
книги из ГПНТБ / Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов
.pdfразрыв 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 |
2ге2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(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 |
(т = 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,
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 0МХ 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 = 2яS |
' 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 |
(х17 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 |
|