2.1 Силовой расчет механизма

Задача силового расчёта: определить реакции в кинематических парах механизма и движущий момент на входном звене механизма, при известных моменте сопротивления и кинематических характеристиках.

При силовом расчете механизмов используется кинетостатический метод: в любой момент времени для всякой несвободной механической системы геометрическая сумма главных векторов внешних сил, реакций связей и сил инерции материальных точек системы равна нулю и геометрическая сумма главных моментов внешних сил, реакций связей и сил инерции материальных точек системы относительно любого неподвижного центра также равна нулю.

2.2. Нахождение ускорений звеньев в заданном положении.

Определяем в программе MathCADускорения всех точек:

2.3. Определение сил тяжести, сил и моментов сил инерции, действующих на звенья.

Главный вектор сил инерции i – того звена определяется по формуле:

, где ускорение центра тяжести i–того звена, mi –масса i–того звена.

Главный момент сил инерции действующий на i-тое звено определяется по формуле, Н·м:

, где - угловое ускорение i-того звена;-момент инерции звена относительно оси, проходящей через центр тяжести и перпендикулярно плоскости движения звена.

Определяем силу сопротивления, действующую на механизм для расчетного угла, определяем по графику, построенному с помощью среды MathCAD (Приложение 1):

Силовой расчет проводим расчетным способом по методу кинетостатики, составляя матрицу . Ко всем реально действующим силам добавляем силы инерции. Определим силы и моменты инерции звеньев механизма.

2.4. Определение реакций в кинематических парах.

Получим систему уравнений:

Решая данную систему линейных алгебраических уравнений получим с помощью среды MathCAD (Приложение 1):

2.5. Погрешность нахождения движущего момента на начальном звене.

Неизбежны отклонения в числовых значениях, полученных при выполнении первого и второго листов курсового проекта, которые оценивают относительной погрешностью вычислений (%):

3. Проектирование зубчатой передачи и планетарного механизма

3.1. Проектирование зубчатой передачи.

При проектировании зубчатой передачи существенную роль играет выбор ее геометрических параметров. Геометрический расчет зубчатой передачи производится при условии, что модуль m зубчатых колес получен из расчета зубьев на прочность.

При проектировании зубчатой передачи необходимо выбрать коэффициент смещения стандартного инструмента, который бы обеспечивал допустимую форму зуба, удовлетворял бы ограничению по толщине зуба и, по возможности, обеспечивал одинаковый износ зубчатых колес. Для достижения всех вышеназванных условий, проводится анализ влияния коэффициента смещения инструмента для первого колеса, при заданном коэффициенте смещения инструмента для второго колеса, на различные параметры показателей зубчатого колеса — коэффициентов скольжения колес и коэффициента перекрытия.

3.1.1. Исходный контур инструмента и станочное зацепление.

Стандартом установлены следующие параметры и коэффициенты исходного производящего контура: угол главного профиля = 20⁰; коэффициент высоты головки зуба h*а = 1,0; коэффициент высоты ножки h*f = 1,25; коэффициент радиального зазора с* = 0,25; угол наклона линии зуба=.

При нарезании косозубых колес применяется тот же стандартный инструмент, устанавливаемый наклонно к плоскости заготовки.

Параметры определяются следующим образом :

угол профиля

– шаг ,

– модуль зубьев

– коэффициент высоты головки зуба

– коэффициент радиального зазора

Далее расчет ведётся при свободном выборе межосевого расстояния и определяются:

– радиусы делительных окружностей колес

– радиусы основных окружностей

Расчетные коэффициенты смещений идля рассчитываемой зубчатой передачи должны обеспечивать отсутствие подрезания (Хtmin) и заострения (Хtmax) зубьев, гарантировать минимально допустимую величину коэффициента перекрытия. Следовательно, должно выполнятся условие Хtmin<Х< Хtmax. Для этого определяется наименьшее число зубьев на колесе без смещения, свободное от подрезания

а затем коэффициент наименьшего смещения исходного контура

Максимальный коэффициент смещения не может быть определён.

Его получают путем построения, на графике проводят линию [Sa/m]=0.2, до пересечения с кривой Sa1/m.Точка пересечения и дает значение x1=x1max. Отсутствие заострения может быть определено после подсчета толщины зубьев по окружностям вершин; оно отсутствует, если удовлетворено условие:

При выборе коэффициента смещения необходимо учитывать общие рекомендации:

Проектируемая передача не должна заклинивать.

Коэффициент перекрытия должен быть больше допустимого.

Зубья у проектируемой передачи не должны быть подрезаны, и их толщина на окружности вершин должна быть больше допустимой .

По программе:

Смещение: Перекрытие: Заострение: Скольжение 1: Скольжение 2: Давление: