4 Методические указания по выполнению расчетов

4.1 Кинематический расчет

Задачей кинематического расчета является определение передаточного отношения механизма и его структуры (вида передач и количества ступеней). Механизмы, разрабатываемые в рамках курсового проекта можно разделить на две группы: с приводом от электродвигателя и с ручным приводом. В первом случае передаточное отношение рассчитывается с учетом скорости вращения вала электродвигателя, который предварительно выбирается, исходя из требуемых силовых характеристик (в задании на проектирование задан момент или усилие на выходном звене механизма, если эти параметры не заданы, их выбирают или рассчитывают в соответствии с условиями работы механизма). Рекомендуется выбирать тихоходный электродвигатель (со встроенным редуктором) для уменьшения требуемого передаточного отношения и, соответственно, упрощения передаточного механизма. Пример расчета приведен в приложении Г.

В случае ручного привода передаточное отношение рассчитывают, исходя из двух соображений. Первое из них связано с усилием, которое придется преодолевать оператору при работе с механизмом. При точной настройке механизма оператор поворачивает рукоятку пальцами, прикладывая к ней усилие порядка 1Н (не более). Рекомендуется выбирать рукоятку диаметром не более 80 мм (подходящую рукоятку можно найти в книге: Чурабо, Д.Д. Детали и узлы приборов. Конструирование и расчет. – М.: Машиностроение, 1975). При этом момент, развиваемый оператором, составит 0,08 Н∙м. Отношение момента на выходном звене к моменту на рукоятке дает минимальное передаточное отношение. Второе соображение связано с точностью механизма. При точной настройке механизма оператор поворачивает рукоятку не плавно, а своеобразными рывками примерно по 0,5°. При этом выходное звено также движется дискретно, причем передаточное отношение должно быть таким, чтобы одна такая дискрета не превышала половину заданной погрешности. Итоговое передаточное отношение выбирается, как большее из двух полученных и может быть округлено в большую сторону. Если по расчету механизм получается повышающим, передаточное отношение назначают 1:1 и ограничиваются одной передачей.

В остальных случаях передаточное отношение рассчитывается в зависимости от назначения и характера работы механизма.

После расчета передаточного отношения составляют структурную и кинематическую схемы механизма и получают его функцию преобразования. Полученное передаточное отношение распределяют между ступенями зубчатой (или другой) передачи, исходя из рекомендуемых чисел:

цилиндрическая прямозубая u  6

цилиндрическая косозубая u  6 (при окружных скоростях v  6 м/с или при повышенных требованиях к плавности и бесшумности)

коническая прямозубая u  5

червячная 12  u  100

винтовыми колесами u  5

фрикционная u  6

гибкой связью u  5

планетарная u  100

волновая u  250

При использовании одинаковых передач в отдельных ступенях рекомендуется для снижения габаритов назначать одинаковые передаточные отношения, для повышения точности – для выходной ступени назначать большее передаточное отношения.

При назначении чисел зубьев считают, что минимально возможное число z  17.

Если для обеспечения требуемого передаточного отношения не удается подобрать целые числа зубьев, добиваются максимального приближения к расчетному значению и вычисляют погрешность, которая будет учитываться в расчете на точность (см. пример в приложении Г).

При использовании механизма винт-гайка шаг резьбы рекомендуется выбирать 0,5…1 мм. Меньшие значения нетехнологичны (затруднено шлифование резьбы), большие приводят к неоправданному увеличению габаритов и допустимы только при относительно больших нагрузках на винте (гайке). В этом случае шаг резьбы уточняется на этапе силового расчета и в структуру механизма вносятся изменения (уменьшается передаточное отношение предыдущих ступеней).