МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Детали машин»

Проектирование

зубчатого механизма привода

Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Теория механизмов и машин» студентам специальности

2913 – механизация и автоматизация строительства.

МОСКВА 2004 г.

Составители:

профессор доктор технических наук В.А. Черкасов,

профессор кандидат технических наук В.И. Скель, доценты кандидаты технических наук Б.А. Кайтуков, В.П. Шашев.

Введение.

Привод рычажного механизма в курсовом проекте состоит из двигателя 1, планетарного редуктора 2 и открытой зубчатой передачи 3-4 (рис.1). Зубчатое колесо 4 соединяется с кривошипом рычажного механизма.

Рис. 1. Схема привода рычажного механизма.

Для выполнения листа «Синтез зубчатого механизма» курсового проекта требуется:

1) при заданных числах зубьев пары колес выполнить геометрический синтез прямозубой эвольвентной передачи внешнего зацепления;

2) для вычисленного общего передаточного числа привода найти передаточное число планетарного редуктора, выбрать его схему и найти числа зубьев всех колес и число сателлитов. В дополнение к основным задачам определяются качественные характеристики механизмов. На листе ватмана формата А1 в масштабе строится картина внешнего эвольвентного зацепления и схема планетарной передачи с указанием основных параметров, относящихся к характеристике зацепления и планетарного механизма.

Применение вычислительных машин облегчает оптимизацию и позволяет автоматизировать процесс проектирования. Ниже приводятся необходимые сведения для выполнения синтеза зубчатых механизмов, порядок расчета и рекомендации по выполнению графической части проекта.

1. Некоторые сведения из теории зубчатых механизмов.

   1. Терминология и классификация.

Зубчатым называется механизм, в котором движение от одного звена к другому передается с помощью зубцов, образующих высшую кинематическую пару.

Простейшим зубчатым механизмом является трехзвенный (рис.2), в котором звенья 1 и 2 называются зубчатыми колесами, а сам механизм – зубчатой передачей.

Рис. 2. Схема зубчатого механизма.

В зубчатой передаче колесо с меньшим числом зубьев называется шестерней, а с большим – колесом.

Отношение числа зубьев колеса Z₂ к числу зубьев шестерни Z₁ называется передаточным числом и обозначается U₁₂ или U.

Отношение угловой скорости звена i к угловой скорости звена j зубчатого механизма называется передаточным отношением

Для зубчатой передачи среднее за полный оборот колеса передаточное отношение равно передаточному числу, т.е.

В передаче рис.2 оси колес 1 и 2 неподвижны и степень подвижности механизма W равна 1. Если в зубчатом механизме ось хотя бы одного колеса подвижна, то при W=1 он называется планетарным; при W>1 – дифференциальным (рис.3).

Рис.3. Примеры зубчатых механизмов:

а) планетарного, б) дифференциального.

В планетарных и дифференциальных механизмах звено 1 называется водилом и обозначается буквой H или h; звено 2 с подвижной осью вращения называется сателлитом.

Габариты передачи в плоскости зацепления определяют диаметры колес. Связь между диаметром колеса и числом зубьев на нем найдем из длины окружности колеса

, (1)

где d, z – диаметр и число зубьев колеса;

p – окружной шаг, т.е. расстояние по дуге окружности между одноименными точками двух соседних зубьев.

Из (1) находим, что Отношение принято обозначать буквой m и называть окружным модулем, модулем зацепления или просто модулем. Через модуль и число зубьев выражаются все размеры зубчатого колеса. Поэтому модуль является основной расчетной величиной и стандартизован в интервале значений от 0.05 до 100 мм. По разным окружностям зубчатого колеса модуль имеет разную величину. Окружность, по которой модуль имеет стандартное значение, называется делительной.

Зубчатые механизмы можно классифицировать по следующим признакам:

1) по числу звеньев – трехзвенные и многозвенные;

2) по передаче движения между осями – параллельными, пересекающимися, перекрещивающимися;

3) по расположению осей входного и выходного звена – соосные, развернутая схема или под прямым углом;

4) по передаточному отношению – постоянное и переменное (вариаторы), редукторы ( ) и мультипликаторы ( ).

В свою очередь зубчатые передачи различают:

1) по видам – цилиндрические, конические, смешанные, гиперболоидные, гипоидные, винтовые, червячные, спироидные (червячные конические) и др.;

2) по видам зацепления – внешнее и внутреннее;

3) по форме рабочей поверхности – эвольвентная, циклоидальная, Новикова и др.;

4) по углу наклона зуба – прямые, косые, шевронные, винтовые, спиральные и др.;

5) по передаточному числу – постоянное (круглые колеса) и переменное (некруглые колеса).

Приведенные классификации не охватывают всего многообразия зубчатых механизмов и колес, например, по характеру контакта, по числу контактных линий и т.д. Возможно, также, появление новых механизмов, передач и зацеплений, которые потребуют дополнения существующих классификаций.

Кроме окружного у других передач может быть модуль осевой и нормальный. Для прямозубых цилиндрических колес окружной модуль совпадает с нормальным.