Введение

Методические указания предназначены для овладения студентами дистанционного обучения методиками решения задач по курсу «Прикладная механика», который состоит из трех основных разделов: «Теория механизмов и машин», «Сопротивление материалов» и «Детали машин».

В данных методических указаниях даны краткие пояснения по разделам курса с примерами решения типовых задач и необходимыми справочными материалами.

1. Структурный, кинематический и силовой анализ привода с многоступенчатым передаточным механизмом вращательного движения.

Большинство современных машин создается по схеме:

Назначение привода – обеспечить необходимые кинематические и силовые характеристики исполнительного механизма за счет передаточного механизма.

Наиболее широкое применение получили передаточные механизмы вращательного движения, основанные на использовании зацепления ведущего и ведомого звеньев (зубчатых колес). При этом их основной функцией является преобразование (увеличение или уменьшение) скорости (частоты) вращения и вращающего момента.

1. Структурные схемы простых передаточных

механизмов вращательного движения

Передаточный механизм может состоять из одной или нескольких передач (ступеней), которые условно изображают в виде структурных схем (рис.1).

а) б)

в) г)

Рис. 1. Структурные схемы основных типов передач

вращательного движения

Каждая из этих передач содержит два подвижных звена (валы с закрепленными на них зубчатыми колесами), совершающих вращательное движение, и одно неподвижное звено (опоры валов).

Цилиндрические передачи (рис.1а и 1б) характеризуются параллельным расположением осей зубчатых колес а и b и отличаются расположением зацепления: с внешним зацеплением (рис.1а) и с внутренним зацеплением (рис.1б). В конической передаче (рис.1в) оси зубчатых колес а и b пересекаются. В червячной передаче (рис.1г) оси червяка а и червячного колеса b перекрещиваются.

2. Кинематический анализ передач

вращательного движения.

Основной кинематической характеристикой передаточных механизмов является передаточное отношение U, которое представляет собой соотношение угловых скоростей  или частот вращения n входного (ведущего) а и выходного (ведомого) b звеньев (см рис.1). При этом обозначение передаточного отношения имеет два индекса внизу, указывающие направление передачи движения от звена а к звену b:

Передачи, уменьшающие скорость вращения, называются редукторами, в которых передаточное отношение реализуется за счет соотношения диаметров d или числа зубьев Z ведомого b и ведущего а зубчатых колес в зацеплении:

Таким образом редукторы уменьшают скорость вращения в передаточное число раз за счет соотношения чисел зубьев зацепляемых колес:

При этом ведущее зубчатое колесо в цилиндрических и конических передачах, имеющее меньшее число зубьев, называют шестерней, а ведомое – колесом.

Число зубьев шестерни назначают в соответствии с условием . Ориентировочное значениеможно рассчитать по зависимостям:

- для цилиндрической передачи ;

- для конической передачи .

Расчетное значение округляется до целого числа.

В червячной передаче назначают число заходов червяка в зависимости от передаточного отношенияU_ab:

при

при

при

Требуемое число зубьев цилиндрического, конического и червячного колес определяют по зависимости:

Общее передаточное отношение U_общ. многоступенчатого механизма, состоящего из m отдельных передач (ступеней), определяется как произведение передаточных отношений всех ступеней: