Министерство сельского хозяйства РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
ижевская государственная сельскохозяйственная академия
Кафедра теоретической механики и сопротивления материалов
Кинематическое и динамическое исследование механизмов привода
Пояснительная записка к курсовой работе по ТММ
ТММ 01.08.12 ПЗ
Выполнил: Вершинин С.К.
студент 631 гр.
Проверил: Боровиков Ю.А
профессор, к.т.н.
Ижевск 2011
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Числа зубьев и модуль колес зубчатого механизма, частота вращения
Двигателя:
Z1 =15, Z2 =28, Z2 = 19, Z3 =33,
Z4=20, m =5 мм, nдв.=1380 об/мин.
Синхронная частота вращения nсх=1500 об/мин.
Размеры звеньев рычажного механизма:
0,2
м,
0,8
м, λво=0,46
м,
0,34
м, λоs=0,15
м.
Массы и моменты инерции звеньев рычажного механизма:
m1=5,0 кг, m2=6,5 кг, m3=4,5 кг,
IO1=0,07 кг*м2, IS2=0,28 кг*м2, IS3=0,12 кг*м2.
Максимальное значение момента Мп.с.max =440 H*м.
Моменты инерции звеньев привода:
Iрот =0,15 кг*м2, (IZ1+Iмуф.) =0,011 кг*м2,
IZ2 =0,035 кг*м2, IН =0,09 кг*м2 , IZ3 =0,054 кг*м2.
Масса сателлита и их число:
mc =0,12 кг, Nc =2.
Коэффициент неравномерности хода =1/26=0,038
1 Кинематическое исследование зубчатого механизма
Структурная схема механизма представлена на рисунке 1. Механизм имеет две ступени. Первая ступень – это простейшая зубчатая передача с неподвижными осями колес Z1 и Z2; вторая ступень – планетарная передача. Требуется определить угловые скорости всех звеньев и скорость центра масс сателлита планетарной ступени.
Угловую скорость колеса Z1 вычисляем по известной формуле при заданной номинальной частоте вращения ротора электродвигателя:
.
(1)
Передаточное отношение от колеса Z1 к колесу Z2 равно
.
(2)
Рисунок 1– Схема зубчатого механизма
По формулам (1), (2) вычисляем угловые скорости
3,14*1380/30=144,44
рад/с,
-144,44*15/28=-76,55
рад/с.
Для определения передаточного отношения планетарной ступени найдем незаданное число зубьев из условия соосности зацеплений сателлита с центральными колесами. Запишем равенство межосевых расстояний этих зацеплений
rw2'+rw3=rw4-rw3, (3)
где
–
радиусы начальных окружностей колес.
Будем считать, что все зацепления планетарной ступени нулевые или равносмещенные. Тогда условие соосности (3) можно выразить через числа зубьев колес:
Z2'+Z3=Z4-Z3
Отсюда:
Z4=Z2'+Z3+Z3=19+33+33=85.
Передаточное отношение планетарной ступени найдем с помощью формулы Виллиса.
Передаточное отношение от колеса Z2' к водиле Н
UZ2'-HZ4=ωZ2'/ωH=1- UZ2'-Z4H (4)
Передаточное отношение в обращенном движении (при остановленном водиле) выразим через числа зубьев колес:
UZ2'-Z4H= UZ2'-Z3H* UZ3-Z4H=(-Z3/Z2')*(Z4/Z3)=-Z4/Z2'=-85/19=-4,47 (5)
По
формуле (4), подставляя (5), вычислим
передаточное отношение планетарной
ступени. Учитывая, что
,
найдем также угловую скорость водила
и равную ей скорость кривошипа 1 рычажного
механизма:
UZ2'-HZ4=1+ Z4/Z2'=1+85/19=5,47,
ωH=ω1= ωZ2'/ UZ2'-HZ4=-76,55/5,47=-13,99 рад/с.
Общее передаточное отношение редуктора равно произведению передаточных отношений ступеней:
UP=UZ1-H=UZ1-Z2* UZ2'-HZ4 (6)
Подставив значения, вычислим
Uр =-1,86*5,47=-10,17
Для определения угловой скорости сателлита запишем передаточное отношение от сателлита к неподвижному колесу планетарной ступени через угловые скорости в обращенном движении и выразим его через числа зубьев:
UZ3-Z4H= ωZ3-ωH/ ωZ4- ωH=Z4/Z3 (7)
Учитывая, что ωZ4=0 находим
ωZ3=(- ωH)*Z4/Z3+ ωH=(-13,99)*85/33+(-13,99)=-49,89 рад/с
Центр
масс сателлита находится на оси его
симметрии, поэтому скорость
равна скорости точки, расположенной в
конце водила:
Vc=│ ωH│*lH. (8)
Величину
возьмем по модулю;
lH,
м, – расстояние от оси вращения водила
Н
до оси сателлита, равное межосевому
расстоянию в зацеплениях сателлита с
центральными колесами:
l=(mZ2'/2+mZ3/2)*1/1000=(5*19/2+5*33/2)*1/1000=0,13 м (9)
Поставив (9) в формулу (8), вычислим
14*0,13=1,82
м/с
Результаты кинематического исследования зубчатого механизма:
144,44
рад/с; ωZ2=
ωZ2'=-76,55
рад/c; ωH=ω1=-13,99
рад/с;
ωZ3=-49,89
рад/с;
1,82
м/с;Uр
=-10,17.