Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Силовые соотношения и значения КПД в передаче определяют по аналогии с червячной передачей.

При ведущем винте:

F ­ = F­_a­tg(γ+ρ^’);

M_n= F­­_­a ­d­_­2­­tg(γ + ρ ^’)/2;

;

.

F – окружное усилие, приложенное по касательной к окружности среднего диаметра резьбы (при ведущем винте – движущее усилие, при ведущей гайке – усилие полезного сопротивления);

F ­ _{a ­} - осевая нагрузка на гайку (при ведущем винте – усилие полезного сопротивления, при ведущей гайке – движущее усилие);

M ­ _n - момент на вращающемся звене передачи (при ведущем винте – движущий, при ведущей гайке – момент полезного сопротивления);

 - КПД;

ρ ’- приведенный угол трения;

ƒ - коэффициент трения скольжения между материалами винта и гайки;

α - угол профиля резьбы.

1. Прямоугольная резьба α = 0°; ƒ­’_прям = ƒ ; ρ­’_прям­ = ρ;

2. Трапецеидальная резьба α = 30°; ƒ­’_трап = 1.04ƒ ; ρ­’_трап­ > ρ­ ^,_прям;

3. Метрическая резьба α = 60°; ƒ­’_мет =1.15ƒ ; ρ­’_мет­ >ρ_­’_трап> ρ’_прям;

η = η­_max - прямоугольная резьба (силовые механизмы);

η = η­­_min - метрическая резьба (кинематические механизмы);

Равенство η = η­_max справедливо при выполнении условия

.

При ведущей гайке выражение для η имеет смысл при γ ≥ ρ’; если  γ < ρ’, то проявляется свойство самоторможения. Условие самоторможения быстрее наступает в метрической резьбе.             

Зазоры по сопрягаемым поверхностям винта и гайки приводят к появлению мертвого хода ∆γ:

, ,

где ∆ S ­ _oc ­ - осевая составляющая бокового зазора, ∆ S ­ _n - нормальная составляющая бокового зазора.

Для уменьшения мертвого хода точные винтовые передачи снабжают устройствами, производящими выборку бокового зазора радиального и осевого смещения витков гайки относительно винта.

При одинаковом значении нормальной составляющей бокового зазора радиальные составляющие бокового зазора будут равны:

- для метрической резьбы:

 

;

- для трапецеидальной резьбы:

;

Осевые составляющие бокового зазора равны, соответственно:

 

Радиальный способ выборки зазора нужно применять для метрических резьб, а осевой способ – для трапецеидальных. В прямоугольных резьбах зазор имеет только осевую составляющую (только осевой метод).

 

 

 

ЛЕКЦИЯ № 11

Планетарные передачи.

 

Основные понятия. Конструкция.

      Планетарными называются передачи, в которых “колеса–сателлиты” 2 обкатываются по центральному колесу 1 и опорному колесу О имеют подвижные оси, закрепленные на “водиле” Н. Планетарные передачи, используемые в виде редукторов, предназначены для преобразования угловой скорости при изменении моментов.

 

 

 

Входной вал – вал ведущего центрального (солнечного) колеса 1. Скорость  и момент М_кр передаются посредством сателлитов 2, обкатывающихся по неподвижному опорному зубчатому колесу О с внутренними зубьями. Выходной вал - вал водила Н, к которому через соединительную муфту присоединяется вал нагрузки.

В конструкции может быть 2, 3, 4 сателлита. Таким образом, в  передаче вращающих моментов одновременно задействовано несколько участков зубчатого венца солнечного колеса 1. Т.е. каждый сателлит передает уменьшенный вращающий момент. Это позволяет применять зубчатые колеса с меньшими модулями и значительно сократить габариты передачи.

 

11.2. Определение передаточного отношения передачи  по плану скоростей.

 

В соответствие с обозначениями  рисунка 11.2:

Скорость точки контакта сателлита и опорного неподвижного колеса равна О, следовательно

 

 

Окружная скорость центра колеса 2 равна скорости водила Н:

 

Следовательно:

 

В этом случае  рассматривается как передаточное отношение от солнечного колеса к вращающемуся опорному колесу через паразитное колесо 2 при условно неподвижном “водиле”. Знак (-) учитывает, что опорное и центральное колеса вращаются в противоположных направлениях.  - неподвижное опорное колесо;  - неподвижное водило.

11.3. Определение  i ₀ передачи  методом обращенного движения

Теорема Смирнова-Виллиса.

      Рассмотрим планетарную передачу как обычную рядную. Для этого мысленно остановим водило и дадим возможность вращаться опорному колесу.

 

Подвижный элемент	Угловые скорости
	При неподвижном колесе О	При неподвижном водиле Н
1. Ведущее колесо 1		-
2. Опорное колесо 0	0	-
3. Водило		0
4. Сателлит 2		-

 

По данным таблицы записываем передаточное отношение и приходим к полученной ранее формуле.

   Для правильной работы планетарной передачи требуется выполнение условия соосности, которое используется как уравнение связи чисел зубьев колес в передаче.

В соответствии с обозначениями рисунка 11.2 а): 

                 

;

 

;

;    .

 

В соответствии с обозначениями рисунка 11.2 б):

 

;

.

 

 

11.3. Распределение сил в планетарной передаче.

Считаем, что момент  задан. Тогда окружная сила от солнечного колеса 1 на каждом сателлите 2 равна:

 , где n = 3 – число сателлитов.

.

Расчет на прочность зубьев в планетарной передаче ведется по окружной силе, уменьшенной во столько раз, сколько сателлитов имеет передача.

 

 

11.4. Достоинства и недостатки планетарных передач.

Достоинства:

·    компактность и малый вес.

·    возможность получения больших  в одноступенчатой передаче до 36,

 в двухступенчатой - до 1000.

·   конструктивные преимущества (внутреннее зацепление обладает повышенной нагрузочной способностью вследствие небольших значений кривизны контактирующих профилей; уменьшение осевых усилий пропорционально количеству сателлитов).

Недостатки :

·   большое количество деталей и необходимость повышенной точности их изготовления.

·   сложность сборки.

 

Дифференциальные механизмы.

  Дифференциальный механизм можно получить из планетарного, если придать вращательное движение неподвижному колесу. Дифференциальный механизм приводится в движение двумя двигателями, имеет 2 входных вала и один выходной.

 

 

Подвижными становятся три основных звена (1, 3, Н). Рис.а) – с цилиндрическими зубчатыми колесами, рис.б)  – с коническими зубчатыми колесами. На выходном валу можно получить либо сумму, либо разность угловых скоростей входных валов.

Применяются в приводах ведущих колес автомобиля, трактора (конические – с двумя степенями свободы) для обеспечения движения с разной скоростью по разным участкам дороги.

В соответствие с обозначениями рисунков 11.4 и 11.5:

;

;

.

 

Рис.11.5

;

;

;

;

.

Можно использовать дифференциальные механизмы путем подачи одного двигателя (1 вход) на двух потребителей (2 выхода)

· при ; ;

· при ; ;

·

ЛЕКЦИЯ № 12

Волновые передачи.

  12.1. Основные понятия. Конструкция.

       Волновые передачи являются разновидностью планетарных передач. В них передача движения осуществляется путем бегущей волновой деформации одного из колес. В волновой передаче одно из колес выполняется гибким. Для обеспечения зацепления со вторым жестким колесом гибкое колесо деформируется при помощи ролика, закрепленного на водиле Н. При вращении водила деформация гибкого колеса перемещается по окружности в виде бегущей волны, поэтому передача называется волновой, а водило генератором волн. Волновые передачи по конструктивному выполнению могут быть фрикционными и зубчатыми.

 

 

    

С - жесткое цилиндрическое неподвижное опорное кольцо (колесо),

F  - гибкое колесо,

Н - водило.

     Примем показанное положение перед началом вращения водила и отметим рисками    P_c  и P_F соприкасающиеся точки на жестком опорном C и гибких кольцах F.  Обозначим длину внутренней окружности жесткого кольца l_C и гибкого кольца l_F. При вращении водила, например в направлении по часовой стрелке, гибкое колесо вращается в обратном направлении, так как l _F > l_C . Считаем, что проскальзывание отсутствует. За один оборот водила гибкое кольцо повернется на один угол, определяемый дугой   P_CP ^/ _F ,  равной разности длин окружности l_C – l_F.

 Чем  меньше разница длин окружностей контакта жесткого и жесткого колец, тем меньше угол поворота гибкого кольца. Отсюда следует, что в этой  передаче   

происходит преобразование быстрого вращения водила, например с угловой скоростью в обратное направлению замедленного вращение гибкого кольца.     

l_C ,l_F - длина внутренней окружности жесткого C и гибкого кольца F,

 - диаметры внутренних окружностей С и F .

Отсюда, передаточное отношение:

, .

 

Если убрать водило, гибкое и жесткое колеса располагаются концентрично, при этом зазор равен .

Фрикционные волновые передачи не нашли широкого применения, так как в процессе их работы происходит проскальзывание колес относительно друг друга.

 Зубчатые волновые передачи

 

    

 

В передачах используются зубья остроконечные или эвольвентные.

 

При этом необходимо обеспечить следующие условия:

· окружные шаги p  и модули m  колес C и F должны быть одинаковы;

· делительный диаметр колеса F , d_F  должен быть меньше делительного диаметра колеса С, d_C :

; .

Рассмотрим схему с неподвижным опорным колесом С. При вращении волнообразователя  H  с угловой скоростью  гибкое колесо F поворачивается c угловой скоростью   в направлении, противоположном .

;  и  - разнонаправлены.

За один оборот водила Н гибкое колесо F  повернется в обратном направлении с  на угол  оборота.

 

 

В схеме с неподвижным гибким колесом:

 F – неподвижное(гибкое)

С – подвижное (жесткое)

ω_H и  ω_C  - сонаправлены.

 

 

 

Для осуществления движения гибкого колеса относительно жесткого его зубья должны иметь возможность переходить из одной впадины в другую на зубчатом венце жесткого колеса. Такое разъединение зубьев показано для точек В и В^/.    Таким образом, за четверть оборота водила Н зубья гибкого колеса переходят из положения А в положение В, что соответствует повороту гибкого колеса F на половину шага. За полный оборот водила Н, колесо F повернется на 2 шага. В этом случае необходимо, чтобы разность чисел зубьев , то есть числу волн создаваемых генератором. Следовательно, тогда . .

Число волн определяется конструкцией генератора. Для роликового генератора число волн в передаче определяется числом роликов. Различают двух, трех волновые и т.д. передачи. Угловые шаги  не равны, поэтому перед сборкой в гибкое колесо вставляется волнообразователь Н.

 

 

При вращении генератора волн непрерывное изменение гибкого кольца представляется как движение изгибной волны. Основным движением является радиальное S_r смещение зубьев гибкого колеса под действием роликов волнообразователя.

Так, например, зуб 4 под действием ролика волнообразователя, смещаясь в радиальном направлении S_r , давит на профиль одноименного зуба жесткого колеса, что приводит к смещению S_t  либо гибкого колеса влево, если оно подвижно; либо к повороту S_t  жесткого колеса вправо, если оно подвижно.

Учитывая, что  и передаточные отношения соответственно равны:

;

.

Передаточное отношение тем больше, чем меньше зазор  (чем мельче зубья и меньше модуль). В зубчатых волновых передачах с эвольвентным профилем используется стандартный исходный контур, угол зацепления , высота зуба

Для зубчатых волновых передач гибкое кольцо выполняют в виде тонкого стального стакана.

 Достоинства волновой зубчатой передачи.

1. Возможность получать передаточное отношение порядка ; при этом  ограничивается   зуборезного инструмента.

2. Одновременное участие в зацеплении многих зубьев обеспечивает большую несущую способность.

3. Поломка одного зуба не приводит к выходу из строя передачи и не снижает точности движения.

4. Высокая кинематическая точность и плавность вращения.

5. Высокий КПД  ( %, соответствует КПД зубчатого редуктора).

6. Возможность передачи движения в герметизированное пространство.

 

 Назначение волновых зубчатых передач.

  Механизмы систем дистанционного управления, механизмы настройки РЭА, приводы антенн, радиолокаторов, механизмы вертолетов, самолетов, ракет, станков.

 

 

 

 

 

Лекция №13

Муфты

    Муфты служат для соединения валов и осей, используются как предохранительные элементы конструкции, компенсаторы погрешностей сборки. По принципу действия бывают механические и электрические. Механические муфты разделяют на соединительные (глухие) и компенсирующие. Предохранительные механические – неуправляемые и самоуправляемые.

 

Соединительные муфты

Применяются для соединения соосных длинных валов, расположенных

 в труднодоступных местах приборов, а также для соединения валов двигателей, потенциометров, тахометров с валами редуктора.

Глухие (втулочные и дисковые) муфты требуют строгой соосности соединяемых валов. Передаточное отношение соединительных муфт равно 1. При отклонениях i от 1 возникают кинематическая и люфтовая погрешности.

Виды погрешностей, возникающие при соединении валов.

Δх- продольное осевое смещение;

Δу - поперечное осевое смещение;

Δα - смещение по углу.

             

Втулочная муфта

     Втулочные муфты (глухие) применяют для жесткого соединения двух валов. В таких муфтах при отсутствии смещений по углу ∆α и поперечных смещений ∆y сложно скомпенсировать продольные осевые смещения ∆х.

Конструкция этих муфт чаще всего бывает неразборной, динамические нагрузки не демпфируются, поэтому втулочные муфты применяют редко.

Расчеты таких муфт в приборных конструкциях сводятся к расчету штифтов на срез:

d1 ≥

.

где d₁ – диаметр штифта, мм;

М_кр – крутящий момент, передаваемый муфтой, Н·мм;

d – диаметр вала, мм;

[τ_ср] - допускаемые напряжения среза штифта, Мпа.

Допускаемые напряжения среза штифта можно найти по выражению:

[τ_ср]=(0.75…0,8)σ_в /n ,

где σ_в – временное сопротивление разрыву (предел прочности), МПа;

n – коэффициент запаса.

У материалов, рекомендуемых для изготовления штифтов втулочных муфт, σ_в имеет значения: Сталь 45 – 598 МПа, Сталь 50 – 628 МПа, Сталь 65Г – 736 МПа.