Лебедев ремонт машин лабораторный практикум

Ремонт машин : лабораторный практикум Ч. II : Современные технологии восстановления работоспособности деталей и сборочных единиц при ремонте машин и оборудования

Описание книги

Представлены данные для проведения лабораторных работ по современным технологиям восстановления и упрочнения деталей и сборочных единиц при ремонте машин и оборудования, а также стенды и приборы для очистки, диагностики и регулировки деталей и узлов топливной аппаратуры. Для студентов специальности 110301.65 – Механизация сельского хозяйства по направлению 110800 – Агроинженерия и специальности 190603.65 – Сервис транспортных машин и оборудования в агропромышленном комплексе. Книга «Ремонт машин.

Представлены данные для проведения лабораторных работ по современным технологиям восстановления и упрочнения деталей и сборочных единиц при ремонте машин и оборудования, а также стенды и приборы для очистки, диагностики и регулировки деталей и узлов топливной аппаратуры. Для студентов специальности 110301.65 – Механизация сельского хозяйства по направлению 110800 – Агроинженерия и специальности 190603.65 – Сервис транспортных машин и оборудования в агропромышленном комплексе. Книга «Ремонт машин : лабораторный практикум Ч. II : Современные технологии восстановления работоспособности деталей и сборочных единиц при ремонте машин и оборудования» авторов А. Т. Лебедев, В. А. Петровский, Зубрилина Е.М., Шапран Ю.М. оценена посетителями КнигоГид, и её читательский рейтинг составил 0.00 из 10.
Для бесплатного просмотра предоставляются: аннотация, публикация, отзывы, а также файлы для скачивания.

Источник

Левитский И.С., Астраханцев А.Н., Воробьев В.Н. и др. Практикум по ремонту машин. 2-е изд, перераб. и доп. М.: Колос, 1974г. (djvu)

Информация о файле

Левитский И.С., Астраханцев А.Н., Воробьев В.Н. и др.

Практикум по ремонту машин.

2-е изд, перераб. и доп. — М.: Колос, 1974. — 335 с. ил. — (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).

Практикум написан в соответствии с программами курса «Ремонт сельскохозяйственных машин», который читается на факультетах механизации сельскохозяйственных вузов по специализациям «Механизация сельского хозяйства», «Механизация животноводства» и «Организация и технология ремонта сельскохозяйственных машин».

По сравнению с первым изданием ( 1967 г.) в книге значительно расширена и обновлена тематика лабораторных и практических работ

с учетом результатов последних исследований в области ремонта машин и возможности оснащения учебных заведений новым оборудованием, а также в связи с изменением учебного плана и программ.

Общие методические указания.

Основные правила техники безопасности при организации и выполнении лабораторных работ по ремонту машин.

Лабораторные работы по технологии ремонта машин и оборудования

Работа 1. Техническая диагностика состояния агрегатов и механизмов без разборки.

Работа 2. Выбор способов, средств и оборудования для очистки и мойки машин, агрегатов и деталей.

Работа 3. Дефектовка изношенных деталей машин и оборудования и определение маршрутов восстановления деталей.

Работа 4. Восстановление изношенных сопряжений машин способом ремонтных размеров и постановки дополнительных деталей (методика определения ремонтных размеров основных деталей тракторов и автомобилей).

Работа 5. Методы выявления трещин и скрытых дефектов в деталях и узлах машин и оборудования.

Работа 6. Исследование влияния параметров автоматической наплавки деталей под слоем флюса на качество наплавленного слоя.

Работа 7. Определение оптимальных режимов при восстановлении деталей вибродуговой наплавкой.

Работа 8. Изучение влияния параметров плазменной наплавки на толщину наплавленного слоя.

Работа 9. Изучение влияния параметров плазменного напыления и последующего оплавления на толщину наплавленного слоя.

Работа 10. Поверхностная закалка и резка деталей с помощью плазменных горелок.

Работа 11. Выбор рациональных способов электролитического наращивания при восстановлении и износостойком покрытии деталей.

Работа 12. Изучение технологических возможностей восстановления деталей гальваническим электронатиранием.

Работа 13. Изучение технологических возможностей электроэрозионной обработки и наращивания при восстановлении деталей.

Работа 14. Изучение технологических возможностей электромеханической обработки при восстановлении деталей.

Работа 15. Способы и технология восстановления деталей полимерными материалами и склеиванием.

Работа 16. Изучение технологических возможностей восстановления и упрочнения деталей способом пластической деформации

Работа 17. Изучение характера износа и способов восстановления цилиндров и коленчатых валов автотракторных двигателей.

Работа 18. Определение технического состояния шатунно-поршневой группы и восстановление её деталей.

Работа 19. Ремонт механизма газораспределения автотракторного двигателя.

Работа 20. Ремонт узлов системы смазки двигателя и изучение влияния износов и регулировок на их параметры.

Работа 21. Ремонт карбюраторов, бензонасосов и влияние износов и регулировок на их параметры.

Работа 22. Ремонт узлов и восстановление деталей дизельной топливной аппаратуры.

Работа 23. Ремонт магнето и изучение влияния износов и регулировок на его параметры.

Работа 24. Ремонт прерывателей-распределителей.

Работа 25. Ремонт генераторов переменного тока.

Работа 26. Ремонт и испытание генераторов постоянного тока.

Работа 27. Ремонт и испытание стартеров.

Работа 28. Определение технического состояния и регулировка контролно-измерительных приборов.

Работа 29. Ремонт аккумуляторных батарей.

Работа 30. Ремонт пусковых двигателей.

Работа 31. Обкатка, испытание, балансировка и контрольный осмотр двигателей после ремонта.

Работа 32. Определение технического состояния и восстановление базисных деталей тракторов и автомобилей.

Работа 33. Сборка и обкатка силовой передачи и ходовой части.

Работа 34. Ремонт агрегатов гидравлических систем и изучение влияния условий работы и износов на их параметры.

Работа 35. Ремонт пневматических шин и изучение влияния режима вулканизации на свойства вулканизированной резины.

Работа 36. Ремонт рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Работа 37. Ремонт и регулировка машин для приготовления кормов.

Работа 38. Ремонт погружных электрических насосов.

Работа 39. Ремонт вакуумных насосов доильных установок и установок для переработки молока.

Работа 40. Проверка и восстановление деталей станочного оборудования с плоскими сопрягаемыми поверхностями.

Работа 41. Проверка и испытание отремонтированного токарного станка.

Работа 42. Составление маршрутной технологии на восстановление деталей.

Практические работы по организации ремонта и проектированию сельскохозяйственных ремонтных предприятий

Работа 1. Определение количества ремонтов для заданных условий.

Работа 2. Определение и обоснование программ и количества ремонтных предприятий.

Работа 3. Обоснование выбора пункта расположения ремонтного предприятия.

Работа 4. Определение нормы времени на восстановление детали.

Работа 5. Расчет основных параметров, определяющих организацию производственного процесса специализированного ремонтного предприятия.

Работа 6. Составление сетевых графиков при организации ремонта техники в сельском хозяйстве.

Работа 7 Обоснование и определение оптимальной программы предприятия по восстановлению деталей.

Работа 8. Расчет цехов и отделений ремонтных предприятий.

Работа 9. Обоснование рационального расположения отделений ремонтного предприятия (построение графика грузопотока).

Работа 10. Планирование загрузки и выбор формы организации труда в неспециализированной мастерской.

Работа 11. Расчет вентиляции и отопления мастерской.

Работа 12. Технико-экономическая оценка работы ремонтного предприятия.

Работа 13. Определение производственных мощностей ремонтных предприятий.

Источник

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный политехнический университет» ТЕКСТИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИВГПУ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН Рекомендовано научно-методическим советом ИГТА в качестве учебного пособия для студентов направлений подготовки 5000 Технологические машины и оборудование, Техносферная безопасность, 600 Технология и проектирование текстильных изделий, 6000 Технология изделий легкой промышленности, 600 Конструирование изделий легкой промышленности Иваново 03

2 УДК 53.8(075.8) Тувин, А.А. Лабораторный практикум по теории механизмов и машин: учеб. пособие / А.А. Тувин, А.Н. Смирнов, В.В. Бонокин, Р.В. Шляпугин. Иваново: ИВГПУ, с. В учебном пособии изложены содержание, порядок выполнения лабораторных работ и форма отчета. Для каждой из шести работ дано теоретическое обоснование рассматриваемых вопросов, приведены термины, их определения и формулы, необходимые для проведения экспериментальной части, а также последовательность выполнения работ. Теоретическое обоснование дает четкое объяснение изучаемых вопросов. Лабораторный практикум предназначен для студентов направлений подготовки 5000 Технологические машины и оборудование, Техносферная безопасность, 600 Технология и проектирование текстильных изделий, 6000 Технология изделий легкой промышленности, 600 Конструирование изделий легкой промышленности дневной и заочной форм обучения. Он может быть использован при выполнении лабораторных работ по теории механизмов и машин. Учебное пособие отвечает современному состоянию науки о машинах и механизмах и соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины, утвержденной Министерством образования и науки Российской Федерации. Рецензенты: кафедра машин и аппаратов химических производств ИГХТУ (зав.кафедрой д-р.техн.наук, проф. В.Н. Блиничев); д-р.техн.наук, проф. кафедры технической и экспериментальной физики Ивановского государственного университета В.А. Годлевский Научный редактор д-р.техн.наук, проф. В.И. Смирнов

3 ВВЕДЕНИЕ Развитие современной науки и техники неразрывно связано с созданием новых машин, имеющим целью повышение производительности оборудования и облегчение труда людей. При изучении курса «Теория механизмов и машин» студент получает основополагающие сведения о механизмах об их многообразии, основных типах и о возможности использования в различных машинах. «Теория механизмов и машин» является базовой профессиональной дисциплиной, основанной на дисциплинах математического и естественнонаучного цикла. Вместе с другими дисциплинами она образует группу предметов, обеспечивающих профессиональную подготовку и закладывающих фундамент высшего образования в сфере машиностроения. Учебное пособие рассчитано на проведения курса лабораторных работ, подлежащих обязательному выполнению студентами Оно служит для закрепления теоретического материала и приобретения навыков самостоятельной работы и призвано обеспечить студентов необходимым методическим материалом при выполнении лабораторных работ. Оно объединяет в себе краткие теоретические сведения по соответствующим темам и пошаговый порядок выполнения заданий, описание приборов и установок, применяемых при выполнении работ. Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Теория механизмов и машин», утвержденной Министерством образования и науки Российской Федерации, и отвечает современному состоянию науки о машинах и механизмах. 3

4 Лабораторная работа СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Механизм состоит из отдельных тел звеньев, относительное движение которых ограничено. Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Каждое из двух тел, образующих кинематическую пару, называется звеном. Звено в общем случае может состоять из нескольких деталей, жестко соединенных между собой. Деталь это изделие, полученное без применения сборочных операций. Поверхности, линии или точки звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару, называются элементами кинематической пары. Кинематические пары классифицируются (табл..): ) по форме элементов кинематических пар на низшие (рис..) (контакт по поверхности) и высшие (рис..) (контакт по линии или в точке); ) характеру относительного движения звеньев на поступательные, вращательные, винтовые и др. (см. рис..); 3) числу условий связи, налагаемых кинематическими парами на относительное движение их звеньев, на пять классов; 4) числу оставшихся степеней свободы в относительном движении звеньев на одноподвижные, двухподвижные, трехподвижные и т.д. Низшей кинематической парой называется такая пара, звенья которой соприкасаются по поверхности, то есть элементами звеньев являются поверхности (окружность, плоскость, сфера, винтовая линия). Высшая кинематическая пара представляет собой такую пару, звенья которой касаются по линии или в точке, то есть элементами звеньев являются 4

5 линии или точки (цилиндрические катки, шар на плоскости, зацепление зубьев). Поступательная пара это одноподвижная пара, допускающая прямолинейное относительное движение ее звеньев. Вращательной парой называется одноподвижная пара, допускающая вращательное относительное движение ее звеньев. Кинематические пары могут быть плоскими и пространственными. В плоской кинематической паре все точки движутся в плоскостях, параллельных какой-либо одной неподвижной плоскости. В пространственной паре точки звеньев могут совершать движения по трем направлениям (по осям X, У и Z). вращательные поступательные шаровая винтовая Рис. Низшие кинематические пары цилиндрические шар на плоскости зацепление зубьев катки Рис. Высшие кинематические пары 5

6 Классификация кинематических пар Таблица. Класс Подвиж- Нало- Наименование Условное ность жено кинематической обозначение пары связей пары V 5 IV 4 III 3 3 II 4 I 5 По числу условий связи, налагаемых парой на относительное движение ее звеньев, все пары делятся на пять классов. 6

7 Свободное тело I в пространстве обладает шестью степенями свободы, то есть может совершать шесть независимых друг от друга движений (рис..3): три поступательных, параллельных осям X, У и Z, и три вращательных относительно осей, параллельных осям координат X, У и Z. Если считать, что тело I не является свободным, а образует с другим звеном кинематическую пару, то оно не может иметь шесть движений относительно другого звена (случай отсутствия соединения этих звеньев). Рис.3. Свободное тело в пространстве В зависимости от характера соединения звено I может совершать,,3, 4 или 5 движений относительно другого звена из шести возможных движений, то есть на относительное движение его наложены 5, 4, 3, или связь соответственно. Пусть Н число оставшихся степеней свободы звена в относительном движении, S число условий связи. Тогда Н = 6 S. Отсюда S = 6 Н. (.) По формуле (.) определяется класс кинематической пары. В плоскости свободное тело I обладает тремя степенями свободы (рис..4). Если тело I образует с другим звеном кинематическую пару, то оно в плоскости не может иметь трех движений относительно другого звена. Поэтому в плоских кинематических парах число степеней свободы звена в 7

8 относительном движении может быть равно одному или двум, и кинематические пары могут быть только IV и V классов. Рис..4. Свободное тело в плоскости Кинематической цепью называется связанная система звеньев, образующих между собой кинематические пары. Кинематические цепи могут быть простыми и сложными, незамкнутыми и замкнутыми, плоскими и пространственными. Простой кинематической цепью называется такая цепь, в которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары (рис..5). Сложная кинематическая цепь представляет собой такую цепь, в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары (рис..6). В незамкнутой цепи имеются звенья, входящие в состав одной кинематической пары (см. рис..5 и.6). В замкнутой цепи каждое звено входит по крайней мере в состав двух кинематических пар (рис..7 и.8). Рис..5. Простая незамкнутая кинематическая цепь Рис..6.Сложная незамкнутая кинематическая цепь 8

9 Рис..7. Простая замкнутая кинематическая цепь Рис..8. Сложная замкнутая кинематическая цепь В общем случае механизмом называется искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел. В частном случае можно дать определение механизма, составленного только из твердых тел, вытекающее из понятия кинематической цепи: «Механизмом называется такая кинематическая цепь, в которой при заданных движениях одного или нескольких звеньев относительно любого из них все остальные звенья совершают однозначно определенные движения». Звено механизма, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев, является входным звеном. Звено механизма, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм, получило название выходного звена. Плоским называется такой механизм, точки звеньев которого описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях. В пространственном механизме точки звеньев описывают неплоские траектории, или траектории, лежащие в пересекающихся плоскостях. Степень подвижности механизма определяется числом его степеней свободы относительно неподвижного звена (стойки). Так, например, если механизм обладает одной степенью подвижности, то одному из его звеньев можно задать относительно стойки какое-либо вполне определенное движение. 9

10 Число степеней подвижности плоских механизмов определяется по формуле Чебышева: где W число степеней подвижности механизма; n число подвижных звеньев; p число одноподвижных кинематических пар; p число двухподвижных кинематических пар; W 3n p p, (.) 3n общее число степеней свободы всех подвижных звеньев до сборки механизма; p — общее число связей, налагаемых всеми одноподвижными кинематическими парами; p — общее число связей, налагаемых всеми двухподвижными парами. Число степеней подвижности указывает на число входных звеньев в механизме. Например, в четырехзвенном шарнирном механизме (рис..9): Рис..9. Четырехзвенный шарнирный механизм Рис..0. Первичный механизм n 3; p 4 ; p 0; W (.3) Механизм имеет одно входное звено кривошип, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси. 0

11 Русский ученый Л. В. Ассур впервые сформулировал основной принцип образования механизмов. Им был предложен метод образования механизмов путем последовательного присоединения к одному (рис..0) или нескольким первичным механизмам одной или нескольких кинематических цепей нулевой подвижности, впоследствии названных группами Ассура, причем каждая цепь должна быть присоединена не менее чем к двум звеньям. Группой Ассура называется кинематическая цепь, состоящая только из подвижных звеньев с одноподвижными парами, получающая нулевую подвижность и превращающаяся в ферму, если свободные элементы крайних пар соединить со стойкой. Любая группа Ассура не может быть разложена на более простые группы также с нулевой степенью подвижности. Так как в группах Ассура звенья между собой связаны только одноподвижными кинематическими парами, то формула Чебышева для таких групп примет вид: откуда W 3 n p 0, (.4) 3 p n. (.5) Число пар p и число звеньев n могут быть только целыми. Приведенной формуле (.5) удовлетворяют только следующие сочетания чисел звеньев и кинематических пар, входящих в группы Ассура (табл..): Таблица. Соотношения чисел звеньев и кинематических пар в группах Ассура n p Все полученные таким способом группы Ассура можно разбить по классам (по классификации И. И. Артоболевского).

12 Группа, имеющая два звена и три одноподвижные пары, называется группой Ассура II-го класса -го порядка (двухповодковая). Группы Ассура II-го класса -го порядка бывают нескольких видов (рис..): а) основная группа двухповодковая го вида (с тремя вращательными парами); б) двухповодковая го вида (с одной внешней поступательной парой); в) двухповодковая 3 го вида (с внутренней поступательной парой); г) двухповодковая 4 го вида (с двумя внешними поступательными парами); д) двухповодковая 5 го вида (с внешней и внутренней поступательными парами). Рис. Группы Ассура II-го класса -го порядка Группа Ассура, представляющая собой незамкнутую кинематическую цепь из четырех звеньев и шести одноподвижных пар, называется группой Ассура III-го класса 3-го порядка (рис..). Звено 4 называется базисным звеном, а звенья, и 3 поводками.

13 Рис. Группы Ассура III-го класса 3-го порядка Группа Ассура IV-го класса представляет собой замкнутую кинематическую цепь из четырех звеньев и шести кинематических пар (рис..3). Рис..3. Группа Ассура IV-го класса -го порядка Порядок группы Ассура определяется числом элементов, которыми группа присоединяется к другим звеньям механизма. Соединение входного звена и стойки (неподвижного звена, корпуса машины) называется первичным механизмом, который принято называть механизмом I-го класса. Например, на рис..0 изображен механизм I-го класса. Определить строение механизма это значит установить, какие группы Ассура были присоединены к механизму I-го класса или к нескольким 3

14 механизмам I-го класса и в каком порядке эти группы присоединены друг к другу. Класс механизма определяется высшим классом группы Ассура, входящей в данный механизм. Порядок механизма определяется высшим порядком группы Ассура, входящей в данный механизм. Примеры образования механизмов приведены на рис Звено рычажного механизма, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси, называется коромыслом; звено рычажного механизма, не образующее кинематических пар со стойкой, шатуном. Ползуном называется звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со стойкой; кулиса представляет собой подвижное звено рычажного механизма, образующее поступательную пару с другим подвижным звеном камнем. ПРИМЕРЫ ОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ Механизмы II-го класса -го порядка Рис..4.Кривошипно- Рис.5.Кривошипно- Рис..6.Кулисный коромысловый механизм: ползунный механизм: механизм: 0-стойка; -кривошип; 0-стойка;-кривошип; 0-стойка;-кривошип; -шатун; 3-коромысло -шатун;3-ползун -камень; 3-кулиса 4

15 Механизмы III-го и IV-го классов Рис..7. Механизм III-го класса 3-го порядка Рис..8. Механизм IV-го класса -го порядка При определении класса механизма необходимо указывать, какие из звеньев являются входными, ибо в зависимости от их выбора может изменяться класс механизмов. Для определения состава механизма необходимо выделить первичные механизмы и группы Ассура, производя действия, обратные образованию механизма. Выделение начинается с группы Ассура, наиболее удаленной от входного звена. При этом отделяют последовательно по одной группе. После каждого отделения должен получаться механизм с тем же числом степени подвижности, что и заданный для анализа механизм. В результате должны остаться первичные механизмы. Рассмотрим пример анализа структуры механизма (рис..9.5). При синтезе механизмов присоединение структурных групп Ассура к первичному механизму представляется формулой строения механизма, в которой римскими цифрами обозначаются классы групп, а арабскими цифрами указываются звенья, входящие в состав группы. Для рассмотренных трех случаев синтеза механизмов (см. рис..9) получим следующие формулы их строения: для случая : I ( 0,) II(,3) II(4,5) II (6,7) ; для случая : I ( 0,7) II (6,5) III (4,,3, ) ; для случая 3: I ( 0,3) II (,) II(4,5) II (6,7). 5

16 Рис..9. Кинематическая схема механизма На основании рисунка составим табл..3, из которой видно: n 7; p 0 ; p 0; W n p p Таблица.3 Таблица кинематических пар Обозначение кинематической пары A B C D E G F K L M Звенья, образующие пары 0. 3 0,3,4 4,5 5,0 5,6 6,7 7,0 низшая низшая Наименование низшие низшие поступательнапательная посту- пары вращательные вращательные Подвижность пары одноподвижные 6

17 -й случай. Входным является звено. Рис..0а. -я группа II-го класса -го порядка (двухповодковая) -го вида Рис..0б. -я группа II-го класса -го порядка (двухповодковая) -го вида Рис..0в. 3-я группа II-го класса -го порядка (двухповодковая) -го вида Рис. Входное звено и стойка. Первичный механизм В результате структурного анализа следует вывод о том, что механизм является механизмом II-го класса -го порядка. 7

18 -й случай. Входным является звено 7. Рис..а. -я группа III-го класса 3-го порядка (трехповодковая) Рис..б. -я группа II-го класса -го порядка -го вида Рис..3. Входное звено и стойка. Первичный механизм Таким образом, получаем механизм III-го класса 3-го порядка. 8

19 3-й случай. Входным звеном является звено 3. Рис..4а. -я группа II-го класса -го порядка -го вида Рис..4. -я группа II-го класса -го порядка -го вида Рис..4в. 3-я группа II-го класса -го порядка -го вида Рис..5. Входное звено и стойка. Первичный механизм Механизм относится к механизмам II-го класса -го порядка. При структурном анализе механизмов могут встречаться пассивные условия связи и лишние степени подвижности, которые в процессе анализа не 9

20 учитываются, так как они не оказывают влияния на характер движения механизма в целом. Примером механизма с пассивными связями является двойной параллелограмм (рис..6), в котором звенья имеют следующие соотношения: AB=CD=EF,. CD AB Точка Е (даже при условии отсутствия звена 4) описывает окружность с центром в точке F. При соединении точки Е с центром F дополнительным звеном 4 точка Е описывает окружность вокруг центра F. Рис..6. Двойной параллелограмм Из рисунка видно: n 4; p 6 ; p 0; W (.6) Таким образом, механизм содержит одну пассивную связь. При условии отсутствия звена 3 или 4 будем иметь: n 3; p 4 ; W Примером механизма c лишними степенями подвижности является кулачковый механизм с коромысловым толкателем и роликом (рис..7). Кулачком называется звено, профиль которого имеет переменную кривизну. Для кулачкового механизма (см. рис..7) запишем: n 3; p 3 ; p ; W (.7) 0

21 Из выражения (.7) видно, что механизм обладает лишней степенью подвижности. Этой лишней степени подвижности соответствует возможность вращения ролика вокруг оси В. В самом деле, устранение возможности такого вращения, например жесткое соединение ролика со звеном 3, не изменяет кинематику механизма. Однако условия силового взаимодействия окажутся худшими. Рис..7. Кулачковый механизм: Рис..8. Зубчатый механизм: 0 стойка; кулачок; ролик; 0 стойка; шестерня; 3 толкатель коромысловый колесо Определим подвижность зубчатого механизма (рис..8): n ; p ; p ; W 3. (.8) ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: получить навыки в снятии структурных схем механизмов, определении степени подвижности механизмов. Для рычажных механизмов, кроме вышеуказанного, произвести выделение групп Ассура и

22 первичных механизмов, установить класс и порядок групп Ассура, а также класс и порядок механизмов, составить формулы строения механизмов. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ: произвести анализ различных видов механизмов. I. Рычажные. Кривошипно-ползунный механизм.. Шарнирный четырехзвенный механизм. 3. Кривошипно-ползунный механизм -цилиндрового двигателя. 4. Кулисный механизм. 5. Синусный механизм (кулиса Вольфа). 6. Механизмы, содержащие группы Ассура III-го и IV-го классов различных порядков. II. Зубчато-рычажные. Конхоидограф.. Механизм Эванса. 3. Механизм Робертса. 4. Механизм Лагира. 5. Прямило Липкина. III. Планетарные. Механизм Баретта.. Механизм Давида. 3. Планетарно-кулисный механизм. 4. Колесо Уатта. IV. Кулачковые. Кулачковый механизм с прямолинейно движущимся толкателем.. Кулачковый механизм с коромысловым толкателем.

23 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Снять схему механизма.. Подсчитать число подвижных звеньев и число кинематических пар с указанием их подвижности. 3. Определить число степеней подвижности механизма по формуле Чебышева. 4. Определить класс и порядок рычажных механизмов. 5. Написать формулу строения рычажных механизмов. ФОРМА ОТЧЕТА. Структурная схема механизма.. Таблица кинематических пар (к.п.). Обозначение кинематических пар A B C D и т.д. Звенья, образующие кинематическую пару Наименование кинематической пары по характеру относительного движения и элементам Подвижность кинематической пары 3. Определение степени подвижности механизма по формуле Чебышева. 4. Разложение механизма на группы Ассура и выделение первичного механизма. 5. Класс и порядок групп Ассура. 6. Класс и порядок механизма. 7. Наличие пассивных связей. 8. Формула строения механизма. ПРИМЕЧАНИЕ: Пункты 4 8 относятся только к рычажным механизмам. 3

24 ВОПРОСЫ ПО РАБОТЕ. Дать определение машины и механизма.. Что называется звеном, кинематической парой, кинематической цепью? 3. Перечислить основные виды звеньев и дать их определения. 4. Какие бывают кинематические цепи? 5. Назвать признаки классификации кинематических пар. 6. Перечислить виды кинематических пар по относительному движению. 7. Дать определение группы Ассура. Виды групп Ассура. 8. Как определяется класс и порядок группы Ассура? 9. Как определяется класс и порядок механизма? 0. Какие задачи решаются при структурном анализе механизмов?. Привести последовательность выполнения структурного анализа.. Какова последовательность синтеза плоских механизмов с одноподвижными кинематическими парами? 3. Написать формулу Чебышева. 4. Что такое степень подвижности механизма? 5. Что такое формула строения рычажного механизма? 6. Пример механизма с пассивными связями. 7. Что такое пассивная связь? 8. Классификация кинематических пар по форме элементов. 9. Что такое низшая кинематическая пара? 0. Дать определение высшей кинематической пары.. Как называются звенья, входящие в группу Ассура III-го класса? 4

25 Лабораторная работа ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ВЫЧЕРЧИВАНИЕ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ПРОФИЛЕЙ ЗУБЬЕВ МЕТОДОМ ОБКАТКИ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС С ПРЯМЫМИ ЗУБЬЯМИ В технике применяются нормальные (некорригированные) и корригированные (исправленные) зубчатые колеса. Нормальные зубчатые колеса имеют стандартные значения модуля зацепления, угла зацепления, высоты головки и ножки зуба. Корригированные колеса отличаются от нормальных колес тем, что они имеют или нестандартный модуль зацепления, или нестандартный угол зацепления, или нестандартную высоту головки и ножки зуба, или все перечисленные нестандартные элементы. Цель применения корригированных зубчатых колес:. Устранить подрез зубьев. Появляется возможность нарезания зубчатых колес с малым числом зубьев без подрезания, за счет чего уменьшаются габариты передач.. Увеличить изгибную прочность зубьев. 3. Уменьшить удельное скольжение зубьев. 4. Получить соосные передачи, которые при стандартной нарезке невозможны. Основными параметрами, характеризующими нормальное зубчатое колесо, являются число зубьев, модуль зацепления m и угол зацепления α. Отношение шага зацепления t к называется модулем зацепления: t m. (.) 5

26 Модуль зацепления определяется в результате расчета зубчатого колеса на прочность и износ. На рис.. изображено зацепление пары нормальных зубчатых колес. Рис. Схема зубчатого зацепления 6

27 D н, D н, Dг На рис.. обозначено: диаметры начальных окружностей колес; Dг диаметры окружностей головок колес; D диаметры окружностей впадин колес; в, Dв D диаметры основных окружностей колес; o, Do h г высота головки зуба на обоих колесах; h н высота ножки зуба на обоих колесах; h полная высота зуба колес; угол зацепления; t шаг зацепления по начальной окружности; S толщина зуба по начальной окружности; S ширина впадины по начальной окружности; A o межцентровое расстояние (О О ) пары нормальных колес. Начальные окружности колес касаются друг друга в точке Р, лежащей на линии центров колес и делящей межцентровое расстояние на части, обратно пропорциональные угловым скоростям колес (из закона зацепления). Окружность, у которой толщина зуба S и ширина впадины зуба равны, называется делительной окружностью. У нормальных колес начальные окружности совпадают с делительными окружностями. Линией зацепления называется геометрическое место точек касания профилей зубьев на неподвижной плоскости. При эвольвентном зацеплении линия зацепления совпадает с нормалью N N к профилям зубьев, проведенной через точку касания. Углом зацепления называется угол, образованный нормалью к профилям зубьев, проведенной через точку касания, и прямой, перпендикулярной к линии центров колес. Для нормальных (стандартных) колес угол зацепления равен 0. S в 7

28 Основными окружностями называются окружности, при развертывании которых получают эвольвентную часть профилей зубьев. Прямая N N является общей касательной к обеим основным окружностям. Часть зуба, заключенная между окружностью головок и начальной окружностью, называется головкой зуба, причем h г m. Часть зуба, заключенная между окружностью впадин и начальной окружностью, называется ножкой зуба, причем зацепления по начальным окружностям колес. h н, 5m, где m модуль Расстояние t между серединами соседних зубьев, измеряемое по начальной окружности, называется шагом зацепления. Практически модуль зацепления может быть определен тремя способами:. На основании закона эвольвентного зацепления: «Нормаль, проведенная в любой точке соприкасающихся эвольвентных профилей, является касательной к основной окружности». Охватывая штангенциркулем заданное число n зубьев колеса (табл..), измеряют размер L (рис..), а затем, охватывая на один зуб больше, определяют размер L. Рис. Определение размеров зубчатого колеса 8

29 Количество зубьев колеса Таблица n есть Очевидно, что разность ( L L ) равна шагу по основной окружности, то L L t m cos. Отсюда L L m. (.) cos Полученные значения модуля необходимо сверить со стандартом.. Модуль рассчитывается по формуле : Dг m. (.3) Величины D г и D в при четном числе измеряются штангенциркулем (рис..3а), при нечетном находятся в соответствии с рис..3б по формулам: D г d отв H ; (.4) D в d отв H, (.5) где d отв диаметр отверстия зубчатого колеса, мм. 9

30 Рис..3а Рис..3б Толщину зуба S х по хорде на делительной окружности (рис..4) можно замерить непосредственно штангензубомером. Шкала I служит для замера толщины зуба по хорде, шкала для замера радиального расстояния L этой хорды до окружности головок колеса. где По шкале I перемещается установочная пластинка 3. Величину L рассчитывают по формуле D г D н cos L, (.6) На этом расстоянии закрепляют пластинку 3, а затем устанавливают штангензубомер на зубце так, чтобы пластинка 3 упиралась в вершину зуба. При сдвигании губок штангензубомера до касания с боковыми поверхностями зуба по шкале определится хордальная толщина зуба S x. Найденное значение S x сравнивается с расчетным, определяемым по формуле: S sn. (.7) x D н 30

31 Рис По формуле межцентрового расстояния: A o m( ), (.8) AO откуда m. (.9) Найдя значения модуля, производят расчет всех геометрических размеров зубчатого колеса. Расчетные формулы приведены в табл. 3

32 Параметры зубчатого колеса Таблица. п/п Параметры Расчетные формулы для нормальных колес Диаметр начальной окружности m Диаметр окружности головок m 3 Диаметр окружности впадин m,5 4 Диаметр основной окружности m cos 5 Шаг зацепления t m 6 Толщина зуба по начальной окружности D г D в D о D н m S 7 Высота головки зуба h г m 8 Высота ножки зуба, 5 m 9 Полная высота зуба h, 5 m h н.. ВЫЧЕРЧИВАНИЕ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ПРОФИЛЕЙ ЗУБЬЕВ МЕТОДОМ ОБКАТКИ Нарезание зубьев с эвольвентным профилем в настоящее время производится чаще всего по методу обкатки. В этом случае режущим инструментом может быть инструментальная зубчатая рейка (гребенка), червячная фреза или долбяк (инструментальное зубчатое колесо). Нарезание колес осуществляется соответственно на зубострогальных, зубофрезерных и зубодолбежных станках. При обкатке режущий инструмент и заготовка получают такое относительное движение, какое они имели бы, находясь в действительном 3

33 зацеплении. На рис..5 изображена инструментальная рейка. Рис..5. Инструментальная рейка где Общая высота зуба нормальной инструментальной рейки равна m s модуль станочного зацепления; 33,5ms, f О относительная высота профилирующей части головки и ножки зуба рейки, равная единице для нормального зуба. скругления скругления прямую. Вершины зубьев инструментальной рейки скруглены с высотой 0,5ms. Впадины инструментальной рейки также скруглены и имеют высоту 0,5ms. Средняя часть профиля зуба рейки представляет собой наклонную Высота прямолинейной части зуба равна ms. Прямая I I, делящая зуб по высоте пополам, называется средней или модульной прямой. Необходимо отметить, что для рейки на любой прямой шаг ts будет одинаков. Отношение шага t s к называется модулем рейки: ts ms. (.0) Для рейки на любой прямой модуль также будет постоянен. На средней

34 прямой толщина зуба рейки равна ширине впадины рейки, а на любой другой прямой эти величины не равны. значения. Для каждой окружности зубчатого колеса шаг и модуль имеют различные Окружность зубчатого колеса, на которой шаг и модуль равны соответственно шагу и модулю инструментальной рейки, носит название делительной окружности. Очевидно, что диаметр делительной окружности будет равен: Da ms. (.) При нарезании нормального колеса, после того как зубья нарезаны на полную глубину, с делительной окружностью будет соприкасаться средняя прямая инструментальной рейки. В этом случае на делительной окружности толщина зуба и ширина впадины будут одинаковы. Та прямая инструментальной рейки, которая после нарезания зубьев на полную глубину касается делительной окружности колеса, называется делительной прямой рейки II II. При нарезании нормального колеса роль делительной прямой выполняет средняя прямая рейки. При нарезании корригированного колеса делительная прямая не совпадает со средней прямой. Расстояние х между средней и делительной прямой рейки называется абсолютным сдвигом инструмента. Относительный сдвиг отношение абсолютного сдвига х к модулю инструментальной рейки: где относительный сдвиг. m s m S x, (.) Как абсолютный, так и относительный сдвиг может быть положительным 34

35 и отрицательным. Если модульная прямая располагается от центра заготовки дальше, чем делительная прямая, то сдвиг считается положительным, и наоборот. Для того чтобы зубчатое колесо с числом зубьев меньше 7 нарезать нормальной инструментальной рейкой или червячной фрезой, необходимо инструменту сообщить относительный сдвиг, равный: 7 Z. (.3) 7 В этом случае минимальный абсолютный сдвиг будет равен: x mn mn m s. (.4) ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ К разделу. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с элементарными способами измерения и расчета основных геометрических параметров цилиндрических зубчатых колес эвольвентного профиля. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ. Штангенциркуль.. Штангензубомер. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Подсчитать число зубьев колеса.. По таблице определить число n зубьев, которые следует охватывать штангенциркулем, чтобы щечки касались эвольвентных участков профилей. Измерить штангенциркулем отрезки L и L. По формуле (.) определить модуль зацепления m, округляя его величину до ближайшего стандартного значения. 35

36 3. Определить диаметры головок D г и впадин D в по формулам (.4) и (.5) и найти модуль зацепления вторым способом по формуле (.3). 4. Определить геометрические размеры зубчатого колеса по расчетным формулам, приведенным в табл С помощью штангензубомера определить хордальную толщину зуба S х и сравнить с расчетной по формуле (.7). 6. Оформить отчет о работе по прилагаемой форме. К разделу. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: получить навыки вычерчивания эвольвентных профилей зубьев методом обкатки моделью инструментальной рейки. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ. Прибор для вычерчивания профилей эвольвенты зубьев методом обкатки (огибания).. Бумажный круг (заготовка) из ватмана. 3. Карандаш чертежный. ОПИСАНИЕ ПРИБОРА Двойной диск (рис..6) соответствует заготовке, причем верхний диск в по диаметру больше окружности головок нарезаемого колеса и служит для закрепления листа бумаги, на котором вычерчиваются профили зубьев. Нижний диск а имеет окружность, соответствующую делительной окружности нарезаемого колеса. 36

37 Рис..6. Прибор для вычерчивания профиля зубьев С помощью гибкой связи диск а обкатывается по прямой соответствующей делительной прямой рейки, принадлежащей неподвижной планке (см. рис..6). Рейка 3, перемещаясь по направляющим планки, может занимать относительно делительной прямой винтами 7. различные положения, фиксируемые На планке нанесена шкала 4, а на рейке две риски, что позволяет точно определить положение рейки относительно планки. При совпадении рисок с нулевым делением шкалы происходит построение профиля зуба нормального колеса, так как прямая модульной прямой рейки. совпадает с При сдвиге рейки вверх или вниз будут вычерчиваться соответственно «положительные» или «отрицательные» колеса. За исходное положение диска при вычерчивании зубьев принимается 37

38 его крайнее правое положение. В результате последовательных поворотов диска на ряд небольших углов (путем нажатия на рычаг 6) и обвода зубьев рейки острием карандаша образуются полные профили двух-трех зубьев колеса. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Разделить бумажный круг (заготовку) на квадранты. Поместить диск в крайнее правое положение и закрепить на нем заготовку. В каждом квадранте вычертить по два три профиля зубьев в четырех вариантах: а) нормальное колесо; б) колесо со сдвигом, рассчитанное из условия устранения подрезания; в) «положительное» колесо со сдвигом х=8 0 мм; г) «отрицательное» колесо со сдвигом х = 8 0 мм. Для того чтобы подвести чистую бумагу под рейку при вычерчивании нового варианта, необходимо ослабить винт 5 (см. рис..6) натяжения проволоки и повернуть диск на нужный угол без обкатывания.. Рассчитать размеры зубчатых колес по формулам, приведенным в табл Нанести на заготовку четыре окружности колеса: делительную, основную, головок и ножек. 4. По делительной окружности измерить хордальную толщину зубьев и сверить полученные величины с расчетными. 5. Оформить отчет и приложить к нему диск с вычерченными профилями зубьев колес. 38

39 ФОРМА ОТЧЕТА Раздел.. Определение геометрических элементов зубчатых колес с прямыми зубьями.. Эскиз колеса и основные размеры. Записать данные, полученные путем замера зубчатого колеса. (по формуле (.)) l l m Dr dотв H (согласно рис..3б) Dв dотв H (согласно рис..3б) m (по формуле (.3)) S (по результатам замеров штангензубомером) k. Геометрические размеры зубчатого колеса по расчетным формулам, приведенным в табл. Расчетная формула D г D в D о D н m m m,5 m cos Результаты расчета t m m S h г m h н h, 5 m, 5 m Раздел.. Вычерчивание эвольвентных профилей зубьев методом обкатки. 39

40 Прибор Заданные величины:. Модуль рейки m= мм.. Угол профиля рейки Диаметр делительной окружности D а мм. p 0 Расчет размеров колес п/п 3 4 Наименование элементов зубчатых колес Число зубьев колеса Диаметр основной окружности Диаметр окружности вершин Диаметр окружности впадин Нормальное колесо Исправленное колесо Расчетные формулы Размеры, мм Расчетные формулы Размеры колеса для коэффиц. сдвига х= х= Dн m D о D н cos p D г m D г m х D в m.5 D в m,5 х 40

41 Окончание таблицы 5 Шаг зацепления t m Толщина 6 зуба по делительной S m S m х tg p окружности Хордаль- 7 ная толщина зуба по делитель- S x D а sn S D а ной окружности Результаты замера хордальных Нормального колеса Исправленных колес толщин зубьев по делительной S х S х окружности ВОПРОСЫ ПО РАБОТЕ. Дать определение нормального (некорригированного) и исправленного (корригированного) зубчатого колеса.. Назвать основные параметры, характеризующие нормальное зубчатое колесо. 3. Что такое эвольвента, каковы ее свойства? Метод построения эвольвенты. 4. Методы нарезания зубьев цилиндрических зубчатых колес. 4

42 Лабораторная работа 3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Задачей кинематического анализа зубчатых механизмов является расчет угловых скоростей ведомых звеньев путем определения передаточных отношений в этих механизмах. Зубчатые механизмы могут быть плоскими и пространственными: плоские в случае параллельности осей вращения и пространственные в случае перекрещивания или пересечения осей вращения. Зубчатые механизмы делятся на механизмы с неподвижными и подвижными осями. 3.. ЗУБЧАТЫЕ МЕХАНИЗМЫ С НЕПОДВИЖНЫМИ ОСЯМИ Передаточное отношение — пары зубчатых колес есть отношение угловой скорости колеса к угловой скорости колеса. Передаточному отношению в плоских зубчатых механизмах условно приписывают знак «+», если сцепляющиеся колеса вращаются в одну сторону, и знак, если эти колеса вращаются в разные стороны. Для случая внешнего зацепления пары колес перед численным значением передаточного отношения появляется знак (рис. 3.): n n. (3.) Рис. 3.. Схема внешнего зубчатого зацепления 4

43 Для случая внутреннего зацепления (рис. 3.) знак «+»: n n. (3.) Рис. 3.. Схема внутреннего зубчатого зацепления Последовательное зацепление зубчатых колес показано на рис Рис Последовательное зацепление зубчатых колес 43

44 44 Передаточное отношение для каждой пары соприкасающихся колес определяется по формулам: ; ; (3.3) Общее передаточное отношение всего механизма 4 4. (3.4) Производя последовательную подстановку значений 4, 3 и в выражение (3.4), находим: (3.5) Знак общего передаточного отношения определяется в зависимости от числа внешних зацеплений. В рассматриваемом примере: k k , (3.6) где к число внешних зацеплений. Ступенчатое, или кратное, зацепление зубчатых колес изображено на рис Передаточное отношение для каждой ступени ; ; (3.7) Общее передаточное отношение равно произведению частных передаточных отношений последовательно соединенных ступеней:, 3 4, 3, 3 4, k k. (3.8)

45 Рис Ступенчатое зацепление зубчатых колес 3.. ЗУБЧАТЫЕ МЕХАНИЗМЫ С ПОДВИЖНЫМИ ОСЯМИ Механизмы, в которых имеются зубчатые колеса и ось хотя бы одного из них подвижна, называются планетарными зубчатыми механизмами. Зубчатые колеса, оси которых подвижны, носят название сателлитов. Для звена, образующего с сателлитом вращательную пару, применяется термин: водило и обозначение буквой Н. Сателлиты совершают сложное движение. При подвижном водиле эти звенья, вращаясь вокруг своих осей, в то же время перемещаются вместе с водилом. Это напоминает движение планет, откуда и произошел термин «планетарные механизмы». Неподвижная ось, около которой вращается водило Н, именуется основной осью. Зубчатые колеса, ось которых совпадает с основной осью, называются центральными колесами. 45

46 Центральные зубчатые колеса имеют зацепление с сателлитами. Примеры планетарных механизмов приведены на рис Основные звенья вращаются около основной оси и воспринимают в работающей передаче нагрузку от внешних моментов. Так, на рис. 3.5,а звенья, 3 и Н являются основными звеньями. На рис. 3.5,б те же основные звенья, 3 и Н (основное звено может быть и неподвижным). Передача, полученная из планетарной путем остановки водила, называется простой передачей. Если в планетарном механизме подвижными являются все три основные звена, то он носит название дифференциального механизма или просто дифференциала (см. рис. 3.5,а и 3.5,в). На рис. 3.5,б одно из основных звеньев (колесо 3) является неподвижным это так называемый планетарный механизм с одной степенью подвижности. Дифференциальные механизмы могут иметь две и более степени подвижности. Простые планетарные механизмы имеют только одну степень подвижности. Дифференциальный механизм можно получить из простого планетарного, если принять подвижным закрепленное центральное колесо. Так, на рис. 3.5,б, считая колесо 3 подвижным, получим дифференциал; наоборот, закрепляя одно из центральных колес (например, колесо на рис. 3.5,а), получим простой планетарный механизм с одной степенью подвижности. 46

48 При кинематическом исследовании планетарных передач ставится задача определения угловых скоростей ведомых звеньев при заданных угловых скоростях входных звеньев. Формулу, связывающую угловые скорости центральных колес и водила, получим, используя метод остановки водила (метод Виллиса), который заключается в следующем. Планетарному механизму сообщается дополнительное вращение (условно) с угловой скоростью, равной угловой скорости водила, но направленной противоположно. Относительное движение звеньев от этого не изменится. Но после сообщения всем звеньям угловой скорости водила с обратным знаком планетарная передача превращается в простую, легко рассчитываемую как передача, в которой оси всех колес неподвижны. Составим уравнение, связывающее угловые скорости, 3 и Н передачи, представленной на рис. 3.5,а. Пусть, 3 и Н угловые скорости звеньев, 3 и Н. После сообщения планетарному механизму дополнительного вращения с угловой скоростью водила с обратным знаком, то есть после прибавления к, 3 и Н величины, равной Н (табл. 3.):, звенья будут иметь следующие угловые скорости Таблица 3. Расчет угловых скоростей зубчатых колес с помощью метода Виллиса Звено механизма Первоначальная угловая скорость звена Угловая скорость звена после сообщения ему дополнительного вращения Н ω Н Н 3 ω Н Н Н ω Н 0 Н Н Н Следовательно, после сообщения звеньям механизма дополнительного вращения с угловой скоростью звено Н будет неподвижно. Индекс Н у Н 48

49 н н обозначения угловых скоростей, 3 и н н показывает, что рассматриваются угловые скорости колес в предположении неподвижности водила. Для простой передачи, полученной после остановки водила, передаточное отношение от одного из центральных колес к другому (от колеса к колесу 3) будет равно: н 3 н н 3 н 3 н n n 3 n n н н, (3.9) где н 3 передаточное отношение, рассчитываемое, как для обычной зубчатой передачи с неподвижными осями. Для дифференциала, изображенного на рис. 3.5,а, запишем: и, следовательно, 3 3 (3.0) н 3 н 3 н n n 3 n n н н 3. (3.) Для дифференциала должны быть заданы угловые скорости или число оборотов двух основных входных звеньев, например и ( 3 и н или и н ), а неизвестной является угловая скорость выходного звена н ( или 3). Причем угловые скорости должны задаваться с определенным знаком, который указывает на направление вращения колес. Например, задано + и Н, что соответствует направлениям по часовой стрелке («+») и против часовой стрелки (), если смотреть вдоль основной оси, например, с левого конца. Рассмотрим пример расчета дифференциального механизма, изображенного на рис. 3.5,а. Дано: =0; =45; 3 =40; n =+ 60 мин — ; n н = 60 мин -. Определить: n 3. По формуле Виллиса имеем: н 3 н 3 н 3. (3.) 49

50 Отсюда 3 n3 n nн nн ; (3.3) n мин Если в дифференциале (см. рис. 3.5,а) закрепить одно из центральных колес (например, колесо 3), то получим механизм с одной степенью подвижности, то есть планетарный механизм. где Планетарные механизмы рассчитываются по той же формуле Виллиса: При 3 =0 получим: н н н н 3. (3.4) 3 н н н н 3 ; (3.5) н 3 н 3 н ; (3.6), (3.7) передаточное отношение простого планетарного механизма. На практике расчет планетарных и дифференциальных механизмов часто проводится с помощью специальных таблиц, приведенных в справочной литературе. Применяется также и графоаналитический метод. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с методикой составления кинематических схем и определения передаточных отношений в зубчатых механизмах с неподвижными и подвижными осями (планетарных и дифференциальных). 50

51 ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ. Градуированные диски для измерения угловых перемещений.. Тахометр. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Составить кинематическую схему механизма, подсчитать число зубьев всех колес и записать их в таблицу отчета.. Подсчитать число подвижных звеньев n, число низших и высших кинематических пар p, p и определить по формуле Чебышева число степеней свободы W. 3. Разделить механизм на ступени, составить расчетные формулы для определения передаточных отношений отдельных ступеней и вычислить их значения. Найти общее передаточное отношение механизма. 4. Вычислить передаточное отношение от водила к сателлиту и от центрального колеса к сателлиту. 5. Опытным путем определить общее передаточное отношение механизма, полученные данные занести в таблицу отчета. 5.. С помощью тахометрической аппаратуры Зафиксировать относительное направление вращения входных и выходных звеньев планетарных или дифференциальных механизмов. Привести в движение с определенными скоростями входные звенья. Затем для них измерить угловую скорость вращения (в оборотах в минуту), после чего рассчитать передаточное отношение механизма. 5.. С помощью градуированных дисков для измерения угловых перемещений 5

52 Измерить углы поворота ведущего и ведомого к звеньев планетарного механизма, после чего рассчитать передаточное отношение между входным и выходным звеньями: ‘ к и к. (3.8) к Полученный результат сравнить с расчетными данными. Измерить углы поворота и н двух входных звеньев и углы поворота н к выходного звена дифференциального механизма. Угол поворота выходного звена характеризует его поворот от первого входного звена при неподвижном водиле. Угол поворота ‘ к н к выходного звена характеризует его поворот от второго входного звена (от водила) при неподвижном центральном зубчатом колесе. Полный угол поворота ведомого звена к равен: к к н к ‘. (3.9) Передаточные отношения определить по формулам: к ; н нк н к. (3.0) Полученные результаты сравнить с расчетными данными по числам зубьев колес исследуемого механизма. ФОРМА ОТЧЕТА. Название механизма и его схема. Число зубьев колес. Для зубчатых колес, входящих в механизм, записать число зубьев в соответствии с принятыми обозначениями: Z = ; Z = ; Z 3 = ; 5

53 3. Основные звенья и сателлиты механизма. Провести классификацию звеньев механизма. 4. Число степеней свободы механизма. По формуле Чебышева рассчитать W n= ; P = ; P = ; W=. 5. Расчет передаточных отношений по числу зубьев колес. 5.. Общее передаточное отношение: = = =. 5.. Передаточное отношение от водила к сателлиту: = = = Передаточное отношение от центрального колеса к сателлиту: = = =. 6. Опытная проверка общего передаточного отношения механизма с помощью тахометра и градуированного диска. Число оборотов входного звена Число оборотов выходного звена Передаточное отношение ВОПРОСЫ ПО РАБОТЕ. Какова задача кинематического анализа зубчатых механизмов?. Написать формулу для определения передаточного отношения плоского зубчатого механизма с внешним и внутренним зацеплением. 3. Перечислить виды зубчатых механизмов с подвижными осями и их звенья. 4. Привести вывод формулы Виллиса. 5. Дать определение планетарного механизма. Нарисовать его схему. 6. Дать определение дифференциального механизма. Нарисовать его схему. 7. Что такое передаточное отношение, передаточное число? 53

54 Лабораторная работа 4 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 4.. Основные виды кулачковых механизмов Механизм, в состав которого входит кулачок, называется кулачковым. Кулачок имеет рабочую поверхность переменной кривизны и образует со взаимодействующим с ним звеном (толкателем) высшую кинематическую пару. Задавая соответствующий профиль кулачку, можно легко получить любой закон движения толкателя. Кулачковый механизм позволяет преобразовывать вращательное движение кулачка в поступательное, качательное движение толкателя (рис. 4.,а, б, в, е, ж). Толкатель и коромысло могут непосредственно контактировать с кулачком и иметь при этом заостренный наконечник (рис. 4.,б), а могут иметь на конце ролик (рис 4.,а, г, д, е и др.), что позволяет уменьшить потери энергии на трение и износ поверхностей кулачка и толкателя. Кулачок бывает плоским (рис. 4.,а л) или пространственным (рис. 4.,м н). Для обеспечения непрерывного контакта звеньев применяют силовое (рис. 4.,а, е, п) и геометрическое (рис. 4.,ж о) замыкание. При силовом замыкании звенья прижимаются друг к другу пружиной, силой тяжести толкателя, давлением жидкости в гидроцилиндре и т.д. При геометрическом замыкании непрерывность взаимодействия обусловлена геометрией звена. На рис. 4.,ж ролик располагается в пазу. Паз может быть в виде кольца (см. рис. 4.,ж) или в виде ограниченного участка (рис. 4.,з,и). На рис. 4.,к коромысло имеет два ролика, взаимодействующие с двумя расположенными в параллельных плоскостях кулачками. На рис. 4.,л коромысло выполнено в виде вилки. Пространственный кулачок может иметь те же схемы замыкания, что и плоский, например, когда ролик расположен в пазу (рис. 4.,м, н). Пространственный механизм имеет цилиндрический 54

55 (рис. 4.,м), конический (рис. 4.,н), сферический (рис. 4.,о) или глобоидальный кулачок. Кулачки на рис. 4.,а о характеризуются одной степенью свободы. На рис. 4.п изображен кулачок, который приводится в движение двумя ведущими звеньями. На рис. 4.,р пространственный механизм, у которого положение коромысла задается поворотом кулачка и перемещением его вдоль оси вращения. Механизмы, показанные на рис. 4.,п,р, обладают двумя степенями свободы. В машинах и механизмах используются и другие разновидности кулачков (например, многооборотный, спиральный, регулируемый и др.). Рис. 4.. Схемы кулачковых механизмов 55

56 4.. Определение циклограммы работы механизма Обычно в работе механизма различают несколько этапов: рабочий ход, выстой толкателя в крайнем или промежуточном положении, холостой ход, выстой толкателя в другом крайнем или промежуточном положении. При этом центр ролика удаляется от оси вращения кулачка, выстаивает в дальнем положении, приближается к оси вращения кулачка, выстаивает в ближнем положении. В связи с этим различают этапы работы кулачкового механизма в углах поворота кулачка, которые называются фазовыми. Различают фазы: удаления у ( ); стояния дальнего с. д. ( ); сближения с ( 3 ) и стояния ближнего с. б. ( 4 ). Углы и 3 изменяются в пределах у 0 ; с 3 0 (рис. 4.). Условная диаграмма движения ведомого звена в зависимости от угла (времени) поворота кулачка за цикл движения называется цикловой диаграммой работы механизма. Рис. 4.. Циклограмма работы кулачкового механизма 56

57 4.3. Законы движения ведомых звеньев В теории кулачковых механизмов различают следующие законы движения толкателя: с жестким ударом, с мягким ударом, безударные, абсолютно безударные (полидинамические). Наличие ударов в кулачковом механизме определяется характером изменения ускорения в начале и конце фаз движения толкателя. На практике применяют законы движения, которые удовлетворяют технологическим, кинематическим и динамическим требованиям. В качестве примера рассмотрим несколько законов движения Линейный закон движения. Закон движения с жестким ударом Перемещение ведомого звена и угол поворота имеют между собой линейную зависимость (рис. 4.3): для фазы удаления для фазы сближения h S ; (4.) у где h полный подъем ведомого звена, ход толкателя. формулам: ускорений функция S h 3 3, (4.) c Аналоги скоростей на фазах удаления и сближения определяются по ds h V const d ; (4.3) у ds3 h V const d 3. (4.4) 3 Скорость движения толкателя на обеих фазах постоянна. Аналоги a и c a 3 на этих фазах равны нулю, кроме положений а, б, с, д, где V имеет разрывы. В данных положениях теоретически ускорения ведомого звена являются величиной, равной бесконечности. Это вызывает 57

Источник