
книги из ГПНТБ / Соловьев А.И. Проектирование механизмов приборов и аппаратов
.pdfОтсюда путь точки А за время t будет
S = 4 R f ndt.
О
Повернем основную окружность вокруг ее центра О на угол р.
Р
Тогда с учетом — = 2 при неподвижном центре 0 | образующая
г
окружность повернется на угол 2р. Точка А пройдет путь, равный
дуге АА1 |
(рис. 36, б). |
Ь с Л ' И |
теперь вращать образующую окружность с центром 0 ( |
вокруг центра О основной окружности, то точка А1 будет переме щаться в диаметральной плоскости В — В, горизонтальная и вер тикальная проекции которой на оси Хи Y равны 2Rcos |3 и 2Rsin (5. Соответственно перемещению точки А1 при постоянной скорости вращения п будут
|
|
L |
|
Sx |
= |
4 Rn J cos |
3 dt; |
|
|
|
(142) |
Sy |
= |
4Rn f sin |
p dt. |
|
|
0 |
|
Отсюда очевидны интегрирующие возможности гипоциклоидного механизма.
Зубчатый гипоциклоидный интегрирующий механизм с внешним зацеплением показан на рис. 36, в. Здесь основная окружность представлена цилиндрическим зубчатым колесом / с радиусом на чальной окружности R; образующая окружность — колесом 2 с
радиусом начальной окружности г = — . З у б ч а т ы е колеса / и 2
кинематически связаны между собою трибом 3 с конструктивно принятым радиусом начальной окружности гт . Ось вращения три ба 3 укреплена на колесе-водиле 6 с радиусом начальной окруж
ности RB , получающим 'вращение от задающей шестерни |
7 с |
ра |
||
диусом начальной окружности Г5. |
|
|
|
|
Функцию |
точки А (см. рис. 36, а) |
выполняет палец |
4 |
(см. |
рис. 36, в) кривошипа длиною г. |
|
|
|
|
Палец 4 связан подвижной кареткой с зубчатой рейкой, с кото |
||||
рой в свою |
очередь сцеплено зубчатое |
колесо. Возвратно-поступа |
тельное движение пальца преобразуется во вращательное движе ние зубчатого колеса.
Знакопеременность вращения зубчатого колеса учитывается суммирующей муфтой (рис. 36, г), соединенной с колесом валика/. Сердечник муфты 3 выполнен в виде шестигранника, жестко по саженного на входном валике 1 и помещенного в две обоймы 8 и 6, являющиеся элементами свободно вращающихся на валу 1 конических шестерен 2 и 4. Последние входят в зацепление с ше стерней 5 вала 7 съема результата. На каждой плоскости шести гранника помещено по одному ролику, поджимаемому цилиндри ческими пружинами в углы, образуемые гранями сердечника и внутренними поверхностями обойм. Ролики в обоймах 8 и 6 под жимаются пружинами в противоположные стороны.
При вращении валика 1 против часовой стрелки ролики закли ниваются в обойме 5, а при вращении его по часовой стрелке — в- обойме 6. Так, знакопеременное вращение входного валика / пре образуется в непрерывное вращение выходного валика 7.
По существу, описанная суммирующая муфта как бы составле на из двух роликовых предохранительных муфт, принцип действиякоторых описан в работе [51].
Из простых зубчатых счетно-решающих механизмов в сочета нии с механизмами-передачами компонуются сложные счетно-ре шающие приборы промышленной, судовой и авиационной автома тики. Характерным примером такой компоновки является судовой построительный счетно-решающий гироскопический прибор трех осной стабилизации (рис. 37). Относительный пеленг (см. рис. 17), дифферент и крен судна моделируются углами поворота роторов электродвигателей 1, 2 и 11. Оси 10, 8 соответствуют осям бортовой качки и относительного пеленга.
Наведение по курсовому углу К (см. рис. 17) осуществляется электродвигателями 4 (см. рис. 37). Оси поперечного крена, крена наведения по курсовому углу и ось килевой качки моделируются осями вращения звеньев 9—6. Управление осуществляется двига телем 5, передача сигнала на сельсин — сектором 3. Передаточ ные отношения от перечисленных электродвигателей к приводимым ими звеньям счетно-решающего механизма, обозначенные симво лом і, указаны на рис. 37.
Рассмотрим теперь зубчатые (передаточные) механизмы элек тронных вычислительных машин на примере машины «Урал».
Фототрансмиттер (рис. 38) состоит из мотопривода, сцепногоустройства, транспортирующего механизма, кулачковой коробки и фотоголовок.
Мотопривод включает |
в |
себя электродвигатель |
1 типа |
СЛ-221 |
|||
с мощностью 13 вт при скорости вращения ротора Пі |
= 3600 |
об/мин |
|||||
и червячную передачу 2—3. |
Червяк 3 — четырехзаходный (z3 = |
4); |
|||||
червячное колесо 2 имеет 34 зуба |
(zK |
= 34). Таким образом, |
вы |
||||
ходной вал через торцевую |
зубчатую |
муфту 4 передает вращение |
|||||
с передаточным отношением |
|
|
|
|
|
|
|
, = |
_5к |
_ Л |
- |
8 5 |
|
|
|
|
г |
4 |
|
|
|
|
|
Рис. 37
и скорость его
= |
_п, = |
Л б о 2 _ = 4 3 0 |
о б |
і8,5
Модуль |
червячной |
пары т ч = 1 мм. |
Сцепное |
устройство |
'предназначено для передачи вращения от |
мотопривода на валы кулачковой коробки и транспортирующего механизма. Оно включает в себя зубчатую муфту 4, двуплечий ры чаг включения 6 с пружиной силового замыкания 5, электромагнит 7, пружину сцепления 5 на втулке 9.
Сцепная муфта с одной стороны имеет по торцу зубья [50], а с
другой — выступ, который входит в вырез, имеющийся |
на втулке 9. |
В исходном положении муфта удерживается рычагом |
6, и враще |
ние на нее от мотопривода не передается. С поступлением сигнала на электромагнит 7 рычаг 6, являющийся одновременно якорем электромагнита, притягивается, и полумуфта 4 под действием пру жины 8 перемещается влево и входит в зацепление с осью червяч ной шестерни, которая при работе контрольно-считывающего уст ройства постоянно вращается.
Вращение от |
втулки |
9 через |
шестерни |
10 |
и / / передается на |
|
вал кулачковой |
коробки |
12 и далее к транспортирующему |
меха |
|||
низму. При прекращении |
подачи |
сигнала |
на |
электромагнит |
рычаг |
6 под воздействием пружины 5 возвращается в исходное положе ние. Сцепная муфта, скользя своим скосом по рычагу, перемеща
ется вправо |
и выходит |
из зацепления с осью червячной шестерни |
2, прекращая |
передачу |
вращения от мотопривода. |
Транспортирующий механизм предназначен для перемещения перфолент. Он включает в себя вал 22 с жестко посаженными на нем двумя ведущими звездочками 17 и 23. Вращение на вал 22 передается от оси 9 через шестерни 10, 11, 24, 24', 15 и 16.
Кулачковая коробка предназначена для выработки (через соот ветствующие константы) разрешающих сигналов с занесением их на регистры считывания строк с клавиатуры клавишного устрой ства; сигналов, поступающих на генератор одиночных импульсов; вырезающих сигналов на соответствующий вход схемы автомати ческой остановки и сигналов для выдачи на перфоратор. Она со
стоит из вала 13, на котором при помощи |
винтов крепятся |
кулач |
|
ки 14 и планки |
с контактными группами. |
|
|
Фотоголовки |
18 и 21 предназначены |
для считывания |
сигна |
лов с лент. Каждая из них состоит из блока фотодиода и основа ния. В свою очередь блок состоит из двух гребенок, в пазы которых заложены одиннадцать экранов, назначение которых — не про пускать свет с соседних дорожек. Сверху фотодиоды крепятся дву мя планками, снизу к основанию приклеивается пластина с один надцатью отверстиями-диафрагмами. Фотоголовки крепятся к пла те фототрансмиттера тремя винтами, штифтуются в двух местах
изакрываются колпачками. Фотодиоды засвечиваются через щели
внаправляющих 19 и 20.
|
Скорости |
вращения валов |
22 |
и |
13, соответственно равные |
||
П22 |
= 53 об/мин; |
П[з = 211,8 об/мин, |
обеспечиваются следующим вы |
||||
бором чисел зубьев шестерен 10,15,15', |
16, 24, 24'; z1 0 = 20; z2 4 = 40; |
||||||
z2 4 ' |
- 25; z1 5 |
= Z\b' |
= 80; z1 6 |
= |
50. |
|
|
|
Модуль зацеплений <m = |
0,5 мм. |
|
||||
|
Число зубьев |
звездочек |
23 и 17 равно шестнадцати. |
||||
|
Зубчатый |
перфоратор |
(рис. 39) приводится во вращение от |
||||
электродвигателя |
1 со скоростью Пі |
= 2000 об/мин. Двигатель / свя- |
Рнс. 39
зан с главным валом 12 через эластичную муфту 2 [51]. На глав ном валу закреплены червяки 10 и 24 и винтовое колесо 17. Чер вяк 10 через червячное колесо 9 передает вращение на сцепную муфту 3 с тремя пазами, расположенными под углом 120° относи тельно друг друга.
Сцепная муфта с колесом 9 сидит свободно на оси винтового колеса 4, снабженной трехлопастным упором 7 со сцепной собач кой 8. При сцеплении собачки с муфтой под действием электромаг нита 6 вращение передается через пару винтовых колес 4 и 5 на вал колеса 9 привода кулачковой коробки.
|
При скорости вращения |
вала |
19 П і 9 |
— 200 об/мин |
вал |
кулачков |
|
20 |
вращается со скоростью |
п2о = |
300 об/мин, |
а вал кулачков 21 с |
|||
винтовым колесом 22 — со |
скоростью |
п 2 1 = 2 0 0 об/мин. |
Одновре |
||||
менно вращается и вал катушки 39 |
подачи |
ленты |
из |
кассеты к |
|||
матрице 11. |
|
|
|
|
|
|
|
|
С главного вала 12 через пару винтовых колес 17 и 14 враще |
||||||
ние |
передается со скоростью гц3 = 1200 об/мин |
шестерне |
13, кото |
||||
рая |
входит в зацепление с шестерней 32, несущей цевку (палец) 15, |
периодически входящую в паз шестилопастного мальтийского кре
ста |
27. |
|
шестерни 13 |
|
Піз = |
|
Непрерывное вращение |
со скоростью |
|||
— 1200 об/мин |
преобразуется |
в прерывистое вращение мальтийско |
|||
го креста со скоростью П27 = |
200 об/мин. |
|
|
||
|
С мальтийским крестом жестко связана сцепная муфта, которая |
||||
при |
сцеплении |
с собачкой 26 |
трехлопастного |
упора '16 через |
пару |
шестерен 23 и 25 передает прерывистое вращение на скачковой ба рабан 31, перемещающий ленту 38 на следующую строку.
Одновременно через пару шестерен 13 и 34 поворачивается экс центриковый вал 33 со скоростью п 3 3 = 1200 об/мин и приводит в движение боек 35 с пробивной планкой. За счет эксцентриситета вала 33 боек совершает возвратно-поступательное движение: 1200 двойных ходов в минуту. Сцепные магниты 6 и 18 срабатыва
ют |
одновременно |
по |
|
сигналу, |
поступающему через контактное |
|||||
устройство, |
приводимое в |
|
||||||||
действие |
от |
кулачка |
|
21. |
|
|||||
Конструкция |
сцепных уст |
|
||||||||
ройств позволит подавать |
|
|||||||||
ленту 38 на две или на че |
|
|||||||||
тыре |
строки. |
|
|
|
|
|
|
|||
Управляющий |
пробив |
|
||||||||
кой |
|
ленты |
|
магнитный |
|
|||||
ящик |
имеет |
одиннадцать |
|
|||||||
пробивных |
электромагни |
|
||||||||
тов |
(один |
из |
которых |
29 |
|
|||||
показан на рис. 39). Яко- |
|
|||||||||
ри 28 |
электромагнитов |
29 |
|
|||||||
тягами 30 соединены с со |
|
|||||||||
бачками |
36, |
воздействую |
|
|||||||
щими на пуансоны 37, ко |
|
|||||||||
торые |
прошивают |
лен |
|
|||||||
ту 38. Таков принцип дей |
|
|||||||||
ствия |
ленточного |
перфо |
|
|||||||
ратора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рассмотрим |
конструк |
|
||||||||
ции |
основных |
узлов |
лен |
|
||||||
точного |
перфоратора. |
|
|
|||||||
На |
|
рис. |
40 |
|
показан |
р и с . 40 |
||||
мальтийский |
механизм |
в |
положении запорного диска, сидящего на валу 1, соответству ющему входу цевки 4 в паз креста 5, что составляет 240° по
индикаторному |
диску; |
выход |
цевки |
из |
зацепления |
соответ |
||||
ствует 0°. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фиксирующий диск 2 шестерни 3 с диаметром ' Н а ч а л ь н о й окруж |
||||||||||
ности D„ 0 = 5 2 , 1 2 мм при |
числе |
зубьев |
г — 40 |
и |
модуль |
зацепле |
||||
ния т = 1,25 мм затормаживают крест |
на |
время |
движения цевки |
|||||||
вне паза. Люфт между диском и крестом |
не |
должен превышать |
||||||||
0,08 |
мм. Время |
движения |
і д |
и покоя t n |
креста |
[3; 51] соответствен |
||||
но |
равно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(143) |
где п — скорость вращения цевки, об/мин; г — число пазов (лопастей) креста.
Если число зубьев храпового колеса z , то угол его поворота
Рис. 41
где z0 —'число зубьев, на которое поворачи вается колесо.
Конструкция перфорирующего устройства показана иа рис. 41. При поступлении сигнала на электромагнит 1 якорь 2 через тягу 3 выво дит собачку 6 из исходного положения. По
следняя захватывается |
пробивной |
планкой 6 |
и вместе с пуансоном 5 опускается |
вниз и про |
|
бивает ленту 4. Когда |
боек с пробивной план |
кой движется вверх, собачка 6, ударяясь в от шибающую планку 7, возвращается в исходное положение.
5. Этапы проектирования зубчатых
механизмов радио- и электронных устройств
1. Исходным в проектировании того или иного механизма является его структурнофункциональная схема, пример которой пока зан на рис. 42. Здесь в самых общих чертах раскрыт следующий замысел конструктора: ве дущий двигатель 1 кинематическими цепя-
Рис, 43
4. Зак. № 183
|
|
|
|
мн 2, содержащими шкаль |
|||||||||
Значение |
чисел зубьев |
z |
ное |
устройство |
3 |
и |
механи |
||||||
ческий стопор 4, |
связан с ис |
||||||||||||
и модулей m шестерен механизма |
|||||||||||||
|
|
|
ведомой |
полнительным устройством 5, |
|||||||||
Позиции |
по |
Числа зубьев |
функции |
которого |
могут |
вы |
|||||||
рис. 43 |
|
ведущей |
полнять, например, сельсины |
||||||||||
|
J |
пли вращающиеся трансфор |
|||||||||||
|
|
шестерен |
|||||||||||
|
|
|
|
маторы. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
_144 |
|
2. |
Структурно - функцио |
||||||||
|
|
|
нальная |
схема |
развивается |
||||||||
|
|
72 |
|
||||||||||
|
|
|
в пространственную |
кинема |
|||||||||
4,5 |
|
140 |
|
тическую |
схему с |
указанием |
|||||||
|
70 |
|
направлений |
передачи |
дви |
||||||||
|
|
|
|||||||||||
6.7 |
|
120 |
|
жения |
или |
энергетических |
|||||||
|
40 |
|
потоков |
стрелками |
вдоль |
||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
осей |
|
щ'ращения |
|
звеньев к |
||||||
8,9 |
|
135 |
|
|
|
||||||||
|
|
сельсинам 10 и / / |
(рис. |
43). |
|||||||||
|
45 |
|
|||||||||||
П р и м е ч а н и е , |
|
3. |
Кинематическим расче |
||||||||||
Модуль |
зацепления |
||||||||||||
том |
[50] |
определяются |
чис |
||||||||||
всюду равен |
0,5. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
ла |
зубьев |
шестерен |
/—9 |
(см. рис. 43), принимается стандартное значение модуля зацеп лений [20]. Результаты расчета сводятся в табл. 4 и записы ваются непосредственно на чертеже пространственной кинема
тической |
схемы, |
как |
это |
показано |
на |
рис. 43 применительно к |
||||
ступени |
8—9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Пользуясь |
данными табл. 4 ,и [50; |
52], определяем |
диаметры |
||||||
начальных (делительных) |
окружностей |
шестерни Di |
и коле |
|||||||
са |
Di-fi, |
вычисляем |
межосезые |
расстояния |
|
|||||
|
|
|
|
_ |
Di 4- Р|-ч |
_ |
m(zi |
+ zi+i) |
|
|
|
5. С |
учетом |
конструктивно принятой ширины зубчатых вен |
|||||||
цов |
b = |
3—5 |
мм |
шестерен /—9 строится полуконструктивная схе |
||||||
ма |
механизма |
с |
сельсинами 10 и |
И |
(рис. 44). |
|
||||
|
6. Конструктивная |
разработка |
отдельных элементов |
схемы ме |
ханизма ведется с учетом опыта конструирования механизмов при боров и аппаратов [27; 29; 32; 34].
На рис. 45 показан пример конструктивного решения кинема
тического узла |
с консольной заделкой |
несущего стакана |
7 в стой |
||
ке 8. |
|
|
|
|
|
Зубчатое колесо 1 по напряженной |
посадке, одето |
на |
вал |
6 и |
|
через ступицу |
зафиксировано коническим штифтом |
2. Затем |
на |
вал одето дистанционное кольцо 4 и также зафиксировано кони ческим штифтом 3. В упор к торцу кольца 4 по плотной посадке на вал 6 одет шарикоподшипник 5, наружное кольцо которого по скользящей посадке вставлено в цилиндрический стакан 7, пред-
|
варительно |
вмонтированный |
|||||
|
в стопку 8. На свободный ко |
||||||
|
нец вала 6 одет второй.ша |
||||||
|
рикоподшипник 9 и зафикси |
||||||
|
рован |
кольцом |
11, |
закреп |
|||
|
ленным на валу штифтом 10. |
||||||
|
Стакан |
7 |
крепится |
винтами |
|||
|
к стойке 8. |
|
|
|
|
||
|
Конструктивное |
решение |
|||||
|
крепления к плате и присо |
||||||
|
единения миниатюрной элек |
||||||
|
трической |
машины |
(СКВТ, |
||||
|
ЛВТ, сельсин) |
или |
электри |
||||
|
ческого |
двигателя к переда |
|||||
|
точному или счетно-решаю |
||||||
|
щему зубчатому |
механизму |
|||||
Рис. 44 |
показано |
на |
рис. 46, а. Элек |
||||
|
тродвигатель |
/ |
вставляется |
||||
в литой силуминовый |
стакан 2, крепящийся |
винтами |
к |
стойке 3, |
в которой соосно с двигателем закреплен стакан 4 шестерни 5 и стакан 7 ведомой шестерни 6, конструктивно оформленные, как это показано на рис. 45. Вал двигателя / соединен с входным валом механизма поводковой муфтой 8 [50].
Вариант крепления микродвигателя без стакана, непосред ственно к стойке накладками, и присоединение его вала к переда точному механизму без поводковой муфты с непосредственным креплением входной шестерни на валу двигателя показан на рис. 46, б. Микродвигатель 1 своим фланцем вставляется в коль цевую выточку в стойке 2 и зажимается двумя накладками 3. Ана логично крепится к стойке (рис. 46, в) и корпус электромагнитной муфты 1.
На рис. 47 показано конструктивное решение зубчатой пере дачи от микромашины 1 через эластичную муфту 2, кинематиче ские блоки 3 и 4, конструктивно аналогичные показанным на рис.45, к диску5 со шкалой углов поворота, считываемых против не подвижного индекса 6.
Рассматриваемые |
нами |
меха |
|
низмы практически |
синтезируют |
||
ся из конструктивно подобных ки |
|||
нематических |
узлов |
типа, |
пока |
занного на рис. 45, из электриче |
|||
ских микромашин и |
микродвига |
||
телей, варианты крепления |
кото |
||
рых к стойкам и подсоединения к |
|||
передаточному |
механизму |
через |
|
эластичную муфту |
изображены |
||
на рис. 46 и 47. |
|
|
1 р и с . 45 |
4* |
і |
99 |
|
|