С высшими кинематическими парами»

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 8Следующая ⇒

Волгоград

ИПК «Нива»

2009

УДК 621.01

ББК 34.41

М-54

Методические указания для выполнения курсового проекта по направлению «Теория механизмов и машин» / Сост. Д. С. Гапич. – Волгоградская ГСХА: Волгоград, 2009.-40с

Даны рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория механизмов и машин», а также требования к его оформлению.

Для студентов факультета механизации сельского хозяйства очной и заочной формы обучения по направлению «Агроинженерия».

Рекомендовано методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства Волгоградской ГСХА от 13 октября 2009 г., протокол №2.

УДК 621.01

ББК 34.41

Гапич Д.С., 2009

ИПК ФГОУ ВПО ВГСХА «Нива», 2009

ВВЕДЕНИЕ

Пособие посвящено рассмотрению одной из основных и наиболее интересных задач курса теории механизмов и машин – задаче синтеза и проектирования зубчатых механизмов. Они использовались человечеством с глубокой древности и в настоящее время находят все большее распространение практически во всех отраслях современного производства. В тракторах и сельскохозяйственных машинах в качестве силовых передач все чаще применяют планетарные механизмы, к которым относят колесные редукторы зерноуборочных комбайнов, бортовые передачи, усилители крутящего момента, редукторы валов отбора мощности тракторов.

Данное пособие посвящено исследованию кинематики заданной схемы зубчатого планетарного механизма, а также геометрическому расчету и проектированию простой передачи, состоящей из двух эвольвентных цилиндрических колес внешнего зацепления.

Основная цель выполнения первой части листа состоит в определении передаточного отношения механизма и частоты вращения каждого из его ведомых звеньев. При этом необходимо воспользоваться двумя методами: аналитическим и графоаналитическим. Полученные результаты сопоставляются друг с другом.

Задача выполнения второй части листа заключается в том, чтобы произвести геометрический расчет размеров всех элементов зацепления и осуществить профилирование (вычерчивание) зубьев пары зубчатых колес для случая, когда зацепление положительное (корригированное).

Изложение теоретического материала в пособии сопровождается рассмотрением конкретных примеров кинематического исследования рассматриваемых схем планетарных механизмов и методика геометрического расчета эвольвентного зубчатого зацепления.

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ ПЛАНЕТАРНОГО

ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМА

1.1. Основные термины и определения

Планетарным называют сложный зубчатый механизм, в котором геометрические оси некоторых зубчатых колес подвижны.

Рабочий процесс планетарного механизма рассмотрим на примере редуктора, схема которого представлена на рис. 1.1, а.

а б

Рис 1.1. Планетарные механизмы.

Колесо с неподвижной осью вращается вокруг этой оси с угловой скоростью . Точно так же колесо вращается вокруг неподвижной оси с угловой скоростью . Причем геометрическая ось колес и является общей. Вокруг этой же общей оси с угловой скоростью вращается звено, называемое водилом.

На водиле имеется подшипник, тоже подвижный, в котором вращается вал с закрепленными на нем колесами и .

Колеса и находятся в сложном движении: они вращаются вокруг собственной оси относительно водила и вместе с водилом вращаются вокруг общей геометрической оси. Колеса и называют центральными. Такие колеса с внешними зубьями называют солнечными, а с внутренними – коронными. Общая ось называется центральной осью. Колеса с подвижной осью вращения называют сателлитами.

(1.1)

Степень подвижности этого механизма по формуле Чебышева определится как

,

где n – число подвижных звеньев, n =4 (звенья z ₁, z ₂, и , водило Н); p ₅ - число кинематических пар пятого класса, p ₅=4; p ₄ – число кинематических пар четвертого класса, p ₄=2.

Результат свидетельствует о том, что для обеспечения определенности движения всех звеньев данный механизм должен иметь два ведущих звена.

Планетарные механизмы, обладающие двумя и более степенями подвижности, называют дифференциальными механизмами или дифференциалами. Они применяются для привода одного рабочего органа от двух независимых источников энергии или, наоборот, для привода двух рабочих органов с независимыми скоростями от одного источника энергии. Последний вариант применяется для привода ведущих колес автомобиля.

Если в рассматриваемом механизме одно из центральных колес или сделать неподвижным, то такой механизм будет обладать одной степенью подвижности и называться простым планетарным механизмом или планетарной передачей (рис 1.2, б).

1.1. Кинематический анализ планетарных передач

Цель кинематического исследования планетарного механизма состоит в том, чтобы определить его передаточное отношение, представляющее собой отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена. Передаточным отношениям приписываются знаки в зависимости от знаков угловых скоростей. Так, например, простой передаче, состоящей из двух зубчатых колес внешнего зацепления, присваивается знак минус, так как колеса вращаются в противоположных направлениях, а передаче с зубчатой парой внутреннего зацепления – знак плюс.

Существуют аналитический и графический методы определения передаточных отношений планетарных механизмов. Аналитический, известный как метод Виллиса, более точен и применяется обычно в качестве расчетного. Графический метод имеет меньшую точность и используется в качестве проверочного.

Рассмотрим аналитический метод Виллиса. Сообщим мысленно всему планетарному механизму относительно центральной оси (см. рис 1.1) угловую скорость, равную скорости водила и направленную в противоположную сторону,

- . Тогда угловые скорости звеньев обращенного механизма будут равны:

где - угловые скорости звеньев в обращенном движении. То есть при мысленно остановленном водиле планетарный механизм обращается в зубчатую передачу с неподвижными осями колес. Передаточное отношение обращенного механизма выразится формулой Виллиса:

(1.2)

Эта формула связывает между собой скорости вращения центральных колес и и водила H. Задавшись двумя из них, можно определить третью скорость. Для этого нужно знать лишь числа зубьев колес. В таком виде формула Виллиса используется для определения передаточных отношений дифференциалов. Для планетарных передач (W =1) при эта формула примет иной вид. Например, из уравнения (1.2) для механизма (см. рис. 1.2) при передаточное отношение выразится как

(1.3)

(1.4)

или окончательно

Таким образом, передаточное отношение от центрального зубчатого колеса к водилу в планетарной передаче равно разности между единицей и передаточным отношением зубчатой передачи при остановленном водиле.

Передаточное отношение планетарной передачи может быть определено и графическим способом, который заключается в построении и использовании картин линейных скоростей. Кинематическая схема механизма при графическом определении передаточного отношения вычерчивается в линейном масштабе (рис 1.2). Справа от схемы механизма проведем вертикальную линию и спроецируем на нее оси колес и полюса зацепления шестерен.

Рис 1.2. Графический способ определения передаточного отношения.

При вращении центрального зубчатого колеса с угловой скоростью точка а, лежащая на начальной окружности этого колеса, будет иметь скорость , где - радиус начальной окружности. Отложим скорость от точки , расположенной на вертикальной линии , в виде отрезка произвольной длины и соединим конец этого вектора (точку a) c проекцией центра точки P. Получим картину распределения скоростей для звена , так как , то скорость точки . Рассмотрим зубчатые колеса и , им также принадлежат точки a и , поэтому прямая ас – картина распределения скоростей точек для звена - . Снесем на эту прямую точку h, получим скорость точки , в виде отрезка . Соединим точку h с точкой P получим картину распределения скоростей точек принадлежащих водилу.

Ниже проводим горизонтальную прямую перпендикулярно этой прямой вниз откладываем отрезок 0Р произвольной длины. Из точки Р проводим лучи параллельные соответствующим отрезкам изображающие картины распределения скоростей соответствующих звеньев. Они пересекут прямую в точках 1,2,...,H. Отрезок 01 изображает в масштабе число оборотов первого звена, 02 – второго звена и.т.д.

Масштаб графика угловых скоростей определится как

(1.5)

Используя масштаб, определяют значения всех остальных оборотов колес.

1.3. Особенности проектирования планетарных передач

Рис. 1.3. Передача Джемса.

Планетарные передачи выгодно изготовлять с несколькими сателлитами. В этом случае нагрузка на каждую пару зубьев становится меньше, что позволяет сократить ширину зубчатых колес и общие габариты передачи.

Например, на зерноуборочных комбайнах в качестве колесных редукторов используют однорядную передачу с тремя равномерно размещенными сателлитами (рис 1.3). Однако увеличению числа сателлитов есть определенные ограничения: сателлиты должны размещаться так, чтобы не задевать друг друга головками зубьев (условие соседства); при сборке редуктора сателлиты должны иметь возможность одновременно войти в зацепление с зубьями обоих центральных колес (условие сборки). Есть и другие геометрические ограничения, которые должны учитываться при проектировании планетарных механизмов. Рассмотрим геометрические особенности проектирования планетарных передач на примере однорядного редуктора (передача Джемса), схема которого представлена на рис 1.3.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности