Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов

.pdf
Скачиваний:
57
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
27.37 Mб
Скачать

Через а

обозначен угол зацепления

корригированных колес;

а д — угол

профиля исходного контура;

£ г и %2 — коэффициенты

коррекции; М

— обратный сдвиг — величина, на которую умень­

шается

высота зубцов в целях

сохранения радиального зазора

между

корригированными

профилями

(см. п. 8 . 7) .

 

Используя

выражения

( 1 1 . 4 2 ) — ( 1 1 . 4 4 ) ,

получим

уравнение

 

 

- | - 0 , 5 ) - ^ Д - і п у а д

=

 

 

 

z.

 

 

 

 

 

 

 

 

= arccos

* v v

* -

: r '

a

-

<»•«>

В настоящее время для механизмов прерывистого движения обычно применяется высотное корригирование, при котором, как известно, І ! = —12» а ~~- ая> ~ 0- Уравнение (11 . 45 ) примет при этом вид

 

 

 

U

== - ї ї =

г2а

-

где

 

1

 

 

|

 

Г

 

 

а =

:

 

 

 

 

 

г

cos а л

arccos

 

 

2 (1 — sin а д )

\

я L

 

 

+ hi — у Ы +

2t2i +

sin а д | ,

b

Ь,

(11 . 46 )

/ cos cu \

+

, .

+

V.1

,,hi /

 

inv а„А.

 

д

 

 

 

 

 

я cos а д

(zk2

+ 0,5) — 2

 

2 ( 1 - s i n ад )

 

Значения коэффициентов коррекции \ х и £ 2 , полученные из уравнения (11 . 46) , должны быть проверены по условиям отсутствия заострения и чрезмерного подрезания зубцов колес / и 2.

При проектировании запирающего диска необходимо также удостовериться в том, что точка F касания профиля зубца ведомого колеса не выходит за окружность выступов этого колеса, нужно, следовательно, удостовериться, что

ЯРл.

 

(11 . 47 )

Выполненные расчеты показали,

что при zk2

= 1 неравенство

(11 . 47 ) всегда соблюдается. При zk2

2 неравенство (11 . 47 ) не

соблюдается, что приводит к неопределенности

положения ведо­

мого

колеса при его выстое в пределах 2 0 — 3 0 мин. По этой при­

чине

в быстроходных передачах применяют zk2 = 1.

11.5.УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ В Х О Д А

ВЗ А Ц Е П Л Е Н И Е

Вход в зацепление профилей зубцов сопровождается, как уже было сказано, жестким ударом, так как в этот момент скорость ведомого колеса мгновенно изменяется на конечную величину. Для того чтобы исключить жесткий удар, зубчатый механизм прерывистого движения снабжают кулачками, позволяющими избе­ жать разрыва функции скорости в начале движения и уменьшить

разрыв функции ускорения при входе в Зацепление в точках

А

и К (рис. 11.5, а). Заслуживает внимания предложение

[3]

по

устранению кромочного зацепления профилей в начальный

период

движения.

 

 

Для устранения заклинивания механизма перед входом про­ филей в зацепление целесообразно срезать некоторые зубцы ведо­ мого колеса (рис. 11.14, а). Тогда входной зубец колеса 1, мино­ вав зубец Б, вступит в касание сразу с профилем — r j х ведомого

колеса. Срезание части зубца Б дает возможность не только избе­ жать заклинивания механизма, но и устранить кромочное зацепле­ ние на дуге АК (рис. 11.5, а). Однако это применимо только в тех

случаях, когда угол поворота <р2 колеса 2 за один оборот ведущего колеса удовлетворяет зависимости (11.38), либо в более общем случае зависимости (11.39). Из числа z2 зубцов колеса 2 нужно срезать с зубцов, равномерно распределенных между остальными зубцами.

Удаление части зубца производится по прямой ЕЕ', образую­ щей с осью симметрии зубца угол v (рис. 11.14,6). Точка N пересе­

чения прямой ЕЕ'

с осью симметрии является одновременно точ­

кой

касания окружности

выступов колеса

1 радиуса ге1

с прямой

ЕЕ'.

Построения

рис.

11.14

выполнены

в предположении, что

в наиболее неблагоприятном

случае точка

Е пересечения

окруж-

ностей выступов колес 1 н 2

совпадает с вершиной t] 0 — rj 0

профиля

зубца

Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

в,

Для определения угла v обратимся к построениям рис. 11.14,

согласно

которым

 

 

 

sin (j2 + г|?а

2re2

/

 

cos v

OxN

A sin (QOsA) _

 

 

 

 

A

 

se2

 

 

 

 

=

— sin

( * + l ) Y 2 - P a

2r~

 

(11.48)

где se2

дуговая

толщина

зубца

на

окружности

радиуса

ге2.

В

том

случае,

когда

опасности

заклинивания не возникает,

а целью удаления части зубца является устранение кромочного

зацепления,

срезается

зубец Г

 

(рис. 11.14, а).

В этом случае для

 

определения

угла

v нужно вос­

 

пользоваться

выражением

 

cos v

=

А

sin (&Ya — Р г

е2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(11.49)

 

 

В

этом

случае

угол

поворота

 

Ф2

колеса 2 должен быть опреде­

 

лен

из

уравнения

 

 

 

Ф2 =

Y2 (z« + k — 2).

(11.50)

Рис. 11.15

Часть зубца удобно удалять, используя в качестве базовой поверхности ролик или шарик, вложенный во впадину колеса 2 (рис. 11.15). Для определения угла х, образованного осью сим­ метрии срезаемого зубца с осью впадины, в которую вкладывается ролик, нужно воспользоваться зависимостью

х = п у а + ^

= ^ - ( 2 п + 1 ) ,

(11.51)

где п — число впадин,

находящихся между срезаемым

зубцом

и впадиной, в которую

вложен

ролик.

 

Для того чтобы линия среза Е Е ' заняла горизонтальное поло­

жение, нужно колесо при срезании

зуба повернуть так,

чтобы

ось 02СР

симметрии центрирующей впадины составляла__с верти­

кальной

линией угол (v +

к) — 90°.

 

 

 

11.6. СХЕМНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ

 

 

МНОГОСТУПЕНЧАТОГО

МЕХАНИЗМА

 

 

П Р Е Р Ы В И С Т О Г О ДЕЙСТВИЯ

 

Многоступенчатые зубчатые механизмы прерывистого действия

применяются в счетчиках

оборотов,

электромеханических

уст­

ройствах,

преобразующих

непрерывные угловые перемещения

Ё дискретные электрические сигналы, в Коммутационных устрой­ ствах. В таких устройствах возникают ошибки положения цифро­ вых барабанов, контактных элементов и аналогичных деталей, приводимых в движение многоступенчатыми зубчатыми механиз­ мами прерывистого действия.

Ошибки положения в указанных устройствах возникают даже при безупречном изготовлении и сборке устройств, так как они являются следствием погрешности схемы используемых меха­ низмов.

Рассмотрим как проявляется схемная погрешность на примере четырехразрядного десятичного счетчика (рис. 11.16). Каждая

IV

III

и

I

 

Ступени

(разряды)

 

 

Рис.

11.16

ступень счетчика является передачей от младшего к старшему

разряду. Схема такой передачи была

ранее

представлена

на

рис. 11.2. Обычно при проектировании

назначают

г<*> = 2 0 ,

2<*> = 2, 4*> =

8,

= 20,

где k

= I,

II,

III,

IV

— номер

ступени. Через

1(к)

обозначено

неполное

ведущее

колесо, 2(к)

промежуточное

полное колесо

и 3(к)

— ведомое колесо

ступени,

приводящее в движение неполное колесо старшего разряда (не­ полное колесо последующей ступени). Зацепление является кор­

ригированным,

коррекция

высотная,

коэффициент

коррекции

Ц[к) = \ \ і к ) =

іік) = —0,362. Напомним,

что за

каждый

пол­

ный оборот колеса J(m)

младшего разряда

= I ,

I I , I I I ) ко­

лесо 2(т) этрго

же разряда

совершает

поворот

на

угол

ф г т ) =

= 90°, колесо

5 ( т ) того

же

разряда

 

и

колесо

/ ( т

+ 1

)

старшего

разряда совершают поворот на угол ф<т ) = (р[т+1)

 

36°.

 

Зависимость между углами поворота колес 1(к)

и 2(к)

 

при их

зацеплении определяется

функцией

ф<А)

=

ф<*> (ч>[к))

(k

=

1, I I ,

I I I , IV), график которой

изображен

на

рис. 11.17,

а.

Линейная

часть этой функции, изображаемая на графике функции

участ­

ком OA, соответствует обычному зацеплению эвольвентных про­

филей; нелинейная часть

функции с участком АВ соответствует

кромочному

зацеплению

профилей.

 

Для более яркой иллюстрации того, как проявляется схемная

погрешность,

рассмотрим

такое положение колес счетчика,

когда

Рис. 11.17

на цифровых барабанах зафиксировано число, содержащее девятки в трех младших разрядах ( I , I I , I I I ) , например 0999; в разряде IV цифра назначена произвольно. При таких значениях цифр в раз­ рядах I , I I и I I I изменение показания на одну единицу в самом младшем разряде (I) приведет к изменению показаний во всех

остальных

разрядах;

новым

показанием

счетчика

будет

число

1000. Вследствие схемной погрешности цифры на барабанах

разрядов

I I , I I I , IV окажутся

смещенными друг относительно

друга

(табл. 11.1). Это

затруднит считывание

показаний

с ци­

фровых барабанов, что не столь серьезный дефект. Однако если от каждой ступени приводятся в движение контактные элементы,

О

 

 

Значения

углов поворота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

11.

 

 

 

и, ошибок положения колес четырехразрядного счетчика (рис. 11.16)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходное

показание

счетчика

0999

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первая

ступень

 

 

 

 

Вторая

ступень

 

 

 

 

Третья

ступень

 

 

 

 

 

Ч>2(I)

«РЗ»

 

 

 

 

Ф£(II)

4 и )

Дф.(II)

(III)

 

 

 

 

Д ф П " )

 

360°

90°

36°

 

 

36°

00'

87°

29'

35°

00'

1° 00'

35°

0 0 '

86°

07'

34°

27'

1° 33'

 

720°

180°

72°

 

 

72°

00'

90°

00'

36°

00'

00'

36°

00'

87°

29'

35°

00'

00'

11

11•360°

990°

396°

 

396°

00'

177° 29'

71°

00

1° 00'

71°

00'

90°

00'

36°

00'

00'

12

12-360°

1070°

432°

 

432°

0'

180°

00'

72°

00'

00'

72°

00'

90°

00'

36°

00'

00'

 

 

 

 

 

Четвертая

ступень

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф<1 У )

(IV)

(IV)

Д ф < ^ )

 

График

схемной погрешности

 

 

Показание

счетчика

 

 

 

 

Ф2

 

<РЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV

III

II

I

 

 

 

 

 

 

 

 

34°

27'

85°

16'

34°

06'

 

54'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш О Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV III II I

9

 

 

 

 

 

 

 

 

35°

00'

86°

07'

34°

27'

33'

1ЮЮ1

 

 

 

 

 

 

 

 

У/1

IV III И I

11 36° 00' 87° 29' 35° 00'

Г 00'

1 0

1 0

 

 

У/'

IV III II 1

12

36°

00'

87°

29'

35°

00'

1

00'

1 0 1

1

 

 

о

)

ошибки положения этих элементов могут привести к недопустимым погрешностям.

Найдем ошибки положения колес 3(k) (k = I , I I , I I I , IV), после того как входной вал совершит повороты на один, два, один­ надцать и двенадцать оборотов.

Представим, что входной

вал совершит

поворот

на один

обо­

рот

( я в х =

 

1).

Колесо

и жестко связанное с ним колесо

/ (

П )

совершит поворот на угол ср'1' =

ср{П) =

36°; ошибка положения

Афз1'

= 0. Дл я того чтобы найти ошибку

положения

колеса

5 ( П ) ,

определим

 

сначала

углы

поворота

ф 2 П ) и

ф з П )

колеса

2{п)

и <?<н>, после

того как колесо

 

 

совершит

поворот

на

угол

Ф<П )

== 36°. Дл я определения ф'1

воспользуемся

функциональной

зависимостью ф 2

= Ф 2 (фі)- Из графика этой функции (рис. 11.17, а)

очевидно,

что

при

ф{и> 36°,

поскольку

значение

ф<п>

<

•< Ф і П ) , окажется, что

угол

поворота ф 2 И )

колеса

2 ( П >

меньше

значения ф 2 П )

=

90°. Ошибка

ДфгП )

колеса 2Щ)

определяется

выражением

(рис. 11.17,

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДФ<"> = Ф<"> -

ф і ' ^ ф і 1 )

- 90° -

ф<"> (36°).

 

( 1 J . 5 2

)

Используя аналитическое выражение функции ф,<*) = фМ (Ф^),

можно найти, что при ф<п> =

36°, Аф<п)

=

2°31'. Дл я определе­

ния

ошибки

положения

колеса

3 ( И )

и жестко

связанного с ним

цифрового

барабана

разряда

I I нужно воспользоваться

выраже­

нием

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д ф 3

И )

=

Д Ф £ П )

$ 1 ) = Д ф 2 И )

 

-

2° 31' -А- = 1° 00'.

(11.53)

Угол поворота колеса

5 < П )

и / < Ш ) , отсчитанный от их началь­

ного

положения,

будет

иметь

значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф ( П )

= ф ( Ш )

= 3 5 ° 00'.

 

 

 

 

 

 

Для того чтобы найти ошибки положения колес 2 ( Ш ) и 3 ( Ш ) , нужно воспользоваться выражениями, аналогичными (11.52) и (11.531. В результате получим

Дф<ш > = 90° ф<ш> (35°) = 3° 53';

Дф("і> = Дф<"і> J L = 1°зз' .

Аналогичным образом находятся ошибки положения колес 2 ( I V ) и 5 ( I V > разряда IV. Этим исчерпывается определение ошибок положения колес 5( f t ) , занимаемых ими после одного полного оборота входного вала. Результаты выполненного анализа при­ ведены в табл. 11.1.

Найдем теперь углы поворота колес и ошибки их положения после поворота входного вала на два оборота. Очевидно, что

Ф<!> =

72°, Аф'і) =

0. При

ф<!') = ф<" =

72й , основываясь на

функциональной зависимости ф<п> =

ф<п> (ф{П ) )

(рис. 11.17, а),

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф 2 П ) ( 7 2 ° ) = ф , 1 1 ) - 9 0 ° .

 

 

Ошибка положения

А ф 2 П ) =

0.

Угол

поворота

колеса <3< п )

 

 

 

ф ( Ц ) =

ф ( Н ) ^ = 3 6 . °

 

 

 

 

 

 

^3

 

Т і

Z s

 

 

 

 

Ошибка положення Аф^п> = о.

 

 

 

 

Аналогичным образом определяются углы поворота колес сту­

пеней

I I I и IV и ошибки

положения

колес

(табл.

11.1).

При дальнейшем

вращении

входного

вала

при

значениях

"вх ^

10 колеса

от 2 ( П )

до

,?1V

включительно будут

оставаться

неподвижными;

значения

ф|п >, ф^ш >

и ф | 1 У ) , а также ошибки

положения

этих колес не будут изменяться. Поэтому определение

ошибок положения выполнено при значениях п в х =

11 и я в х = 12

(табл. 11.1). Метод определения ошибок положения

тот же, что

при n D X =

1 и пвх

= 2.

 

Из результатов

анализа очевидно, что схемная

погрешность

приводит к периодически изменяющимся ошибкам положения колес Ф 3 П ) , ф 3 Ш ) и Ф^ 1 У ) . Вследствие схемной погрешности цифры на барабанах оказываются смещенными, что схематично пред­ ставлено на графиках табл. 11.1.

ГЛАВА 12

РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

ИВИНТОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

12.1.Н А З Н А Ч Е Н И Е , О С Н О В Н Ы Е С В Е Д Е Н И Я

ОГЕОМЕТРИИ

Различаются резьбовые соединения, используемые для разъем­ ных скреплений деталей, и винтовые механизмы (передачи, состав­

ленные

из

винта

и гайки), применяемые для передачи движения

и сил.

В

табл.

12.1 приведены профили наиболее применяемых

в приборостроении типов резьб; под профилем резьбы (осевым профилем) понимается ее сечение плоскостью, проходящей через ось резьбы. Боковые поверхности винта и гайки являются вин­ товыми поверхностями постоянного шага (геликоидами), они образуются винтовым движением осевого профиля. При прямо­ линейном профиле резьбы боковыми поверхностями резьбы явля­ ются архимедовы винтовые поверхности [72]; поперечное сече­ ние архимедовой винтовой поверхности представляет собой архи­

медову

спираль.

Представим, что из винта или гайки выделен некоторый ци­

линдр

радиуса г с р (рис. 12.1, а), ось которого совпадает с осью

резьбы. Винтовая линия на этом цилиндре представляет результат пересечения боковой поверхности резьбы поверхностью цилиндра. Если развернуть поверхность цилиндра на плоскость, винтовая линия совпадет с наклонной прямой, образующей угол X с пло­ скостью, перпендикулярной оси цилиндра (рис. 12.1, б). В зави­ симости от направления винтовой линии различают правую и левую резьбы (на рис. 12.1, а изображена винтовая линия правой резьбы). Известны однозаходные и многозаходные резьбы. При многозаходной резьбе на цилиндре будут не одна, а несколько винтовых линий. Радиусы Х и 0 М 2 , проведенные в торцевой плоскости Пх к началам соседних винтовых линий, образуют угол 2it

, где гх — число заходов.

Ход винтовой линии s — перемещение вдоль оси резьбы при

повороте на угол 2я — удовлетворяет зависимости (рис. 12.1, б)

s = 2лт tg X.

j

(12.1)

Шаг резьбы — расстояние между соседними витками, измерен­ ное вдоль оси, — определяется выражением

_ J _ _

2 я л с р [ g

Х

(12.2)

~~ ч ~

ч .

 

 

 

Винтовой параметр р представляет величину перемещения вдоль винта при повороте на один радиан и определяется выраже­ нием

 

 

р = S

' ср

(12.3)

где

г с р — радиус

среднего цилиндра.

 

 

Профиль резьбы (осевое сечение обеих сторон витка) очерчен

для

большинства

резьб прямыми

линиями, образующими

между

Рис. 12.1

собой угол 2р. На среднем цилиндре резьбы толщина витка, изме­ ренная вдоль оси, должна равняться ширине впадины. Отсюда следует (рис. 12.1, в):

2 tg р

где Н — расстояние между точками пересечения продолженных прямых линий, которыми очерчены осевые профили резьбы (рис. 12.1, в).

В" дальнейшем понадобится уравнение вектора нормали п к боковой поверхности витка. Отметим по винтовой линии среднего

цилиндра точку N

и проведем через нее ось хх (рис. 12.2, а) си­

стемы

координат

<2

17 уг, гг).

Два единичных вектора: век-

гор Ъ1

касательной

к винтовой

линии

и вектор а х

касательной

к осевому профилю — сечению

боковой

поверхности

плоскостью

хи

zx (рис. 12.2, в) — определяются

следующими выражениями:

 

ах = cospi1 +

sinplq; b1 =

cosA,j1 + sin^k1 ,

(12.5)

где

i l t j i и kx орты

осей системы

sv

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ