книги из ГПНТБ / Радченко, А. К. Методика демонстрационного эксперимента по технической механике учебное пособие

методом обкатки инструментом реечного типа с прямо­ линейными кромками.

При объяснении темы «Нарезание зубчатых колес

методом обкатки» можно воспользоваться моделью, раз­

работанной преподавателями Минского политехническо­ го техникума (рис. 4.32), а также моделью зубчато-ре­ ечной передачи.

Рис. 4.32

Покрываем зубчатое колесо бумажным диском и прижимаем его сверху шайбой с винтом. Зубчатое коле­ со, покрытое бумажным диском, имитирует заготовку нарезаемого колеса, а рейка — режущий инструмент (гребенку). Сообщаем «заготовке» вращательное дви­

жение, а гребенке — поступательное движение по гори­ зонтали так, словно она катится без скольжения по за­ готовке. И через каждые 2—3° поворота «заготовки» об­ водим на ней профиль зубьев рейки. В результате полу­ чаем на заготовке профиль эвольвентного зуба.

При изучении темы «Методы нарезания зубьев» не­ обходимо иметь также режущие инструменты .— различ­

ные виды фрез, применяемые на производстве для наре­ зания эвольвентных профилей зубчатых колес. Это при­ близит обучение к производству.

200

4. Цилиндрические передачи с косыми зубьями

9

При рассмотрении элементов колес с цилиндрически­ ми косыми зубьями необходимо отметить, что в отличие от прямозубых зубчатых колес они имеют два шага: тор­ цовый ts и нормальный tn. Это можно показать с по­

мощью модели зубчатого колеса, изготовленного из про­ зрачного оргстекла с двумя секущими плоскостями (рис. 4.33). В сечении колеса нормальной плоскостью пп, перпендикулярной к направлению зуба, изображен нор­ мальный шаг зуба tn. Торцовый шаг ts показан в сечении

колеса торцовой плоскостью ss, перпендикулярной к оси

колеса.

На модели видно, что эти две -плоскости — торцовая и

.нормальная — пересекаются и находятся по отношению

друг к другу под некоторым углом β, значит, и торцовый

и нормальный шаг связаны между собой зависимостью

/s = cos β

Поэтому расчет косозубых цилиндрических передач необ­ ходимо ¡вести аналогично расчету цилиндрических пря­

мозубых передач с учетом поворота нормальной плоско­

сти, т. е. с учетом угла β.

На модели показаны усилия, возникающие в зацепле­

нии косозубых колес. Усилие P действует на косозубое

201

P и с. 4.34

косыми зубьями (рис. 4.34), разработанной преподавате­ лями Минского политехнического техникума.

Модель состоит из пары зубчатых колес с косыми зубьями, находящимися в зацеплении. Одно колесо

жестко насажено на ось и является ведущим. Его можно привести во вращение при помощи ручки. Второе, свобод­ но сидящее на оси,— ведомое.

Приведем первое колесо во вращение. Второе колесо,

находящееся с ним ів зацеплении, тоже приходит во вра­

щение, но одновременно начинает выходить из зацепле­ ния с ведущим колесом. Это и есть результат проявления действия осевого усилия.

5. Прямозубые конические передачи

При рассмотрении зубчатых передач, их назначения и принципа действия можно воспользоваться моделью, вы­ пускаемой промышленностью (рис. 4.35). Модель состоит

202

из трех зубчатых колес, жестко насаженных на осях. Осн колес I и II пересекаются с осью колеса III под прямым углом. Если привести во вращение колесо II, колесо III, находящееся с ним в зацеплении, тоже приходит в дви­ жение и передает вращение колесу I.

На ¡примере прямозубого конического колеса необхо­ димо отметить, что профили зубьев, как п у цилппдриче-

Puc. 4.35

ских колес, очерчиваются по эвольвенте, но зубья на бо­

ковых поверхностях конусов отличаются от зубьев цилиндрических колес тем, что высота и толщина боко­ вой поверхности зуба постепенно уменьшается по мере

приближения к ¡вершине конуса.

Используя свободную пару конических колес и пла­ каты, выясняем вопрос об усилиях, возникающих в за­ цеплении. В зацеплении конической передачи возникает, помимо окружного и радиального усилий, как это наблю­ дается в эквивалентной цилиндрической передаче, еще и

осевое усилие. Осевая составляющая, возникающая в за­ цеплении конической передачи, нагружает валы и опоры колес. Поэтому расчет конической зубчатой передачи можно вести по аналогии с эквивалентной цилиндриче­ ской зубчатой передачей, но с учетом осевого усилия.

203

4.2.3. Передача винт — гайка

Оборудование: 1) кинематическая пара винт-гайкй; 2) модель образования винтовой линии; 3) модель домкрата; 4) на­ бор винтов.

равна длине образующей окружности цилиндра. Тре­ угольники изготовлены из цветной бумаги, наклеенной на марлю. В сторону от вершины острого угла треугольника

на продолжении большого катета, равного длине обра­ зующей окружности цилиндра, имеется удлинение в виде узкой полоски. Эго удлинение служит для крепления вер-

* Выпускает промышленность.

204

IUIiHbi треугольника в пазах цилиндра при его наматыва­

поверхности цилиндра винтовую линию. Причем от на­ правления наматывания треугольника на цилиндр зави­

сит направление винтовой линии, описанной гипотенузой.

P и с. 4.37

Поэтому различают винты с левой и правой резьбами. Для данной винтовой линии Sx — шаг винта, величина которого зависит от угла λ треугольника и от диаметра

Sx=πdtgλ.

Плоскую картонную фигуру, например трапецию, бу­ дем перемещать в пространстве по образующей винтовой линии так, чтобы ее плоскость проходила через ось ци­ линдра и одна вершина основания трапеции касалась винтовой линии на цилиндре — так образуется профиль трапецеидальной резьбы. Если в пространстве по обра­ зующей винтовой линии перемащать плоскую фигуру прямоугольника, треугольника, то получим соответствен­ но профили прямоугольной, треугольной резьб. Здесь

же необходимо показать виды резьб в натуре (рис. 4.38) *, чтобы учащиеся впоследствии могли находить винты с

необходимой резьбой.

* Выпускает промышленность.

205

Еісл'И увеличить угол λ подъема винтовой линии при

неизменном диаметре винта, то и шаг резьбы получится большим.

C помощью модели (рис. 4.37) можно показать, как образуются винтовые линии двухзаходного винта. Если на цилиндр будем наматывать еще второй треугольник

в том же направлении, что и первый, но точку закрепле­ ния вершины этого треугольника на образующей основа-

Puc. 4.38

ния цилиндра сдвинем на половину ее длины ’по сравне­ нию с точкой закрепления вершины первого треугольни­

ка. В этом случае шаг Sx винтовой линии, образованной гипотенузой первого треугольника при его наматывании на цилиндр, делится на две равные части Sx∕2 винтовой линией, образованной гипотенузой второго треугольника.

Таким образом получили две винтовые линии.

Иесли по двум винтовым линиям будем перемещать

впространстве одинаковые плоские фигуры, например прямоугольник, то .получим профиль двухзаходной пря­

моугольной резьбы.

Используя набор резьб * (рис. 4.38) не только при объяснении нового материала, но и при повторении на последующих уроках, учащиеся научатся находить нуж­ ную резьбу по внешнему их виду.

При рассмотрении вопроса о КПД винтовой пары с прямоугольной резьбой обращаемся к модели, показан­ ной на рис. 3.68. Если развернуть винтовую линию, по­

* Выпускает промышленность.

206

лучим наклонную плоскость, по которой движется тело —

гайка. Следовательно,

tg λ

η = ⅛(λ + rt'

где р — угол трения в резьбе.

Если λ ≤ р, то винтовая пара обладает свойством само­

торможения.

При изложении вопроса о силовых соотношениях в винтовой паре с треугольной резьбой следует обратиться к опыту (см. рис. 3.26). C помощью этого опыта можно подвести учащихся к выводу, что самоторможение для треугольных резьб при заданном шаге винта во многом зависит от угла профиля резьб. Основная крепежная

резьба имеет профиль с углом 60°.

4.2.4. Червячная передача

Для передачи ¡вращения между перекрещивающимися в пространстве осями применяют червячные передачи.

P и с. 4.39

Устройство и принцип действия червячной передачи можно рассмотреть на примере редуктора (см. рис. 4.29) и модели червячной и винтовой передачи (рис. 4.39) .* Червячная передача состоит из червяка — винта с трапе­

* Выпускает промышленность.

207

цеидальной нарезкой — и червячного колеса — зубчатого

колеса с косыми зубьями особой формы. Причем червяч­

ный винт может быть как однозаходным, так и mhoγo- заходным, правым и левым. От числа заходности червяка

зависит передаточное число данной червячной передачи. При этом желательно показать учащимся все ¡виды чер­ вяков.

Червячная передача нашла большое распространение в машиностроении благодаря получению большого пере­ даточного числа и бесшумности работы.

4.2.5. Ременные передачи

Оборудование: 1) модель ременной передачи; 2) набор различных форм ремней; 3) набор различных материалов, из которых изготавливаются ремни; 4) плакаты..

Общее представление об устройстве и принципе дей­

ствия ременных передач может быть дано на примере моделей (рис. 4.40, рис. 2.16), выпускаемых промышлен­ ностью.

Как видно на моделях, ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов и бесконечного ремня, наде­ того на шкивы с натяжением. Один шкив имеет ручку, при помощи которой его можно приводить во (вращение. Этот шкив для данной модели является ведущим, второй

ведомым. Оба шкива стойками закреплены на основании

прибора. Стойку ведущего шкива можно передвигать по направлеющим рейкам и закреплять в нужном положе­ нии при помощи винта (см. рис. 2.16). Это дает возмож­

ность ведущий шкив приближать и удалять от ведомого, что необходимо для предварительной натяжки ремня.

Натяжное устройство может состоять и из ролика,

свободно вращающегося вокруг оси и установленного на конце качающегося рычага. C помощью груза ролик, на­ жимая на ветвь ремня, создает определенную силу натя­

жения (рис. 4.40).

Давление ролика на ремень регулируется переме­ щением груза по плечу рычага. Натяжной ролик обычно устанавливается на ведомой ветви вблизи малого шкива, что способствует увеличению угла обхвата. В ременных

передачах с натяжным роликом имеет место саморегули­ рование. При перегрузке передачи ремень натягивается,

ролик подается ближе к ведущей ветви и угол обхвата

208

увеличивается, что способствует ¡возрастанию передавае­ мой нагрузки. При уменьшении нагрузки ремень укора­ чивается, ролик отходит назад и угол обхвата умень­

шается.

Если приведем во вращение (ведущий шкив, ремень увлекается этим шкивом, а ведомый шкив — ремнем бла­ годаря наличию сил трения ¡на поверхности соприкосно­ вения ремня с ободами шкивов. Следовательно, при ра­

боте ременной передачи ремень должен быть прижат к

ободам обоих шкивов с достаточной силой на некоторой

длине дуги обхвата. Причем сила трения на поверхно­ сти соприкосновения обода шкивов с ремнем в значи­ тельной степени зависит от коэффициента трения и угла обхвата. Здесь необходимо отметить, что предваритель­ ное натяжение ремня можно осуществить несколькими

способами.

При помощи натяжного устройства (см. рис. 2.16) периодическим отодвиганием одного из шкивов. Если та­ кого натяжного устройства нет и расстояние между шки­ вами остается постоянным, то натяжение ремней можно осуществить либо за счет растяжения ремней при их на­ девании, либо установкой натяжного ролика (см.

рис. 4.40). Натяжение ремней можно осуществить и авто­ матически. Принцип работы автоматического устройства основан на использовании реактивного момента статора

электродвигателя. Здесь уместно показать учащимся ре-