса на величину а. Тогда при нарезании зубьев делительная окружность будет катиться без скольжения по линии 1-1. На рис.14 видно, что в этом случае толщина зуба гребенки на начальной прямой будет меньше ширины впадины. Значит, на нарезаемом колесе по делительной окружности толщина зуба будет больше, чем ширина впадины (так как при обкатке зуб рейки образует на заготовке впадину).

Зубчатые колеса, нарезанные методом обкатки с удалением гребенки от центра заготовки, по сравнению с нулевой установкой, при которой делительная окружность касается модульной прямой, называются положительными колесами, а дополнительное удаление а гребенки положительным смещением (сдвигом).

Рис.14
Можно задать гребенке отрицательное смещение (сдвиг), то есть приблизить гребенку к центру заготовки по сравнению с нулевой установкой. Тогда также на заготовке будет нарезано целое число зубьев с очертанием их бокового профиля по эвольвенте. Однако в этом случае толщина зуба по делительной окружности будет меньше ширины впадины. Такое колесо называется отрицательным.

Отношение смещения к модулю называется коэффициентом смещения (относительным сдвигом) и обозначается:.

Изготовление положительных и отрицательных колес (так называемых корригированных) производится с целью увеличения прочности зубьев (устранение подреза профиля малого колеса), уменьшения наибольших значений удельного скольжения, уменьшения габаритов передачи (применение колес с малым числом зубьев), получения заданного межцентрового расстояния. Корригированные колеса могут быть введены в сцепление между собой и с нулевыми колесами.

Встречаются следующие зацепления. Нулевая передача: одно колесо положительное, а другое отрицательное с равным по величине сдвигом, либо оба нулевых колеса. Положительная передача: одно нулевое колесо, а другое положительное, либо положительное колесо с отрицательным, но сумма сдвига положительна. Остальные комбинации встречаются редко.

Геометрические параметры зубчатых колес:

- высота головки зубьев

- высота ножки зубьев





Рис.15
- диаметры начальных окружностей:



- диаметры выступов зубьев:







Рис.16

- диаметры впадин зубьев:





Межцентровое расстояние:



Шаг по начальной окружности:



Подсчитав все размеры элементов зацепления и приняв угол зацепления , можно вычертить внешнее эвольвентное зубчатое зацепление. На зубьях непосредственно находящихся в зацеплении необходимо отметить рабочие участки зубьев, а также построить диаграмму работы зубьев. Для этого к практической линии зацепления восстанавливаем перпендикуляры, строим прямоугольник произвольной ширины и от каждой стороны откладываем отрезки равные шагу по основной окружности: . Заштриховываем зоны работы зубьев.



Коэффициент перекрытия (зацепления):

Анализ значения коэффициента перекрытия (демонстрируется на примере):





- таким образом, 40% времени в зацеплении находится одна пара зубьев.

- таким образом, 60% времени в зацеплении находятся две пары зубьев.
Лекция 7. Синтез многозвенных зубчатых механизмов.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. Синтез многозвенных зубчатых передач с неподвижными осями. Планетарные коробки скоростей. Синтез многозвенных зубчатых передач с подвижными осями.

Некоторые основные понятия. Для получения больших передаточных отношений применяют соединения зубчатых колес.

Последовательное соединение. На промежуточных валах имеется по два колеса (рис.17). Общее передаточное отношение iобщ последовательного соединения равно произведению отдельных зубчатых пар, то есть
Рис.17
,

где .

Через числа зубьев колес общее передаточное отношение последовательного соединения выражается следующим образом:

Здесь в числителе произведение чисел зубьев ведомых колес, а в знаменателе– ведущих колес. Знак общего передаточного отношения зависит от числа k пар внешнего зацепления: при четном числе k «плюс», при нечетном числе k «минус».



Рядовое соединение колес. На промежуточных валах расположено по одному колесу (рис.18). Общее передаточное отношение рядового соединения равно:

,

то есть передаточное отношение равно обратному отношению чисел зубьев крайних колес и не зависит от числа зубьев промежуточных колес, которые называются паразитными.

Р
ис.18
Рядовое соединение применяют для соединения валов, отстоящих на большое расстояние друг от друга, либо для изменения направления вращения ведомого вала.

Для ступенчатого изменения передаточного отношения применяют коробки скоростей (рис.19). При перемещении блока шестерен, посаженного на скользящую шпонку, вдоль вала I в зацепление вступают попарно колеса z1-z2, z3-z4 или z5-z6. В зависимости от этого могут быть получены следующие передаточные отношения:



.

Р
ис.19

Величина общего передаточного отношения может быть определена опытным путем. Для этого мелом наносят отметки на ведущий и ведомый валы, а также на корпус. Повернув ведущий вал на несколько оборотов, подсчитывают число оборотов ведомого вала. Например, если при повороте ведущего вала на 6 оборотов, ведомый вал сделал 7 оборотов, то общее передаточное отношение .

Лекция 8. Механизмы передач с гибкими звеньями.

Винтовые механизмы.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. Ременные механизмы. Цепные механизмы. Канатные механизмы. Волновая передача. Винтовые механизмы. Резьба, относительное движение.

Некоторые основные понятия.

Под гибкими звеньями понимают ремни, канаты, цепи, нити, которые охватывают два или более звеньев и устанавливают определенную связь между движениями этих звеньев.

Передаточное отношение:



Рис.20 Механизм с гибким звеном Рис.21.Механизм с гибким звеном

(открытая ременная передача) (перекрестная ременная передача)

Рис.22. Механизм с гибким звеном Рис.23. Механизм с гибким звеном и

и направляющими роликами натяжным роликом
Винтовые механизмы- это механизмы, содержащие винтовую пару. Винт и гайка образуют кинематические пары со стойкой или другими звеньями. Винт и гайка имеют винтовую поверхность- резьбу, характеризующуюся профилем, ходом резьбы и углом подъема резьбы.

Рис.24. Трехзвенный винтовой механизм


Относительное движение звеньев винтовой пары представляет собой вращение звеньев вокруг оси и поступательное перемещение вдоль оси пары.

Рис.25. Винто-рычажный механизм для перемещения коромысла


Лекция 9. Механизм универсального шарнира. Механизм двойного универсального шарнира.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. Кинематические схемы механизмов. Передаточное отношение. Неравномерность хода.

Некоторые основные понятия.

Универсальный шарнир (рис.26) представляет собой сферический четырехзвенник, т.е. механизм, состоящий из четырех звеньев, соединенных вращательными парами, оси которых проходят через одну общую точку.

Механизм предназначен для передачи вращения между пересекающимися осями I и II с межосевым углом , который в процессе работы может изменять свою величину.

Р
ис.26


Особенностью данной передачи является неравномерность вращения ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего вала. Зависимость между углами поворота валов 1 и 2’ определяется из выражения:

(7)

Продифференцировав по времени выражение (7) и освободившись от угла 2’ ,определим передаточное число шарнирного механизма:



(8)

где - угловые скорости шарниров.

Из формулы (8) следует, что передаточное число универсального шарнира- величина переменная. При увеличении угла , как это видно из графика на рис.27, неравномерность вращения возрастает.

Коэффициент неравномерности

Для передачи вращения с одинаковыми угловыми скоростями применяют двойной универсальный шарнир, например, в силовой передаче автомобиля.

Р
ис.27


Механизм двойного универсального шарнира (механизм Кардана). При симметричном расположении валов угловые скорости ведущего и ведомого валов будут постоянными и равными между собой, при этом промежуточный вал вращается неравномерно.

Лекция 10. Механизмы фрикционных передач. Мальтийский механизм. Гидравлические пневматические механизмы.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. Механизмы бесступенчатых передач. Коническая и цилиндрическая фрикционная передачи. Коэффициент относительного скольжения. Гидравлические и пневматические механизмы. Гидро- и пневмопривод.

Некоторые основные понятия.

Механизмы, в которых для передачи движения между соприкасающимися звеньями используется трение, называются фрикционными. Существуют фрикционные механизмы с постоянным и регулируемым передаточным отношением.



Рис.28 Механизм фрикционных Рис.29 Фрикционный

цилиндрических колес планетарный механизм
Регулировать передаточное отношение позволяют, например, механизмы лобовой фрикционной передачи.

Рис.30. Механизм конических Рис.31. Лобовая фрикционная

фрикционных передач передача

Рис.32. Фрикционный механизм Рис.33. Фрикционный механизм

двойной лобовой передачи бесступенчатой передачи

между пересекающимися осями

колеса и ролика
Мальтийский механизм- это механизм, предназначенный для преобразования непрерывного движения звена 1 (кривошип) во вращательное движение звена 2 (мальтийский крест) с периодическими остановками (рис.34). Обычно мальтийский крест имеет от 4 до 20 пазов, а также один или два кривошипа. Конструктивно звено 1 состоит из двух деталей: кривошипа с роликом и запорной шайбы. Звено 1 совершает непрерывное вращательное движение, при этом один оборот звена имеет две фазы движения: рабочий ход и холостой ход. Во время рабочего хода кривошип звена 1 поворачивает на определенный угол мальтийский крест, а во время холостого хода мальтийский крест должен быть неподвижен, что обеспечивается запорной шайбой.

Рис.34


Гидравлическим называется механизм, в котором преобразование движения происходит посредством как твердых тел, так и жидкости.

В случаях, когда промежуточной средой является газ, речь идет о пневматических механизмах. Тогда насос заменяется на источник сжатого воздуха, а вместо соединения с резервуаром, выполняется выход в атмосферу.


Лекция 11. Динамический анализ механизмов.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. Силы, действующие на звенья механизмов. Определение сил инерции звена. Кинетостатический анализ механизмов.

Некоторые основные понятия.

Движущие силы- это те силы из числа приложенных к звеньям механизма, которые стремятся ускорить движение ведущего звена, их элементарная работа положительна.

Силы сопротивления- это те силы из числа приложенных к звеньям механизма, которые стремятся замедлить движение ведущего звена, их элементарная работа отрицательна. Различают силы полезного и вредного сопротивления.

Под действием сил, приложенных к машине, угловая скорость главного вала машины изменяется в течение периода установившегося движения машины, колеблясь около некоторого ее среднего значения.

Величина разности между наибольшим и наименьшим значениями угловой скорости зависит при заданных силах от величины приведенного к главному валу момента инерции машины. Чем больше приведенный момент, тем меньше эта разность. Таким образом, увеличивая приведенный момент инерции машины, можно уменьшить величину разности .

Величина этой разности учитывается коэффициентом неравномерности хода машины



.

Практикой установлены верхние пределы значений коэффициента для различных типов машин, эти значения снесены в таблицы и приводятся в литературе по ТММ.

Для увеличения приведенного момента инерции машины чаще всего на главном валу машины устанавливают твердое тело, имеющее форму диска или обода со спицами, которое называется маховым колесом, или маховиком.

Задача заключается в определении такого момента инерции маховика относительно оси вращения главного вала, при котором были бы обеспечены пределы колебания угловой скорости главного вала в течение установившегося движения, заданные коэффициентом неравномерности .

Решая поставленную задачу, пользуются известным приемом динамики машин, в соответствии с которым исследование движения всей машины заменяется исследованием движения одного звена (звена приведения). В качестве звена приведения часто принимают главный вал машины.

Для определения приведенного момента маховика рекомендуется применить метод Виттенбауэра, являющийся наиболее удачным в методическом отношении по сравнению с другими. Метод заключается в определении момента инерции маховика построением диаграммы энергомасс, которая строится исключением параметра из диаграмм изменения кинетической энергии механизма и приведенного момента инерции, для чего предварительно должны быть построены диаграммы приведенных моментов движущих сил и сил сопротивления, работы движущих сил и сил сопротивления.

При определении закона движения механизма массы всех подвижных звеньев заменяют массой звена приведения. Если звено приведения совершает вращательное движение, то пользуются понятием приведенного момента инерции.



где - линейная скорость центра тяжести i-того звена;



- масса i-того звена;

- угловая скорость i-того звена;

- центральный момент инерции i-того звена.
Лекция 12. Механическая характеристика машины.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. Механическая характеристика машины. Условия статической определимости кинематических цепей.

Некоторые основные понятия.

Механическая характеристика машины- это зависимость момента М, приложенного либо к едущему валу рабочей машины, либо к ведомому валу двигателя от угловой скорости этих валов.

Для двигателей характерно уменьшение вращающего момента при увеличении угловой скорости. Механические характеристики рабочих машин имеют восходящий характер.



Рис.35. Тахограмма механизма



Лекция 13. Движение механизмов машины под действием приложенных сил.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. План силы. Приведенная масса и приведенный момент механизма. Приведение сил в механизмах. Уравнение кинетической энергии механизма. Режим движения машины. Механический КПД. КПД типовых механизмов. Дифференциальное уравнение движения механизма.

Некоторые основные понятия.

При подъеме груза Q с помощью винта (рис.36) в резьбе возникает трение, величина которого оценивается моментом



(9)

где dср- средний диаметр резьбы (рис.37);

- угол подъема винтовой линии;

- угол трения, равный ;

f
- коэффициент трения.

Рис.36


На рис.37 показана развертка винтовой линии резьбы на среднем диаметре, на основании него получим:

(10)

где S- шаг резьбы.

Для преодоления сопротивления подъема груза к винту необходимо приложить движущий момент:

(11)

где Dб- диаметр барабана.

Р
ис.37

Д

вижущая сила Р передается на барабан по шнуру, прикрепленному одним концом к барабану и перекинутому через блок. При равномерном подъеме груза Q моменты Мдв и Мтр равны между собой. Приравнивая правые части выражений (9) и (11) и решая относительно , получим:



(12)

Коэффициент трения в резьбе:



(13)

При повороте винта на один оборот движущая сила Р совершит работу, равную:



(14)

За это же время груз Q поднимется на величину S и, следовательно, работы силы полезного сопротивления Q будет равна:



(15)

Отношение работы силы полезного сопротивления к работе движущей силы называется коэффициентом полезного действия. Поэтому:



(16)
<< предыдущая страница   следующая страница >>



Жизнь не так проста, как вы думаете. Она проще.
ещё >>